我国学者与海外合作者在热带太平洋动力变化领域取得新进展

　　

图 a.太平洋日平均卫星海表温度图片；b.TIWs强度的多年代际变化曲线

基于数据：卫星海表高度计算的海表流场（红色），赤道锚定浮标单点海流观测（黑色），卫星海表温度（品红），涡分辨率大洋环流模式（蓝色）。细线是年平均，粗线是9年滑动平均，已去除1993－2021年气候态平均

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42090042、42106024）等资助下，中国科学院南海海洋研究所杜岩研究员、王闵杨助理研究员与美国斯克利普斯海洋研究所Shang-Ping Xie教授等科学家合作，在热带太平洋动力变化研究方面取得新进展。研究成果以“近30年太平洋热带不稳定波持续变强（Intensification of Pacific Tropical Instability Waves over the recent three decades）”为题，于2024年1月25日发表在《自然·气候变化》（Nature Climate Change）上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41558-023-01915-x。

　　太平洋热带不稳定波（Tropical Instability Waves, TIWs）是热带海洋最显著的海洋动力过程之一，表现为海表流场和海表温度（图a）的月周期波动，能够调节海洋生态环境和气候变化。其中，海表流场一般基于公开的卫星海表高度观测，通过地转平衡方程（地转偏向力与压强梯度力平衡）计算得到。然而，由于TIWs位于赤道区域、不满足地转平衡关系，其海表流场一直未能得到有效计算，极大限制了对热带太平洋海洋动力过程和气候变化的研究。

　　为解决该问题，研究团队自主提出了新的海表流场计算方程，方程创新考虑了海表流场的加速度项与压强梯度力平衡，而不是传统的地转平衡。利用该方程，基于公开的卫星海表高度观测（1993-2021），首次计算得到TIWs近30年的海表流场数据，结果与锚定浮标观测十分接近。同时利用卫星观测海表温度（1982-2021）、热带海洋浮标阵列观测的海流数据（1980s-2020）以及涡分辨率全球大洋环流模式数据（OFES2，1958-2021）等3套独立数据也辅助验证了计算结果的有效性（图b）。分析表明，TIWs在此期间持续增强，其海流涡动能每十年增长12%（图b粗红线），增强的动力机制来源于热带东太平洋气候近30年的南北不对称变化。赤道以北增暖更快，伴随跨赤道南风增强、赤道海流加速。伴随TIWs增强，TIWs的经向搅拌效应也加强，每十年增长23%，在海洋长期热收支平衡中不可忽略，说明TIWs在响应气候变化的同时，反馈影响着热带太平洋的海温变化。

　　该研究结果有助于深化对热带海洋多尺度动力过程及其对气候变化响应的认识，为印太交汇区海洋多尺度过程变化及其对气候、海洋生物多样性和生态系统的影响研究提供开创性思路。