近日，中国科学院海洋研究所王凡团队李元龙课题组在南半球海温年代际变率研究方面取得新进展，研究成果“The Decadal Twin Dipoles in the Southern Atlantic and Indian Oceans”发表于国际学术期刊Geophysical Research Letters。

南大西洋-南印度洋（SAIOs）的生态环境、生物多样性和渔业资源深受气候变化影响，但对其年代际及更长时间尺度上的气候变率的研究仍不够深入。本研究发现了一个关键的年代际海表温度（SST）模态，表现为两个海盆中同时出现西南-东北向的偶极子结构（图1），因此命名为“大西洋-印度洋双生偶极子”（Atlantic-Indian Twin Dipoles, AITDs）。AITDs的东北极分别位于Benguela Niño（BN）和Ningaloo Niño（NN）所在区域，其负位相有利于BN与NN的同步发生。

通过分析观测数据、LICOM3海洋模式实验和CESM-LE气候模式模拟，本研究发现AITDs与副热带高压异常密切相关。大气环流异常与气候态场之间的复杂相互作用，对局地海气热通量产生多样化的影响（图2）。在南印度洋，AITDs的SST异常主要受风速和大气平流扰动的湍流热通量的控制；而在南大西洋，AITDs的SST异常则主要受到云控制的短波辐射加热以及风驱动的沿岸动力过程影响。本研究的结果强调了太平洋年代际振荡（IPO）和南半球环状模（SAM）对SAIO副热带高压年代际变率的共同贡献，而大西洋多年代际振荡（AMO）的作用甚微。这些发现对预测未来十年南半球气候变化和区域SST极端事件具有深远意义。具体而言，SAM的近期趋稳以及IPO的下降趋势可能诱发AITDs的负位相，进而引发强烈且持续的沿岸海洋热浪。这类事件将扰乱海洋生态系统，并通过影响陆地降水和沿岸海平面，可能在非洲和澳大利亚造成洪水与干旱等灾害性后果，带来严重的经济和生命损失。

图1 EOF分析得到的AITDs的（a）空间模态和（b）时间序列（绿线）和定义的AITD指数（红线）。（c）对AITD指数回归得到的SST异常（填色）和表面风异常（箭头）。（d）同（c），但结果来自CESM-LE模拟。图中的矩形框表示用来定义AITD指数的西南大西洋（25°–35°S，30°–10°W）、东南大西洋（10°–30°S，5°–15°E）、西南印度洋（25°–35°S，50°–70°E）和东南印度洋（15°–25°S，95°–115°E）区域。

图2 AITDs机制的示意图。填色表示回归到AITD指数的SST异常（红色代表变暖，蓝色代表变冷）。等值线表示回归到AITD指数的海平面气压（SLP）异常（细实线表示高压，粗实线为0 Pa，虚线表示低压）。该结果基于CESM-LE模拟。图中蓝色和红色箭头表示热通量输送的方向，正负号分别表示变量的增强与减弱。印度洋中的黑色弯曲箭头表示大气平流过程，绿色箭头表示表面风速方向。非洲西南沿海和澳大利亚西北沿海附近的黑色圆圈和实点表示由深层向表层的上升流过程。起源于太平洋和南大洋、指向SAIOs中低纬度地区的绿色箭头，表示太平洋年代际振荡（IPO）和南半球环状模（SAM）对SAIOs中低纬度大气环流的调控作用。

论文第一作者为中国科学院海洋研究所毕业博士研究生高兴，通讯作者为海洋所李元龙研究员，合作者包括大气所林鹏飞研究员、南海所张磊研究员、海洋所王凡研究员等。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目支持。

论文信息：

Gao, X., Li, Y.*, Lin, P., Zhang, L., Lu, Y., Ren, Q., et al. (2025). The decadal Twin Dipoles in the Southern Atlantic and Indian Oceans. Geophysical Research Letters, 52, e2025GL115115. https://doi.org/10.1029/2025GL115115

相关研究：

Gao, X., Li, Y.*, Lin, P., Zhang, L., Ren, Q., Lu, Y., Wang, F. (2023). Origins of Multidecadal SST Variations in the Southern Atlantic and Indian Oceans since the 1960s, Geophysical Research Letters, 50, e2022GL101735, https://doi.org/10.1029/2022GL101735