南印度洋副熱帶偶極子的年代際轉變特征*

劉 凱 馮俊喬 魯云龍 段 華

南印度洋副熱帶偶極子的年代際轉變特征*

劉 凱1,2馮俊喬2①魯云龍2段 華1

(1. 山東科技大學 山東青島 266590; 2. 中國科學院海洋環流與波動重點實驗室 山東青島 266071)

為了增進對南印度洋副熱帶偶極子(Subtropical Indian Ocean Dipole, SIOD)年代際變化的認識, 基于Hadley中心的海表面溫度(sea surface temperature, SST)、美國國家環境預報中心的大氣再分析數據集Ⅰ(NCEP-NCAR Reanalysis1, NCEP)的大氣再分析數據和歐洲中期天氣預報中心的海洋再分析數據(Ocean Reanalysis System 4, ORAS4)等, 本文分析了1958～2020年SIOD年代際轉變的特征和物理機制。結果顯示, 2000年之前, SIOD存在2～4 a和4～6 a兩個年際主周期, 但近20 a (2000～2020年)其年際變化周期以1.5～2.0 a為主。與此同時, SIOD的空間特征及其強度在1987年和2004年左右出現了兩次顯著的年代際轉變: 1958～1986年(P1)期間強度最大, 1987～2003年(P2)期間最弱, 2004～2020年(P3)期間居中; P1期間SIOD的最大正SST異常(sea surface temperature anomalies, SSTA)中心位于(46°～80°E, 44°～28°S), P2期間向西南移動到(35°～65°E, 48°～34°S), 同時負SSTA中心較P1期間向南北方向延伸, P3期間正、負SSTA中心又回到P1時期的位置。相關分析結果表明, SIOD的年代際變化受南極濤動(Antarctic Oscillation, AAO)和厄爾尼諾-南方濤動(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)的影響。P1期間, SIOD與AAO存在較強正相關。在研究時段, 除1982～1993年期間ENSO與SIOD的關系不顯著外, 其他時段均呈顯著負相關。海洋混合層熱收支分析進一步研究發現, AAO與ENSO主要通過調制馬斯克林高壓(Mascarene high, MH)而影響海表面熱通量(特別是潛熱通量)的變化, 進而影響SIOD。

海表面溫度; 南印度洋副熱帶偶極子; 年代際變化

印度洋是亞洲夏季風的發源地, 資料統計和數值模式研究都顯示印度洋上的氣候變化會對周邊國家甚至偏遠地區的農業、漁業和公共衛生產生重大影響(Rai, 2008; Cao, 2014; Zhang, 2017, 2019; Gong, 2019)。南印度洋(South Indian Ocean, SIO)海表面溫度異常(sea surface temperature anomalies, SSTA)在向非洲南部輸送水汽方面起著關鍵作用(Behera, 2001; Chiodi, 2007; Malherbe, 2014; Jury, 2015), 能促進印度季風的發展(Shahi, 2018), 調節非洲降水對厄爾尼諾-南方濤動(El Ni?o- Southern Oscillation, ENSO)信號的響應, 造成洪水和干旱等極端事件(Reason, 2001; Xue, 2004; Reason, 2005; Manatsa, 2008)。SIO海表面溫度(sea surface temperature, SST)變率能影響局地大氣環流, 通過調制海洋大陸異常對流加熱和水汽輸送, 對中國夏季降雨分布產生較大影響(Cao, 2014; Jin, 2017)。Zhang等(2019)在研究印度洋上層海洋變化時提出, SIO氣候變率能導致該區域海平面顯著變化, 另外, 南非瘧疾發病率也與南印度洋SST的年際變化顯著相關(Behera, 2018)。因此了解南印度洋SST的年際及年代際氣候變率, 不僅對印度洋盆地, 還對非洲南部以及東亞等地區的氣候預測和衛生安全具有重大意義。

Saji等(1999)發現熱帶印度洋(Tropical Indian Ocean, TIO)中一種重要的海氣耦合模態——印度洋偶極子(Indian Ocean dipole, IOD), 是TIO緯向范圍的SSTA現象, 表現為SST在蘇門答臘島和TIO西部之間的反相變化。此后, SIO大氣環流氣候變率備受關注。Behera等(2001)在研究非洲南部降雨時發現了印度洋另一種主要的年際氣候模態即南印度洋副熱帶偶極子(Subtropical Indian Ocean Dipole, SIOD)現象。與IOD類似, SIOD具有明顯的季節鎖相特征, 在北半球秋季發展, 初春成熟, 初夏衰退, 其顯著特征是SST在馬達加斯加東南部和澳大利亞西部地區之間的蹺蹺板結構, 正相位表現為SIO西南部SST正異常而東北部SST負異常, 負相位則相反(Xie, 2002; Feng, 2012)。利用觀測和再分析數據, 研究認為南印度洋SSTA是印度洋局地海氣耦合作用形成的, 主要是由馬斯克林高壓(Mascarene high, MH)南移導致的潛熱通量變化引起(Suzuki, 2004; Hermes, 2005)。MH受南半球中高緯度大氣環流的調制, 與南半球中高緯度之間出現的大氣環流蹺蹺板現象——南半球環狀模顯著相關(Fauchereau, 2003; Terray, 2011; Morioka, 2013; Malherbe, 2014), 南半球環狀模也被稱作南極濤動(Antarctic Oscillation, AAO, Kidson, 1988)。此外, 南極繞極波(White, 1996)的變化對副熱帶高壓有一定的影響(Morioka, 2013)。Morioka等(2015a)認為與SIOD有關的經向SST梯度能夠導致對流層的風暴軌道向極地異常移動, 進一步影響MH的變化。Chiodi等(2007)利用觀測和同化數據表明, 引起SSTA的潛熱通量的變化受與水汽異常經向平流相關的近地表濕度的影響。另外, Morioka等(2010)考慮了混合層深度的年際變率, 并利用海洋環流模式提出, 由于西南極上的混合層深度較淺, 短波輻射對混合層的加熱增強, 使得短波輻射在SST的異常變化中相對潛熱通量更為重要。除上述海氣相互作用外, 熱帶太平洋的海氣變率通過大氣遙相關也能夠觸發SIOD (Morioka, 2013; Yan, 2013)。

年代際氣候變化與農業、漁業和水資源管理等息息相關, 但關于此類的研究主要集中在北半球, 例如太平洋年代際振蕩(Power, 1999)和大西洋多年代際振蕩(Kerr, 2000), 很少有研究關注南半球氣候的低頻變化, 特別是南印度洋。研究發現, SIOD不僅有年際變率, 還存在顯著的年代際變率。Yan等(2013)提出SIOD在1979/1980年之后振幅減弱; Yamagami等(2015)也曾指出SIOD在2000～2010年期間振幅和周期都在減小; 此外, Zhang等(2022)在研究SIO年際氣候變率時發現SIOD在1950年以后在逐漸變弱。而發生在澳大利亞西海岸附近的SST異常變暖的氣候模態寧格羅尼諾(Ningaloo Ni?o)在持續增強(Feng, 2013; Zinke, 2014; Zhang, 2022), 表明SIO年際氣候變率的中心整體在向東移動。Morioka等(2015b)在研究南非氣候潛在來源時發現, SSTA可以沿南極繞極流從大西洋東傳到南印度洋, 但是1999年以后這種東傳的SSTA相對減弱(Morioka, 2015b)。Li等(2019)曾提出, 東南印度洋(Southeast Indian Ocean, SEIO)的SST存在明顯的年代際變率, 主要歸因于海表面熱通量的變化, 通過印尼貫穿流的太平洋風場也對SST的變化起到促進作用但相對海表面熱通量作用較小。盡管已有部分研究討論了SIOD的年代際變率, 但這些研究大多只關注SIO年代際氣候變率減弱和年際氣候變率東移的特征, 對于SIOD年代際轉變的特征和機制尚不清楚, 很少有研究對這一問題進行深入探討, 且21世紀初期SIOD強度的年代際轉變也未曾有人提出。為此, 本文在前人的研究基礎上, 研究了1958～2020年期間SIOD的年際變量的變化特征, 進一步利用AAO、ENSO與SIOD的相關關系, 并結合混合層熱收支分析, 探討了SIOD年代際變化的特征及其物理機制。

1 數據與方法

1.1 數據

本文所使用的全球月平均SST數據來自英國氣象局Hadley中心的數據集(HadISST), 水平分辨率為1°×1°。使用的大氣場資料來自美國國家環境預報中心的大氣再分析數據集Ⅰ (NCEP-NCAR Reanalysis 1, Kalnay, 1996), 包括水平分辨率為2.5°×2.5°的全球10 m月平均風場、海表面氣壓(sea level pressure, SLP)和熱通量數據。在本文中, 以上數據的分析期間均為1958～2020年。海洋再分析數據來自歐洲中期天氣預報中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)海洋再分析系統4 (Ocean Reanalysis System 4, ORAS4, Balmaseda, 2013)的數據, 包括月平均溫度和流速數據, 該數據垂直方向5～5350 m分為42層, 水平分辨率為1°×1°, 由于ORAS4數據的時間限制, 次表層數據的分析時間為1958～2016年。

1.2 方法

對于每個海洋或大氣變量, 首先進行了去趨勢處理, 各變量減去其季節循環以獲得異常值, 然后應用3～120個月的帶通濾波得到相應的年際變率。采用經驗正交函數分解(empirical orthogonal function, EOF)、相關分析、滑動方差、小波分析、回歸分析與合成分析等統計方法, 對上述統計結果檢驗采用了Student’s-test方法, 并對EOF結果進行了蒙特卡羅檢驗(Overland, 1982), 其中有效自由度按照Bretherton等(1999)定義計算得到。此外為了說明影響SST發展的主要過程, 本文應用了混合層熱收支分析方程:

記為

2 SIOD的基本特征

2.1 空間模態

為了獲得SIOD的時空分布, 對南印度洋(30°～ 120°E, 50°～16°S) SSTA進行了EOF分析, 第一、二模態的解釋方差分別為24.9%和21.5%, 通過了95%的蒙特卡羅檢驗, 相應的時間序列分別標記為PC1和PC2。如圖1a所示, 第一模態顯示SSTA的偶極子結構, 海溫正異常中心位于馬達加斯加群島東南部(45°～80°E, 48°～30°S), 負異常中心位于澳大利亞西部(88°～106°E, 34°～18°S) (圖1a矩形區域), 定義該結構為SIOD的正位相; 第二模態呈現出海盆一致增暖現象。根據前人的研究(Behera, 2001), 在本文中, 計算南印度洋副熱帶偶極子指數(Subtropical Indian Ocean Dipole Index, SIODI)為SST變化最顯著的兩個海區區域平均的SSTA之差(圖1a矩形區域)。該指數與EOF第一模態的主成分時間序列相關性達到0.89, 遠超過99%的置信度檢驗。圖1c顯示出SIOD的時間特征具有明顯的年際變率, 其振幅存在減弱趨勢, 這與Yamagami等(2015)的研究一致。為了更清楚地了解SIOD主要周期的可能變化, 結合局部小波譜分析和小波全譜(圖2a、2b)發現, 2000年以前, SIOD的年際主周期為2～4 a和4～6 a, 近20 a左右(2000～2020年)年際主周期縮短為1.5～2.0 a, 體現了周期越來越短的特點, 相應的小波功率譜的強度也在逐漸變弱(圖2b)。

圖1 南印度洋海表面溫度異常的經驗正交函數分解分析第一模態(a)和第二模態(b)及其時間序列(c)

注: PC1表示第一模態的時間序列; PC2表示第二模態的時間序列; 黑色矩形區域表示正負SST異常中心

圖2 南印度洋副熱帶偶極子(SIOD)的局部小波譜分析(a)以及小波全譜分析(b)

注: a中紅色實線表示95%置信度水平的紅噪聲檢驗的區域

2.2 季節演變

為了研究SIOD的季節變化特征, 文章計算了SIODI的月平均標準差, 如圖3所示, SIOD在北半球秋季開始發展, 冬季達到峰值。為進一步探究SIOD的季節演變過程, 將3個月平均的SSTA、10 m風場異常、海表面氣壓異常(sea level pressure anomalies, SLPA)和潛熱通量異常回歸到1～3月[JFM(0)]平均的SIODI上, 其中0表示SIOD達到峰值一年, ?1表示前一年, 如圖4所示。

圖3 標準化南印度洋副熱帶偶極子指數的月平均標準差

在SIOD發展初期7～9月[JAS(?1)], 在印度洋32°S以北平均表層風場為東風, 以南為西風, 這時只有在蘇門答臘島附近存在正SSTA (圖4a)。10～12月[OND(?1)], MH加強并且南移(圖4f), SIO形成異常反氣旋, 西南極的東北風減弱了背景西風, 減少了蒸發和上層海洋的混合, 使得潛熱釋放減少(圖4j), 導致正SSTA (圖4b)。在SEIO, 異常的東南風使得背景風場增強, 蒸發增強, 潛熱通量釋放增加, 產生了負SSTA。同時, 澳大利亞西南側SLP負異常減弱, 35°～50°S有顯著的異常西南風, 將中高緯度干燥的空氣帶到東南極, 加劇了SST的變化, 最終導致SEIO和西南印度洋(Southwest Indian Ocean, SWIO)出現了明顯的SSTA差異。隨著反氣旋的不斷發展, JFM(0)期間, 馬達加斯加南部出現北風異常, 增強了低緯暖濕空氣的輸送, 將溫暖潮濕的近熱帶空氣平流到西南極, 抑制了蒸發, 使得溫度進一步升高。同時澳大利亞沿岸風引起相關的埃克曼上升流也對負SSTA的發展有一定貢獻, 這時SSTA達到最大。隨著反氣旋環流的減弱, SSTA也開始減弱(圖4d), SIOD逐漸衰退。

3 SIOD的年代際變化特征

已有研究表明, 近幾十年來SIOD變率持續減弱, 而發生在澳大利亞西側的Ningaloo Ni?o變率逐漸增強, 且SIO的年際氣候變率有東移的傾向, 這種變化與暖池偶極子的年代際變化有關(Zhang, 2020)。因此本文計算了SIODI的10 a滑動方差(圖5a), 并對其進行滑動檢驗(圖5b), 結果顯示SIOD強度分別在1987年和2004年發生顯著突變。在1958～2020年期間, SIOD的強度先后呈現強-弱-強的特征, 在20世紀80年代中期之前SIOD強度保持在較高水平, 而20世紀80年代中期以后強度變弱, 2004年以后SIOD的強度相對P2時期又開始增強。隨后分別觀察了兩個極子的滑動方差, 發現東西兩極子都有相似的發展趨勢, 但P2期間東南印度洋的SSTA減弱趨勢相對不明顯。根據以上結果, 我們將1987年和2004年作為分界線來定義三個時期, 分別為1958～1986年(P1)、1987～2003年(P2)和2004～2020年(P3), 并進一步探究SIOD強度發生年代際轉變的原因。

圖4 3個月平均的SSTA、10 m異常風場(a～d)、SLPA (e～h)和潛熱通量異常(i～l)相對于1～3月SIODI [JFM(0)]的回歸

注: a～d中填色區域和黑色箭矢表示超過90%置信度檢驗; e～l打點區域表示超過90%置信度檢驗; ?1表示偶極子事件發生前一年, 0表示事件發生年; JAS(?1): 前一年的7～9月; OND(?1): 前一年的10～12月; JFM(0): 發生年的1～3月; AMJ(0): 發生年的4～6月

為了進一步觀察SIOD強度的年代際轉變, 本文計算了P2和P1期間以及P3和P2期間的SSTA標準差的差值(圖6a、6b)。P1到P2時期, SSTA整體呈現減弱趨勢, 且主要體現在SWIO區域, 但在SWIO南部海域SSTA存在增強的趨勢; SEIO的SSTA減弱幅度相對較小, 另外可以看到SSTA在澳大利亞西海岸存在增強趨勢, 表示Ningaloo Ni?o的增強(Zhang, 2022)。P2到P3時期, SWIO中部的SSTA增強, 東南極處表現出減弱-增強的現象。

如圖7所示, 分別在P1、P2和P3期間應用EOF分析, 觀察SIOD空間模態的變化。結果顯示, 20世紀80年代中期以前, 西南極中心位于(46°～80°E, 44°～28°S)附近, 隨著時間的發展, 西南極位置發生較大偏移, 向西南移動到(35°～65°E,48°～34°S), 對應圖6中強度的位置變化, 東南極中心也向西南方向移動, 且緯向范圍變大, 經向范圍向北延伸到TIO, 向南延伸到澳大利亞西南部。P3時期, SSTA中心又回到P1時期的海域。觀察右側時間系數, 可以看到, 在P1時期SIOD的強度較強, P2時期逐漸變弱, 而在P3時期SIOD的強度又出現逐漸增強的趨勢。

圖5 南印度洋副熱帶偶極子指數、西南印度洋SSTA以及東南印度洋SSTA的10 a滑動方差(a)以及滑動方差的滑動t檢驗(b)

注: 紅色實線表示南印度洋副熱帶偶極子指數(SIODI, 右軸); 綠色實線表示西南印度洋的SSTA(SSTA-SWIO, 左軸); 明藍色實線表示東南印度洋的SSTA(SSTA-SEIO, 左軸); b圖表示的是SIODI (JFM)的10 a滑動方差的滑動檢驗

圖6 P2 (1987～2003年)和P1 (1958～1986年)的SSTA的標準差差值(a)以及P3 (2004～2020年)與P2的SSTA標準差的差值(b)

圖7 P1、P2和P3時期的南印度洋SSTA的EOF分析第一模態(a, c, e)及其時間序列(b, d, f)

由于SIOD主要受MH調制, 南半球高緯度大氣環流AAO被認為是影響副熱帶高壓系統的主要原因, 且太平洋氣候變率也能夠影響南印度洋SST變率(Morioka, 2014)。因此本文使用20°S以南月平均SLPA進行EOF分析, 將得到的第一特征向量時間系數作為AAO指數, 記為AAOI (AAO index, Thompson, 2000), 并且利用崔錦等(2005)定義的馬斯克林高壓指數, 即在區域(15°～110°E, 42°S～0°)內大于或者等于1540位勢米的所有的格點之和, 記為MHI (Mascarene high Index), 這與黃士松等(1987)用兩個區域SLP之差定義的MHI的相關性為0.88。此外為了觀察各年際變率之間的相關關系, 文章對各個指數進行了3～120個月的帶通濾波處理(Yan, 2015)。

圖8為JFM月平均的SIODI與Ni?o3.4、AAOI和MHI的11 a滑動相關。結果顯示, 在1982～1993年期間, ENSO與SIOD的關系不顯著, 但在1972～ 1982年和1995～2003年兩者之間存在較強的同期負相關, 說明ENSO對SIOD的年代際變化有一定的貢獻。AAO與SIOD在20世紀80年代中期之前有顯著的正相關, 但在1987年以后相關性減弱(圖8b)。SIOD與MH的相關性在1985年之前與AAO類似, 在1987～2003年存在顯著的同期負相關, 且2003年以后存在滯后一個月的正相關。基于此, 本文進一步計算了AAOI [D(?1)JF(0)]、Ni?o3.4 [D(?1)JF(0)]和MHI [D(?1)JF(0)]與SIODI [JFM(0)]的11 a滑動相關, 與上述結果基本一致(圖8d)。

為了探究AAO和ENSO如何影響SIOD的年代際變率, 將D(?1)JF(0)月平均的SLPA分別回歸到AAOI和Ni?o3.4上(圖9), 已分別去除另一指數的影響。從圖9a～9c可以看到, SIO副熱帶高壓與AAO有較好的關系。P1時期, AAO對SIOD的影響主要體現在SIO中部, 在(30°～120°E, 50°～34°S)處有顯著正SLPA, P2時期, 由于受AAO調制的副熱帶高壓與SIOD關系減弱(圖8d), 南印度洋的SLPA減弱且異常中心分散于莫桑比海峽西側和澳大利亞西南側兩處。P3時期SIO正SLPA又逐漸增強, 同時也可以看到在(45°～88°E, 30°～16°S)海域存在顯著的SLP負異常, 但在此期間, 圖8a中AAO與SIOD的關系并沒有得到改善而MH與SIOD的關系變強, 這說明P3時期控制SIOD的副熱帶高壓不受AAO主導, 可能原因是P3期間SIOD產生的經向SST梯度異常導致西風急流進而增強了MH (Morioka, 2015a), 而增強的MH與北側的負SLPA之間的壓力梯度增加反過來又促進了SIOD的發展。

圖8 三月平均的SIODI [JFM(0)]與全年平均的Ni?o3.4、AAOI和MHI的11 a滑動相關(a, b, c)以及SIODI [JFM(0)]與AAOI [D(?1)JF(0)], Ni?o3.4 [D(?1)JF(0)]和MHI [D(?1)JF(0)]的11 a滑動相關(d)

注: a～c中的打點區域表示90%置信度檢驗; d中實線表示相關系數, 虛線表示使用有效自由度的90%置信度檢驗

圖9d～9f顯示ENSO與SIOD的關系主要體現在澳大利亞西海岸, 促進澳大利亞西海岸正SLPA的發展, 這與Ningaloo Ni?o的生成與發展有關(Feng, 2015)。但在P2期間, SIO南部邊界有顯著的負SLPA, 該處的負SLPA部分抵消了AAO產生的正SLPA (圖9b), 進一步導致P2時期SSTA減弱。

圖9 P1、P2和P3時期的南印度洋SLPA相對于[D(?1)JF(0)]月平均的AAOI (a～c)以及Ni?o3.4的回歸(b～f)

注: 打點區域表示90%置信度檢驗的區域; 其中AAOI (Ni?o3.4)已通過線性回歸方法去除Ni?o3.4 (AAOI)的影響

4 結論

南印度洋的SST變率通過大氣遙相關和跨流域相互作用對周圍及全球其他地區有著很大的氣候影響, 對于氣候研究有著重要意義。觀測和再分析數據表明, SIOD與副熱帶高壓系統的變化有著重要聯系, 副熱帶高壓引起的信風強度的變化可以通過調節海表面熱通量, 導致南印度洋SSTA。利用10 a滑動方差并且結合EOF分析, 我們發現SIOD不僅有明顯的年際變率, 還存在一定的年代際變率。主要結論如下:

圖10 合成發展月的西南印度洋(a)和東南印度洋(b)在P1和P2時期的混合層熱收支各項

(1) 在研究時段, SIOD的強度及其空間特征在1987年和2004年發生了兩次顯著的年代際轉變。在強度方面, P1期間SIOD強度較強且保持穩定, P2時期開始減弱, 而P3時期相對P2的強度又有所增強(圖5); 在空間模態方面, 1958～1986年(P1) SIOD的西南極中心位于(46°～80°E, 44°～28°S), 1987～2003年(P2)向西南移動到(35°～65°E, 48°～34°S), 東南極中心也向西南方向偏移, 同時緯向范圍擴大向北延伸到熱帶印度洋區域, 向南延伸到澳大利亞西南部, 2004～2020年(P3)又回到P1的位置(圖7)。

(2) SIOD與AAO和ENSO之間存在統計顯著的相關關系。在P1時期, SIOD與AAO之間存在顯著正相關, 在此之后AAO與SIOD的關系減弱; 除1982～1993年期間ENSO與SIOD的關系不顯著外, 其他時段均呈顯著負相關。MH與SIOD的關系在2004年之前與AAO和SIOD關系類似, 但在P3時期二者有著顯著的正相關。進一步研究發現, AAO與ENSO主要通過調制南半球的副熱帶高壓的變化進而影響SIOD。混合層熱收支分析結果表明, 東西兩極子的SST變化主要由熱力學項即海表面熱通量的變化引起, 這種海表面熱通量的變化, 受到副熱帶高壓的作用中心和強度的調節。

由于數據長度的限制, 本文的熱收支分析只計算了1958～1986年(P1)和1987～2003年(P2)期間的變化; AAO與SIOD在20世紀80年代中期至21世紀初的相關性減弱, 主要是由于AAO與控制SIOD的副熱帶高壓系統之間的關系減弱, 這種關系的減弱是由什么所致本文尚未研究。此外, 2004～2020年(P3)期間, AAO與MH變化不一致的原因也不清楚, 這將在下一步工作中深入研究。

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INTERDECADAL TRANSITION CHARACTERISTICS OF THE SUBTROPICAL INDIAN OCEAN DIPOLE

LIU Kai1, 2, FENG Jun-Qiao2, LU Yun-Long2, DUAN Hua1

(1. Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China; 2.Key Laboratory of Ocean Circulation and Waves, Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266071, China)

Using monthly mean observed SST data from the Hadley Centre, atmospheric reanalysis data from National Centers for Environmental (NCEP) and ocean reanalysis data from the European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ORAS4), interdecadal characteristics and mechanism of the subtropical Indian Ocean dipole (SIOD) were investigated from 1958 to 2020. Results show that the SIOD is characterized by a mix of 2～4 years and 4～6 years of interannual timescale, but the period gradually shifts to a shorter period of about 1.5～2 years in the last 20 years (2000～2020). The spatial and intensity of SIOD exhibited two significant interdecadal shifts around 1987 and 2004 in addition to the above-mentioned interannual variability. Compared to 1987～2003 (P2), there was greater amplitude in 1958～1986 (P1) and 2004～2020 (P3). The center of the positive SSTA shifted from (46°～80°E, 44°～28°S) to (35°～65°E, 48°～34°S) and the negative center extended north and south relative to those in P1. Finally, the center returned back to the P1 position during P3. Correlation analysis showed that interdecadal variability of SIOD was influenced by the Antarctic Oscillation (AAO) and the El Ni?o-Southern Oscillation (ENSO). Prior to the mid-1980s, SIOD had a significant correlation with AAO. The relationship between ENSO and SIOD was significantly negative except for 1982～1993. In addition, the mixed heat budget demonstrated that AAO and ENSO influence changes in heat flux (especially latent heat flux) on the sea surface primarily by modulating Mascarene high (MH), thereby impacting SIOD.

sea surface temperature; subtropical Indian Ocean Dipole; interdecadal variability

* 國家自然科學基金項目, 41976027號; 國家自然科學基金項目, 41730534號。劉 凱, 碩士研究生, E-mail: 2313066368@qq.com

馮俊喬, 碩士生導師,副研究員, E-mail: fengjunqiao@qdio.ac.cn

2022-12-12,

2023-03-09

P732

10.11693/hyhz20221200325