南印度洋偶极子及其与ENSO关系的年代际变化

The South Indian Ocean dipole (SIOD) is a subtropical dipole pattern slanted in the southwest-northeast direction and phase-locked in austral summer. In the South Indian Ocean, sea surface temperature anomaly inter-annual variability is more intense in the subtropics than in the tropics. Many previous studies about the South Indian Ocean region tended to emphasize the impact of the Mascarene high on the Indian and the East Asian summer monsoon during austral winter, meanwhile little attention were paid to this significant South Indian Ocean air-sea coupling mode itself. Previous studies shown that, on the inter-decadal time scales, the SIOD weaken in amplitude after the late 1970s. Interestingly, despite reduced amplitude, the correlation of SIOD with El Ni?o and Southern Ocean (ENSO) is enhanced after the late 1970s. It is not clear what causes such decadal shift. Also, these studies are based on single merged data. We will use more ship measured data, reanalysis data, CMIP5 historical run output of both surface and subsurface signal for research. These inter-decadal modulations of SIOD are probably part of the climate shift in the late 1970s. Our goal is to figure out such subtropical inter-annual variability under the inter-decadal background.

南印度洋是整个印度洋海表温度年际变率最强的地方，远远强于热带印度洋。在海表温度上，它表现为东北-西南走向的偶极子型态，且锁相于夏季。以往的研究往往强调了南半球冬季南印度洋上空的马斯克林高压对同、后期印度及东亚夏季风的影响，很少关注南印度洋本身的海气耦合模态。同时，已有的研究表明，70年代中期之后，南印度洋偶极子强度减弱，但和ENSO的关系却在加强，原因尚不清楚。本申请将综合运用船测数据、再分析数据、CMIP5模式数据对南印度洋的表层、次表层信号的年代际变率进行研究。力求给出气候突变之后，南印度洋与ENSO关联的动力机制，以回答全球变化下的南印度洋气候模态的年代际变化这一问题。

项目实际研究中，我们探讨了包括南印度洋偶极子在内的南半球副热带偶极子模态（SSDMs）和低纬度模态ENSO关系的变异机理，发现它们关系的年代际变化很可能与太平洋年代际振荡PDO有关。同时，就ENSO的触发信号而言，热带印度洋相比副热带印度洋的信号更超前。因此，对研究内容进行了一定的调整和拓展：重点研究了南半球副热带偶极子模态和高纬度模态SAM的遥相关变异机理。南半球副热带偶极子模态是南半球中纬度地区最显著的气候模态，包括南印度洋偶极子（SIOD）、南大西洋偶极子（SAOD）和南太平洋偶极子（SPOD）。南极环状模（SAM）则是南半球高纬度地区最重要的气候模态。前人的研究认为这两个模态没有显著相关，但实际存在物理原因使得南极环状模可以影响南半球副热带偶极子模态。本项目研究发现：南半球副热带偶极子和SAM在南半球夏季相关，SAM超前南半球副热带偶极子1个月；且这种关系在1980s中期发生了一个显著的降低。项目研究揭示了产生这种年代际变化的机理在于SAM与控制副热带偶极子的副热带高压的关系减弱了。南半球最大西风带的向极移动可以导致这种SAM与副热带高压的关系减弱。这种遥相关变异会造成显著的气候影响：在1980s中期之前，南半球副热带模态和高纬度模态对南半球陆地降水具有相似的影响，之后两个模态对降水的影响显著不同。这是由于遥相关变异导致两个模态对大气低层水汽输送的影响也变得不同。去掉ENSO信号之后，以上结论仍然成立。相关内容发表于地学国际一区top期刊Journal of Climate，并获得了三个审稿人和编辑的一致高度评价，被认为极具新意，对南半球遥相关研究有很好的贡献。