海洋所研究闡明MJO對東南印度洋熱浪的影響機制
近日,中國科學院海洋研究所王凡團隊對印度洋海域海洋熱浪研究取得新進展,闡明了海洋熱浪與熱帶大氣季節(jié)內振蕩(MJO)之間的密切聯系,研究成果發(fā)表于國際學術期刊Journal of Geophysical Research: Oceans。
作為極端海溫事件,海洋熱浪在短期內放大了氣候變暖對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)和經濟活動的壓力。研究表明,熱帶東南印度洋(SETIO)是全球海洋熱浪最嚴重的區(qū)域之一,其影響范圍涵蓋海洋生物、生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)生產、旅游與服務業(yè)等方面。然而,目前尚未有研究厘清調控這些熱浪事件的物理過程,難以對其精準預測。
該研究利用1982-2021年的觀測數據和再分析數據,發(fā)現SETIO夏季熱浪和冷浪事件與MJO的關系密切,有超過一半的事件發(fā)生在MJO活躍期,并且這些事件的持續(xù)時間較長。MJO第3、4相位的熱浪和第6、7相位的冷浪強度顯著更高。MJO通過影響大氣對流,調控了SETIO的海表溫度變化,進而影響熱浪和冷浪的發(fā)生與發(fā)展。MJO主要通過短波輻射和潛熱通量影響海溫。當MJO處于第1、2相位時,SETIO的大氣對流被抑制,云覆蓋度較少,進入海洋的太陽輻射增多;東風異常與背景態(tài)西風方向相反,總表面風速減弱,抑制了海洋的潛熱釋放。這些條件驅動該區(qū)域季節(jié)內SST升高,在MJO第3、4相位容易出現更強和持續(xù)時間更長的熱浪事件。
研究還表明,MJO狀態(tài)可作為預測SETIO熱浪和冷浪事件的先兆因子。例如,當MJO處于第1相位時,SETIO區(qū)域在12±10天后有18%的概率發(fā)生熱浪,是背景發(fā)生概率的四倍。因此,MJO為區(qū)域性極端氣候和環(huán)境災害事件的預測提供了重要啟示。

圖??MJO對熱帶東南印度洋(SETIO)海洋熱浪(MHWs)影響的示意圖及其預測
當馬登-朱利安振蕩(MJO)對流中心位于非洲以東(RMM相位1)時,SETIO處于晴朗條件控制,云量減少,短波輻射(QSW)增加,東風異常,表面風速減弱,潛熱釋放(QLH)受到抑制。這些大氣條件驅動海表溫度升高,為MHWs提供潛在的可預測性。黑色箭頭和文字分別表示MJO向下一個階段傳播的時間和概率。從RMM相位1和相位2開始預測時,當MJO演變到RMM相位3時,SETIO發(fā)生MHW的概率分別為18%和20%(紅色箭頭和文字)
文章第一作者為中國科學院海洋研究所博士研究生崔展嫻,通訊作者為李元龍研究員,論文合作者包括海洋所王凡研究員和郭亞茹博士。研究得到了嶗山實驗室項目、中國科學院戰(zhàn)略先導科技專項和國家自然科學基金資助。
論文鏈接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JC020867
論文信息:Cui, Z., Li, Y., Guo, Y., & Wang, F. (2024). Impacts of the Madden‐Julian Oscillation on marginal sea heatwaves of the southeastern tropical Indian Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2023JC020867. https://doi.org/10.1029/2023JC020867
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