北印度洋阿拉伯海与孟加拉湾上层水体交换的时空特征与机制研究

这篇研究采用谱聚类(SC)方法，首次系统揭示了2001-2020年北印度洋阿拉伯海水体(ASW)与孟加拉湾水体(BBW)的交换规律。研究发现夏季西南季风流(SMC)和Wyrtki急流(WJs)驱动13.93±2.50 Sv的东向通量，冬季东北季风流(NMC)输送16.43±1.48 Sv的BBW西侵。研究创新性发现水体交换受印度洋偶极子(IOD)事件调控，为理解区域海洋环流与气候变异提供了新视角。

　　

1 引言

北印度洋独特的季风系统塑造了阿拉伯海(ASW)与孟加拉湾(BBW)水体的动态交换格局。孟加拉湾因河流输入形成显著层化结构，其低盐水体(BBW)通过斯里兰卡南部通道与高盐的阿拉伯海水体(ASW)保持平衡。传统温盐标准难以精确刻画水团边界，而谱聚类(SC)方法通过分析温度-盐度(T-S)数据的整体分布结构，为水团研究提供了新工具。

2 数据与方法

研究整合了2011-2020年全球Argo浮标数据和SODA3.15.2再分析资料。选择30m特征深度层进行SC分析，通过高斯核函数构建相似矩阵，最终将研究区水团划分为ASW、BBW和印度赤道水体(IEW)三类。水体通量计算采用经典公式，验证显示与RAMA浮标数据吻合良好。

3 结果

3.1 水团季节性运动

SC结果清晰呈现季风驱动的动态过程：1月NMC携BBW西侵至73°E，7月SMC推动ASW北扩至孟加拉湾10°N。T-S图显示BBW盐度冬季跨度最大(29-34)，夏季收缩至32-34，而ASW始终保持高盐特性(>36)。

3.2 水交换时空特征

6°N断面与81°E断面通量呈正相关，但存在1-2个月相位差。夏季湾口区通量达17.13±1.95 Sv，秋季WJs引发13.93±2.50 Sv东向输运。谱分析揭示半年和1年周期，对应季风转换与赤道开尔文波影响。

IOD事件显著调控交换过程：负IOD年(nIOD)低盐水体输送增加，正IOD年(pIOD)减少。湾口与赤道断面通量异常与Dipole Mode Index(DMI)相关系数分别达-0.30和-0.42，显示赤道区对IOD响应更敏感。

4 结论与讨论

研究首次运用SC方法量化了ASW-BBW交换的三维动态：夏季ASW通过SMC双路径北侵，冬季BBW沿NMC西扩。发现WJs强度年际变异是通量差异的关键因素，IOD事件通过调控赤道纬向风场影响2-3年周期。

未来可引入spicity函数等新参数提升SC精度。当前结果对预测IOD事件引发的海洋热力异常具有重要价值，为区域渔业资源评估提供了物理海洋学基础。需注意Argo数据空间分布不均可能带来的不确定性。