印度洋偶极子(IOD)是发生在热带印度洋的重要年际变率之一,对印度洋周边地区天气气候具有重要响。现阶段,观测资料长度尚不足以研究IOD的长期变化。古气候研究可以基于多种真实发生过的气候情景分析IOD的变化特征和机制,有助于加深理解热带气候变率和气候背景之间的联系。本研究采用国际古气候模拟比较计划第3、4阶段共18个模式的试验数据,分析了中全新世(约6000年前)的IOD变化。结果显示,相对于工业化革命前期这一参考时段,IOD引起的西极海表温度(SST)震荡强度一致减弱,导致中全新世IOD强度整体减弱了14%。对于IOD引起的东极SST冷异常,由于其西北和东南部变化相反,故总体而言变化不大。
该时期IOD变化与气候平均态变化密切相关。在IOD发展阶段,相对于工业革命前,中全新世热带印度洋SST在东部偏冷、西部偏暖,呈现正IOD型分布。与此同时,沿着赤道印度洋向西流动的海流增强,由平均流向西输送的东极IOD冷异常进而增强,导致西极SST暖异常减弱,东极西北部SST冷异常增强。类似的,热带印度洋东南部出现增强的西北向海流,亦通过调节IOD平流输送强度导致东极东南部SST冷异常减弱。进一步的合成分析表明,中全新世IOD减弱与ENSO减弱之间的关系不显著,可能原因在于两种热带变率间的关系在中全新世减弱。
我们还收集整理了一套反映印度洋平均态SST和降水变化的地质记录,其结果与本研究模拟结果一致。此外,位于东印度洋(图1b)的珊瑚记录显示,IOD引起的SST异常在中全新世和晚全新世差异不大,与本模拟在该地显示的结果一致。
论文信息:
Liu, S., Yuan, C., Luo, J.-j., Ma, X., Zhou, X., & Yamagata, T. (2023). Weakening of the Indian Ocean Dipole in the mid-Holocene due to the mean oceanic climatology change. Journal of Climate, 36(16), 5363–5380. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-22-0878.1.
图.IOD导致的海表温度异常及其在两个时期的差异。(a)工业革命前期(等值线)和中全新世(填色)时期IOD引起的海表温度异常(SST¢);(b)IOD引起的海表温度异常在两个时期的差异(ΔSST¢);(c) SST¢和ΔSST¢在赤道印度洋西部(WEIO)、中部(CEIO)、东南部(SEIO),以及SEIO南部(SSEIO)的区域平均值。对于(b),打点区域代表变化在95%的置信度水平上显著;黄色星星代表反映IOD强度变化的珊瑚记录位置;黑色方框代表CEIO和SSEIO的位置;图(c)中的打点柱子代表变化在95%的置信度水平上显著。