孟加拉湾西部边界上层环流变化与印度洋气候模式的关联研究

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers 2.3

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  本文针对印度洋偶极子(IOD)和印度洋三极子(IOT)对孟加拉湾(BOB)环流影响不明的问题,利用卫星数据和数值模型,探究其对 BOB 环流的作用,发现 IOT 对北部环流影响更显著,增进了季风区海 - 陆 - 气相互作用的理解。

  在热带海洋的复杂舞台上,孟加拉湾(BOB)作为印度洋北部的边缘海,始终被季风的 “双手” 深刻塑造着。这里的海洋环流如同一位多变的舞者,季节性的涡旋与夏季从西边界流(WBC)延伸而出的离岸急流,每年都在上演着不同的韵律。尽管印度洋偶极子(IOD)这一气候模式早已声名远扬,但近年来新发现的印度洋三极子(IOT)模式,其对孟加拉湾环流的影响却一直蒙着神秘的面纱。科学家们迫切地想知道,这两种模式究竟如何在这片海域的上空和水下掀起波澜,它们的 “舞蹈” 又有着怎样的差异?
为了揭开这些谜团,研究人员聚焦于孟加拉湾西部边界上层环流的年际变化,试图厘清 IOD 和 IOT 这两种印度洋气候模式在其中扮演的角色。虽然文中未明确提及具体研究机构,但通过分析融合的卫星数据,并借助 1.5 层约化重力数值模型,一场探索海洋与大气相互作用奥秘的研究就此展开。

研究得出了一系列重要结论:IOD 和 IOT 模式均可通过在孟加拉湾上空产生局部风异常来影响该海域的海洋环流。不同于 IOD 模式,IOT 模式引发的赤道风异常较少,而这种赤道风异常本可能对孟加拉湾北部环流产生远程影响。进一步分析发现,北半球春季上层海水变暖会导致孟加拉湾西部出现海陆风,进而推动西边界离岸急流向更高纬度移动。出人意料的是,在离岸急流北移的情况下,孟加拉湾北部及西边界附近的涡旋响应与 IOT 模式相关的风异常关联更为紧密,而非 IOD 模式。这项研究为理解季风区边缘海的海陆气相互作用翻开了新的篇章,有助于更精准地预测该区域的海洋环流变化及其对气候的影响。该研究成果发表在《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》上,为该领域的研究提供了重要的参考依据。

研究中主要运用的关键技术方法包括:卫星观测数据的分析,从欧洲哥白尼海洋环境监测服务(CMEMS)提取海平面高度(SSH)数据,该数据集空间分辨率为 0.25°×0.25°,时间分辨率为每日,时间范围从 1993 年 1 月至 2020 年 12 月,基于此推导表面地转东向 / 北向海水流速(uGEO/vGEO);使用 1.5 层约化重力数值模型进行模拟,以验证相关分析并重现离岸急流的演变过程。

基本特征与环流预测


通过分析发现,在北半球春季(3-4-5 月,MAM),孟加拉湾存在强西边界流和显著的季节性反气旋涡旋,且其逐渐增强并向远海区域延伸。到了北半球夏季(6-7-8 月,JJA),随着孟加拉湾北部气旋性环流的迅速增强,反气旋环流逐渐向低纬度地区和西边界中心区域移动,同时西边界流向特定方向移动。结合 Sverdrup 平衡理论对环流进行预测,与卫星观测结果相互印证,揭示了该区域环流的基本特征和演变规律。

不同气候模式的风异常影响


研究对比了与 IOD 和 IOT 不同气候模式相关的风异常。结果显示,两种模式均能通过产生局部风异常对孟加拉湾环流产生影响,但影响方式和程度存在差异。IOD 模式可能通过更强的赤道风异常等机制发挥作用,而 IOT 模式引发的赤道风异常较少,更多地通过局部风场直接作用于孟加拉湾北部环流。利用约化重力模型对这些风异常的影响进行模拟,进一步验证了不同模式下环流的响应机制。

离岸急流的演变与涡旋响应


研究特别关注了离岸急流的演变过程。北半球春季上层海水变暖导致的海陆风,是推动西边界离岸急流向高纬度移动的重要因素。在离岸急流北移的情景下,深入分析孟加拉湾北部及西边界附近的涡旋响应,发现其与 IOT 模式相关的风异常关联更为强烈。这一结果表明,IOT 模式在特定环流状态下对涡旋的形成和发展具有更关键的调控作用。

研究结论表明,IOD 和 IOT 模式均是孟加拉湾环流年际变化的重要驱动因素,但二者的影响路径和强度存在差异。IOT 模式在离岸急流北移时对北部环流和涡旋响应的影响更为突出,这一发现拓展了对印度洋气候模式与边缘海环流相互作用的认识。讨论部分指出,孟加拉湾作为 “迷你暖池”,其热惯性对天气和区域气候异常的影响不可忽视,海洋与大气之间的双向作用机制复杂且深远。该研究不仅深化了对季风区海陆气相互作用的理解,也为改进区域气候模型和海洋环流预测提供了新的视角和依据,有助于更好地应对该区域可能面临的气候变化和海洋灾害等问题。

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