楚合濤， 胡瑞金

(1.中國海洋大學(xué)物理海洋實(shí)驗(yàn)室，山東省高校海洋-大氣相互作用與氣候重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；

2.萊西市氣象局，山東 萊西 266600)

?

印度洋塞舌爾穹隆區(qū)海表面溫度的年際變化*

楚合濤1,2， 胡瑞金1**

(1.中國海洋大學(xué)物理海洋實(shí)驗(yàn)室，山東省高校海洋-大氣相互作用與氣候重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；

2.萊西市氣象局，山東 萊西 266600)

摘要：利用1959年1月—2008年12月的ECMWF ORA-S3資料，系統(tǒng)研究了印度洋塞舌爾穹隆區(qū)不同季節(jié)海表面溫度(SST)的年際變化特征及其與ENSO、印度洋偶極子、穹隆區(qū)的溫躍層深度/海面風(fēng)應(yīng)力、印尼貫穿流的關(guān)系。結(jié)果表明，穹隆區(qū)的SST在5—6月存在最明顯的異常閉合中心(5月的中心值還較熱帶印度洋其它區(qū)域大)，而在8—11月最不明顯；區(qū)域平均的SST年際異常在2月最大，在8—9月最小。一般而言，北半球秋冬季和次年春季的穹隆區(qū)SST正(負(fù))異常對應(yīng)El Nio(La Nia)年或正(負(fù))的印度洋偶極子年，但也有例外，北半球夏季尤其如此。相關(guān)分析表明，11月至次年7月(尤其是5月)深(淺)的溫躍層對應(yīng)穹隆區(qū)高(低)的SST；而11月至次年3和5月的Ekman抽吸減弱(增強(qiáng))時，次年1—6月和8月的穹隆區(qū)SST升高(降低)，其中Ekman抽吸中的2項(xiàng)在總體上起相反作用，但除了對2和8月的SST，風(fēng)應(yīng)力旋度項(xiàng)的貢獻(xiàn)都占優(yōu)；風(fēng)應(yīng)力大小(蒸發(fā))主要影響10月至次年6月的SST(負(fù)相關(guān))；當(dāng)1—2月向北的Ekman輸送弱(強(qiáng))或7—8月向南的Ekman輸送強(qiáng)(弱)時，穹隆區(qū)的SST高(低)；而8—11月的印尼貫穿流流量增大(減小)時，直至次年上半年的穹隆區(qū)SST皆升高(降低)。可見無論是穹隆區(qū)SST的年際變化本身還是它與不同物理過程/影響因子的關(guān)系均存在明顯的季節(jié)差異性。

關(guān)鍵詞：塞舌爾穹隆區(qū)；海表面溫度(SST)；年際變化；溫躍層；風(fēng)應(yīng)力；印尼貫穿流

在10°S以北的印度洋，由于受到季風(fēng)的強(qiáng)烈影響[1]，海表面風(fēng)場在一年當(dāng)中有明顯的季節(jié)反向現(xiàn)象。在北半球夏季，南半球的東南信風(fēng)在越過赤道時發(fā)生偏轉(zhuǎn)，形成印度夏季風(fēng)。在北半球冬季，東北季風(fēng)向南越過赤道時也發(fā)生偏轉(zhuǎn)，與東南信風(fēng)交匯于南半球。與之相對應(yīng)，在5°S～12°S之間，50°E～80°E附近的印度洋出現(xiàn)著名的穹隆(dome)[2](見圖1)，稱為塞舌爾穹隆(Seychelles Dome，SD)[3]，也稱塞舌爾-查戈斯溫躍層脊(Seychelles-Chagos Thermocline Ridge)[4]。為方便起見，本文統(tǒng)一稱之為SD，其主要范圍位于50°E～75°E，10°S～5°S[5]，如圖1中藍(lán)色矩形框所示。

SD區(qū)域位于印度洋副熱帶經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流上升流區(qū)[6-7]，溫躍層淺，冷的溫躍層的水可以較容易地通過混合帶到表面影響SST；由于淺的溫躍層，混合層很淺，SST對大氣熱通量也有更明顯的響應(yīng)[8]。與此同時，SD還是SST的高值區(qū)域，在大多數(shù)時間內(nèi)SST高于27℃，在北半球冬季期間大多數(shù)在28.5～30.0℃之間[9]。在這樣的溫度范圍，大氣對SST小的變化是非常敏感的。淺的溫躍層和高的SST相結(jié)合使得SD區(qū)域有利于強(qiáng)的海氣相互作用[2]，也可能成為理解導(dǎo)致MJO(Madden Julian Oscillation)產(chǎn)生的一個關(guān)鍵區(qū)域[9]。

SD區(qū)域的SST變化不僅影響馬達(dá)加斯加附近的氣旋活動[2,10]，與印度夏季風(fēng)的爆發(fā)和降水密切相關(guān)[11-12]，而且可以維持赤道以北印度洋夏季的SST異常[13-14]，從而對西太平洋副熱帶高壓和中國的氣候產(chǎn)生重要影響[15]。不僅如此，此區(qū)域的SST還可以影響El Nio的發(fā)生和北太平洋的遙相關(guān)[16]，對印度洋偶極子(Indian Ocean Dipole[17]，IOD)的出現(xiàn)也有貢獻(xiàn)[18]。由此可見，對SD區(qū)域的SST進(jìn)行研究具有重要的意義，這不僅能夠加深對大尺度海氣相互作用的理解，增進(jìn)對印度洋在全球或區(qū)域氣候系統(tǒng)中的作用的認(rèn)識，也有利于提高中國氣候預(yù)測的準(zhǔn)確率。

(藍(lán)色矩形框?yàn)楸疚乃?，表示SD區(qū)域(50°E～75°E，10°S～5°S)[5]。The blue box is added by the authors of this paper, represenfing SD region.)

圖1熱帶印度洋年平均的20℃等溫面深度

(等值線；單位：m)和深度異常與SST異常之間的相關(guān)

系數(shù)(填色)[2]

Fig.1The 20℃ isothermal depth (contours in m) and its

correlation with local SST anomalies (color shade)

in the tropical Indiar Ocean

鑒于SD區(qū)SST的重要性，很多學(xué)者對其變化及其機(jī)制進(jìn)行了研究。就年際時間尺度而言，一般認(rèn)為它與熱帶印度洋2個主要變化模態(tài)相聯(lián)系：一是與太平洋El Nio相對應(yīng)的變暖信號，另一個是與IOD模態(tài)相關(guān)的信號[19]。前者在北半球春季達(dá)到最大，但SD區(qū)SST增暖的大部分不能由海面熱通量異常來解釋[20]，這是與熱帶印度洋其它區(qū)域非常不同的地方。在正的IOD模態(tài)中，SD區(qū)變暖，它可一直持續(xù)到第2年的4—5月份[9]，很多學(xué)者指出了海洋動力過程在其中的重要作用。例如，Murtugudde和Busalacchi[21]強(qiáng)調(diào)局地Ekman抽吸在SST年際變化中的重要性，指出SD位于上升流區(qū)域，溫躍層變化對SST有很大的影響；Xie等[2]指出SD區(qū)域SST變化的大部分不是由局地風(fēng)或海面熱通量引起的，而是由來自東部的海洋Rossby波引起的；Feng和Meyers[22]則指出了海面熱通量的重要作用?？梢?，不同作者給出的結(jié)果并不完全一致，這一區(qū)域溫躍層淺但氣候平均的SST并未出現(xiàn)冷中心信號，相反SST還很高，也處于ENSO(El Nio Southern Oscillation)影響與IOD影響的10°S臨界緯度[23]附近，還受印尼貫穿流[24-26]的影響等。這一切就決定了這一區(qū)域具有很多獨(dú)特的動力學(xué)和熱力學(xué)特性，影響SST變化的過程和機(jī)制也很復(fù)雜，尤其是年際尺度，現(xiàn)在還有很多問題沒有解決，需要開展研究。例如，就Ekman抽吸而言，它由兩部分組成[27]：一部分與熱帶西南印度洋緯向風(fēng)應(yīng)力變化有關(guān)，另一部分主要與緯向風(fēng)應(yīng)力的南北梯度有關(guān)。它們在上升流變化中的相對貢獻(xiàn)就很不清楚。此外，以往工作較少考慮北半球夏季SD區(qū)SST的年際變化。

本文利用ECMWF ORA-S3(European Center for Medium Range Weather Forecast，Ocean Analysis/Reanalysis System3)資料對SD區(qū)SST的年際變化及其影響原因進(jìn)行全面研究。

1資料與方法

研究使用的ECMWF ORA-S3資料為月平均海洋再分析資料，其水平分辨率隨緯度變化，在10°S～10°N之間經(jīng)向分辨率為0.3°，垂直方向共30層，最上層深度為5m，時間取為1959年1月—2008年12月，涉及的物理量為海溫、風(fēng)應(yīng)力、水平流速、溫躍層深度和海面凈熱通量等。此資料時間長，空間分辨率較高，包含物理量較全面，尤其是包含海面凈熱通量，可以用于混合層溫度熱收支的研究，這是它較SODA (Simple Ocean Data Assimilation)等資料優(yōu)越的地方[28]，也是本文作者之所以采用的主要原因。本文取5m深度的海溫代表SST。研究所采用的主要方法為合成分析和相關(guān)分析。

2SD區(qū)SST的年際變化特征

為了系統(tǒng)、全面研究SD區(qū)SST的年際變化特征，去掉其線性趨勢和季節(jié)變化，得到SST異常(SST anomaly，SSTA)，然后分月進(jìn)行討論。首先確定兩類典型年以便進(jìn)行合成分析。

2.1 兩類典型年

以SD區(qū)域平均的SSTA的1倍標(biāo)準(zhǔn)差原則來分月確定兩類典型年，結(jié)果如圖2所示，其中的☆和O標(biāo)記分別表示正異常年和負(fù)異常年(填色表示SSTA)。

圖2　SD區(qū)域平均的SSTA(℃；填色)及

由圖可見，不同月份或不同年份的兩類典型年出現(xiàn)次數(shù)存在一些較明顯的差異，例如5—7月在1982年之前典型年份很少出現(xiàn)。

兩類典型年與ENSO或IOD年存在較好的對應(yīng)關(guān)系，但也有不同，且存在一定的季節(jié)差異?？偟膩碚f，秋冬季和次年春季時的典型年與ENSO和IOD年對應(yīng)相對較多，一般正異常年對應(yīng)于El Nio年或正的IOD年，負(fù)異常年對應(yīng)于La Nia年或負(fù)的IOD年。例如在El Nio年(如1963、1972、1982、1987、1991、1997年)和正的IOD年(如1961、1963、1972、1982、1997年)時，正異常年占兩類典型年總數(shù)的32/33(加上1961年則為35/36)；而La Nia年(如1971、1973、1975、1978、1984、1996、1999、2007年)和負(fù)的IOD年(如1964，1974、1975、1984、1985、1996年)時秋冬季和次年春季負(fù)異常年較多。負(fù)異常年占兩類典型年總數(shù)的31/38(加上1964，1974和1985年則為48/59)，皆通過了顯著性檢驗(yàn)(95%信度，下同)。某些典型年則相反。例如，2002年和2004年皆屬于El Nio年，但2002

年5和8月和2004年7—9月SD的SST呈現(xiàn)明顯的負(fù)異常，1975年和1988年皆屬于La Nia年(1975年還屬于負(fù)的IOD年)，但1975年的7月和1988年的8—10月的SST為明顯的正異常。也有一些典型年既非ENSO年也非IOD年，例如在1990年，其6月的SST為明顯的負(fù)異常，這表明SD區(qū)域的SST變化既與ENSO和IOD有關(guān)，也受其它因素的影響，需進(jìn)一步研究，尤其是北半球夏季，兩類典型年與ENSO/IOD年的對應(yīng)規(guī)律非常復(fù)雜。

2.2 SSTA變化特征

根據(jù)所確定的兩類典型年，對SD區(qū)域的SSTA分月進(jìn)行了合成。首先分析其空間分布特征，限于篇幅，在此僅給出2、5、8和11月的結(jié)果，且為了便于從更大的尺度進(jìn)行分析，給出的是包括SD區(qū)域在內(nèi)的整個熱帶印度洋(見圖3)。由圖可見，在這4個月中與兩類典型年相對應(yīng)的SSTA均呈現(xiàn)出較好的反對稱分布特征。在2月，無論是正異常年還是負(fù)異常年，SD區(qū)域均呈現(xiàn)SSTA閉合中心結(jié)構(gòu)(中心值分別可達(dá)0.80和-0.70℃)。5月的閉合中心結(jié)構(gòu)更加明顯，SSTA中心值在正負(fù)異常年分別可達(dá)0.89和-1.28℃，也是此時整個熱帶印度洋SST變化的最大值。在8和11月，SD區(qū)域的SSTA沒有明顯的閉合中心，尤其是11月。需要說明的是，在1、4、6—7月和12月SD區(qū)SSTA也存在閉合中心結(jié)構(gòu)(圖略)，其中1和6月分別與2和5月類似，但強(qiáng)度皆稍弱，4、7和12月最弱。此外，除8和11月外，在3月和9—10月SD區(qū)SSTA也無閉合中心(圖略)。

圖3　2、5、8和11月熱帶印度洋SST異常的兩類典型年的合成(℃)

圖4　SD區(qū)域平均的SSTA的兩類典型年的合成(℃)

圖4給出了SD區(qū)域平均的SSTA合成結(jié)果。由圖可見，2、5和11月是SST變化最明顯的幾個月份，正負(fù)異常之差分別可達(dá)1.36、1.21和1.00℃。8月的SST變化則很小，范圍僅為0.78℃，稍大于9月。

考慮到上述4個月可以代表4個季節(jié)，雖然在SD區(qū)域平均SST的季節(jié)變化(圖略)中4月最高(29.2℃)，但其年際變化小于5月(見圖4)，加之8月的SST達(dá)全年最低(26.3℃)，而2和11月的SSTA的年際變化很大(見圖4)，所以選擇這4個月進(jìn)行SSTA空間分布的分析是合理的。不僅如此，圖3中2和5月的熱帶印度洋SSTA呈現(xiàn)全區(qū)符號一致型分布而在8和11月為偶極子分布，但從SD區(qū)域SSTA中心和大小來看，這些月份也具有一定的特殊性。

需要指出的是，本文也計(jì)算了熱帶印度洋SSTA的標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)果同樣表明SD區(qū)在5月的閉合中心結(jié)構(gòu)最明顯(中心值可達(dá)0.7℃以上)，2月也存在閉合中心，但強(qiáng)度要弱，而8和11月則沒有明顯的閉合中心(圖略)；由SD區(qū)域平均的SSTA所確定的包含兩類典型年在內(nèi)的所有正負(fù)異常年分別進(jìn)行合成給出了同樣的SD區(qū)SSTA水平分布定性結(jié)果(圖略)和與圖4非常相似的區(qū)域平均SSTA結(jié)果(數(shù)值大致是圖4的一半；圖略)；區(qū)域平均SSTA的標(biāo)準(zhǔn)差也在2月最大(0.47℃)，5(0.42℃)和11月(0.39℃)出現(xiàn)極大值，而8月(0.34℃)幾乎最小(略大于9月；圖略)，也與圖4的結(jié)果相一致。此外，基于El Nio年和La Nia年對SD區(qū)平均的SSTA進(jìn)行的合成分析結(jié)果(圖略)表明，在El Nio(La Nia)發(fā)展年的4月份SD區(qū)SST開始出現(xiàn)正異常(負(fù)異常)，直至次年的7月皆如此，其中在發(fā)展年的8月最小(約為0.11℃(-0.05℃))而在次年的2月最明顯(可達(dá)0.5℃(-0.29℃))，反映了ENSO對SD區(qū)SST的不同影響。

圖5　SD區(qū)域平均的SSTA與IOD西區(qū)SSTA之間的相關(guān)系數(shù)

圖5給出的是SD區(qū)域平均的SSTA與IOD指數(shù)[17]定義中的西區(qū)SSTA之間分月計(jì)算的同期相關(guān)系數(shù)，如圖5所示。由圖可見在IOD達(dá)到成熟階段的10月兩者關(guān)系最為密切，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.92，而7—9月相關(guān)性較差，相關(guān)系數(shù)約為0.8。

上述結(jié)果皆表明SD區(qū)域的SST存在明顯的年際變化及其季節(jié)差異性。下文將對其變化機(jī)制進(jìn)行一些分析。

3SD區(qū)SST年際變化機(jī)制

正如前言中介紹的那樣，有關(guān)SD區(qū)域SST年際變化的研究大多關(guān)注某些特定季節(jié)，對北半球夏季研究研究尤少，且有些結(jié)論存在不一致之處。在此將著重研究SD的SST年際變化與溫躍層、風(fēng)應(yīng)力和印尼貫穿流的關(guān)系，以探討影響其變化的物理過程與機(jī)制，其中的風(fēng)應(yīng)力還考慮Ekman抽吸(上升流)、風(fēng)應(yīng)力大小(蒸發(fā))和Ekman熱輸送的作用。為方便起見，取SD區(qū)域平均的SSTA進(jìn)行分析，且考慮到季節(jié)差異性，將分月份逐一進(jìn)行分析。所用方法為相關(guān)分析和合成分析。首先介紹相關(guān)物理量的計(jì)算方法。

3.1 相關(guān)物理量的計(jì)算

溫躍層深度(Z20)用20℃等溫線深度表示。

Ekman抽吸(WE)和經(jīng)向Ekman熱輸送(QE)[29]的計(jì)算公式為：

WE=，

(1)

(2)

其中：ρ0表示海水密度；f為科氏參數(shù)；β為科氏參數(shù)的經(jīng)向梯度；τ和τx分別表示風(fēng)應(yīng)力矢量和緯向風(fēng)應(yīng)力；cp為海水定壓比熱；TEK和TB分別表示SST和整層垂直平均溫度。由(1)式可見，WE包含兩項(xiàng)，一項(xiàng)正比于風(fēng)應(yīng)力旋度，一項(xiàng)正比于緯向風(fēng)應(yīng)力。這兩項(xiàng)在后面分別稱為Curlτ項(xiàng)和τx項(xiàng)。

印尼貫穿流流量由115°E，6°S～32°S，深度97.5m以上的緯向流速求得。規(guī)定向西為正。

為方便起見給出了SD區(qū)域平均的去掉線性趨勢和季節(jié)變化的SST、Z20、風(fēng)應(yīng)力大小、WE和QE，以及印尼貫穿流流量異常的時間序列(見圖6)。

圖6　SD區(qū)域平均的SST、Z20、風(fēng)應(yīng)力大小、WE和QE異常以及印尼貫穿流流量異常的時間序列

3.2 SST與溫躍層的關(guān)系

溫躍層是反映海溫場的重要指標(biāo)，既受局地Ekman抽吸的影響，也與海洋Rossby波等過程密切相關(guān)，可影響SST[2]。為了研究SD區(qū)SST與溫躍層之間的關(guān)系，計(jì)算了SSTA滯后(包括同期，下同)Z20異常的相關(guān)系數(shù)(見圖7)。由圖可見，1—7月的SSTA與同期和至少4個月之前的Z20異常存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，但最大相關(guān)系數(shù)基本上都出現(xiàn)在同期，最大可達(dá)0.6以上(5月)；11—12月則基本上僅在同期存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。說明在這些月份深(淺)的溫躍層對應(yīng)SD區(qū)高(低)的SST。在8—10月，SSTA與Z20異常沒有顯著的相關(guān)關(guān)系。需要說明的是，分月計(jì)算的SSTA與Z20異常同期相關(guān)系數(shù)的空間分布給出了同樣的結(jié)論(圖略)。

SD區(qū)的SSTA與Z20異常之間的關(guān)系所表現(xiàn)出的季節(jié)差異性與Z20的季節(jié)變化(圖略)有關(guān)。在相關(guān)顯著的1—7月，Z20較淺，尤其是5—6月，Z20分別僅為74和72m，為一年中的最低值，這也可能是這2個月SSTA兩類典型年合成圖中閉合中心結(jié)構(gòu)最明顯(5月見圖3；6月在SD區(qū)的分布與5月很類似，但強(qiáng)度稍弱，未給圖)的原因。3月相對較弱的正相關(guān)則對應(yīng)此時的一個Z20極大(約81m)；而8—10月相關(guān)不顯著則是因?yàn)榇藭r的Z20深，尤其是9月達(dá)一年中的最大值(83m)，相關(guān)性也最弱。

(黑實(shí)點(diǎn)表示相關(guān)系數(shù)通過95%信度的顯著性檢驗(yàn)。Black solid dots indicate that the correlation coefficients are statistically significant over 95% confidence level.)

圖7SSTA與Z20異常的滯后相關(guān)

Fig.7Lagged correlation between SSTA and Z20

3.3 SST與風(fēng)應(yīng)力的關(guān)系

3.3.1 SST與Ekman抽吸的關(guān)系風(fēng)應(yīng)力會產(chǎn)生Ekman抽吸(WE)從而引起上升流[21],上升流的變化則可能會影響SST。為了研究兩者之間的關(guān)系，按月份計(jì)算了SD區(qū)的SSTA與WE異常之間的滯后相關(guān)系數(shù)(見圖8)。由圖可見，1—5月的SSTA與2～3個月之前的WE異常存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，尤其是5月(相關(guān)系數(shù)可達(dá)-0.53)，表明當(dāng)SD區(qū)2—3月的Ekman抽吸減弱(增強(qiáng))時，其5月的SST升高(降低)。這從基于SD區(qū)5月SSTA確定的兩類典型年對2月的WE異常進(jìn)行合成的結(jié)果也可以看出(見圖9)，其中呈現(xiàn)出的較好的反位相特點(diǎn)進(jìn)一步反映了兩者之間存在密切關(guān)系，也可以解釋5月份SSTA兩類典型年合成圖中非常明顯的閉合中心結(jié)構(gòu)(見圖3)，兩者時滯的存在則是因?yàn)閃E所反映的上升流較小(量級為10-5m/s)的緣故。6—7月的SSTA與WE之間的時滯較長，可達(dá)4個月，可能與圖7中SSTA在這2個月中均滯后Z20異常1個月時兩者關(guān)系最明顯相聯(lián)系，具體原因有待分析。11—12月的SSTA則與至多滯后1個月的WE異常存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系?？梢钥闯?，上述結(jié)果也同時反映了Ekman抽吸與溫躍層深度之間的有機(jī)聯(lián)系。

圖8　同圖7，但為SSTA與Ekman抽吸速度(WE)

從圖8還可以看出，8—10月的SD區(qū)的SSTA與同期和之前的WE異常之間基本沒有顯著性的關(guān)系(8月的SSTA與5月的WE異常例外)；此外，1月的WE對同期及其后的SST沒有影響，這可能與此時的經(jīng)向Ekman輸送(見下)的影響有關(guān)。

圖9　SD區(qū)2月WE異常場的兩類典型年的合成(m·s-1)

WE的2個分量Curlτ項(xiàng)和τx項(xiàng)均表現(xiàn)為年周期變化信號，它們的共同作用決定了WE的半年周期(圖略)變化特點(diǎn)[4]。但有關(guān)兩者在SST年際變化中的相對重要性缺乏研究。為此，分別將它們的異常與SD區(qū)SSTA進(jìn)行類似的相關(guān)分析(見圖10)。由圖可見，兩者與SSTA的關(guān)系呈現(xiàn)大致反位相變化特點(diǎn)，即某個分量與SSTA呈正相關(guān)，另一個則為負(fù)相關(guān)；此外，除了1—2月同期，以及8月的SSTA與5月的τx異常以外，Curlτ項(xiàng)和SSTA的相關(guān)與WE和SSTA的相關(guān)(見圖8)較為相似，表明總體而言，Curlτ項(xiàng)在SD區(qū)域SST年際變化中起主要作用。

圖10　同圖8，但為SSTA分別與Curlτ項(xiàng)和τx

3.3.2 SST與風(fēng)應(yīng)力大小的關(guān)系風(fēng)可以影響海表面蒸發(fā)速度，進(jìn)而影響SST。一般風(fēng)速越大，蒸發(fā)越快，SST也越低。本文所用的資料只有風(fēng)應(yīng)力；但考慮到兩者之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系，所以在此用風(fēng)應(yīng)力代替風(fēng)速，以研究其與SST變化的關(guān)系。

圖11給出的是SD區(qū)的SSTA與風(fēng)應(yīng)力大小異常之間的滯后相關(guān)系數(shù)，同樣是按月份計(jì)算的。由圖可見，SST與風(fēng)應(yīng)力大小之間以負(fù)相關(guān)為主，且主要體現(xiàn)為同期關(guān)系，其中1—2、4—5和10—11月的同期相關(guān)系數(shù)均通過顯著性檢驗(yàn)，最大值出現(xiàn)在2月，達(dá)-0.54。此外，3和6月的SSTA均與前1個月的風(fēng)應(yīng)力大小異常存在顯著的負(fù)異常關(guān)系，而7—9月的SSTA與同期和之前的風(fēng)應(yīng)力大小異常均無明顯關(guān)系。

圖11　同圖8，但為SSTA與風(fēng)應(yīng)力大小異常的滯后相關(guān)

3.3.3 SST與經(jīng)向Ekman熱輸送的關(guān)系在北半球冬季，熱帶印度洋有跨越赤道向北的熱量輸送，夏季則相反[1]。這些過程與印度季風(fēng)有關(guān)，可以通過由風(fēng)應(yīng)力引起的Ekman輸送實(shí)現(xiàn)，并可能影響混合層溫度(及SST)[30]。為此也按月份計(jì)算了SD區(qū)的SSTA與經(jīng)向Ekman熱輸送(QE)異常之間的滯后相關(guān)系數(shù)(見圖12)。由圖可見，兩者之間的關(guān)系與圖10(b)(τx項(xiàng))比較相似，這說明τx在SD是比較均勻的，且在QE計(jì)算式中起主要作用。圖12與圖10(b)主要的不同之處在于北半球夏季時兩者的相關(guān)性更強(qiáng)，且7—8月的QE異常與同期及之后2個月的SSTA均呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明印度夏季風(fēng)強(qiáng)(弱)時，向南的Ekman輸送強(qiáng)(弱)，SD區(qū)的SST升高(降低)；1—2月的QE異常與同期及之后1個月的SSTA的負(fù)相關(guān)關(guān)系則表明印度冬季風(fēng)弱(強(qiáng))時，向北的Ekman輸送弱(強(qiáng))，SD區(qū)的SST升高(降低)。此外，1—3月的SSTA與前1年10月的Ekman熱輸送也有很好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這是與Yokoi等[30]的結(jié)論不同之處；而且本文的結(jié)果也表明不同季節(jié)的Ekman輸送影響SSTA的持續(xù)時間是不同的。此外，4月份的經(jīng)向Ekman熱輸送異常與同期及5月的SSTA之間為正相關(guān)關(guān)系，有關(guān)原因尚需進(jìn)一步分析。

圖12　同圖11，但為SSTA與經(jīng)向Ekman

3.4 SST與印尼貫穿流的關(guān)系

印度洋的溫躍層和SST的變化在所有時間尺度上與印尼貫穿流相聯(lián)系[24-25]。為了研究SD區(qū)SST的年際變化與印尼貫穿流的關(guān)系，本文也按月份計(jì)算了SD區(qū)的SSTA與貫穿流流量異常之間的滯后相關(guān)系數(shù)(見圖13)。由圖可見，1—7月(尤其是1—3月)的SSTA與前1年11—12月的貫穿流流量異常，以及8—12月的SSTA與同期和至少2個月之前的貫穿流流量異常之間均存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明當(dāng)貫穿流流量增大(減小)時，SD區(qū)的SST將升高(降低)。這反映了印尼貫穿流影響的一種時滯而持續(xù)的效應(yīng)，并且與Ekman熱輸送的結(jié)果(見圖12)相比較可以看出貫穿流對SSTA有更早的影響信號和更長的持續(xù)時間。值得注意的是4—6月二者的同期相關(guān)關(guān)系為負(fù)(尤其是5月)，也不顯著，而且大致呈現(xiàn)與經(jīng)向Ekman熱輸送關(guān)系(見圖12)反位相的特點(diǎn)。

圖13　同圖12，但為SSTA與印尼貫穿流流量的滯后相關(guān)

綜上所述，不同的物理過程影響SD區(qū)SST的年際變化有很多不同之處，但均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異性特點(diǎn)。此外，相關(guān)圖(見圖7、8和圖10～13)中的2、5、8和11月的相關(guān)系數(shù)具有的突出特點(diǎn)是選擇這4個月進(jìn)行兩類典型年SSTA空間分布合成(見圖3)的又一個原因。

4結(jié)論

利用ECMWF ORA-S3資料分析了SD區(qū)不同季節(jié)SST的年際變化特征，并研究了它與ENSO、IOD、SD區(qū)溫躍層深度/海面風(fēng)應(yīng)力、印尼貫穿流的關(guān)系，主要結(jié)論如下：

(1)SD區(qū)SST的年際變化及其與不同物理過程/影響因子之間的關(guān)系均存在明顯的季節(jié)差異性。

(2)SD區(qū)SST異常的合成和標(biāo)準(zhǔn)差的水平分布皆表明1—2、4—7和12月有較明顯的閉合中心結(jié)構(gòu)，尤其是5—6月(1—2月次之)。3和8—11月閉合中心不明顯。

(3)SD區(qū)域平均的SST異常的合成和標(biāo)準(zhǔn)差值在2月最大、5和11月次之而在8—9月最小。

(4)由SD區(qū)SST異常所確定的兩類典型年與ENSO年或IOD年存在較好的對應(yīng)關(guān)系。一般正異常年對應(yīng)El Nio年或正的IOD年，負(fù)異常年對應(yīng)La Nia年或負(fù)的IOD年。一些例外主要出現(xiàn)在6—9月的SST異常上。

(5)溫躍層深度與1—7和11—12月的SD區(qū)的SST在同期關(guān)系最明顯(正相關(guān))，尤其是5月份，深(淺)的溫躍層對應(yīng)SD區(qū)高(低)的SST。

(6)Ekman抽吸在2—3、5和11—12月的變化分別影響SD區(qū)4—6月(尤其是5月)、8月和次年1—3月的SST(均為負(fù)相關(guān))，弱(強(qiáng))的抽吸將引起相應(yīng)SST的升高(降低)，且Ekman抽吸中的2項(xiàng)在總體上起相反作用，但除了對2和8月的SST外，風(fēng)應(yīng)力旋度項(xiàng)的貢獻(xiàn)占優(yōu)勢；風(fēng)應(yīng)力大小主要影響1—6和10—11月的SD區(qū)的SST，且大多為同期負(fù)相關(guān)關(guān)系；經(jīng)向Ekman輸送在1—2和7—8月的變化則分別影響SD區(qū)2—3和8—9月的SST(負(fù)相關(guān))，反映了印度季風(fēng)的作用。當(dāng)冬季風(fēng)減弱(增強(qiáng))或夏季風(fēng)增強(qiáng)(減弱)時，SD區(qū)的SST升高(降低)。

(7)印尼貫穿流在8—11月的流量增大(減小)時，穹隆區(qū)的SST將升高(降低)，且這種影響可一直持續(xù)至次年上半年。

需要指出的是，在SST變化機(jī)制的研究方面，利用混合層熱收支方程是一種綜合的有力的工具，但限于篇幅，有關(guān)內(nèi)容將另文給出。

致謝：感謝范植松教授和審稿專家對本文所提出的寶貴意見與建議。

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責(zé)任編輯龐旻

Interannual Variability of the SST in the Seychelles Dome Region of the Indian Ocean

CHU He-Tao1,2, HU Rui-Jin1

(1.Physical Oceanography Laboratory & Key Laboratory of Ocean-Atmospheric Interaction and Climate in Universities of Shandong, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2.Laixi Weather Bureau, Laixi 266600, China)

Abstract：Based on ECMWF ORA-S3 data from January 1959 to December 2008, the interannual variability of sea surface temperature (SST) in the Seychelles Dome (SD) region of the Indian Ocean，as well as the relationship among SST and ENSO, the Indian Ocean dipole (IOD),the thermocline depth and sea surface wind stress in SD, and the Indonesia throughflow are comprehensively studied. It is showed that the SST anomaly (SSTA) in SD exhibits the most obviously close center patterns in May to June (the central SSTA in May is larger than any other region of the tropicae Indion Ocean) and the most not obviously ones in August to November. The regional mean SSTA is maximum in February and minimum in August-September. Basically, positive (negative) SSTA in SD from boreal autumn-winter to spring next year occurred in El Nio(La Nia) years or positive (negative) IOD years, with some exceptions especially in boreal summer. Correlation analysis showed that deeper (shallower) thermocline in November to July next year (especially in May) corresponds to higher (lower) SST in SD; Weaker (stronger) Ekman pumping in November to March next year and May next year causes the increase (decrease) of SST during January through June next year and in August next year. A further investigation showed that the two terms in Ekman pumping plays an opposite role in the variability of SST in SD but the wind stress curl is dominant except for the SST in February and August; The magnitude of wind stress (evaporation) mainly affects SST from October to June next year (negative correlation); Weaker (stronger) northward Ekman transports in January to February or stronger (weaker) southward Ekman transports in July to August will lead to higher (lower) SST in SD; While larger (smaller) volume transport of Indonesia throughflow in August to November cause the increase (decrease) of SST until to the first half of next year. It is evident that both the interannual variability of the SST in SD and its relationship with different physical processes/influencing factors exist significant seasonal differences.

Key words:Seychelles Dome; sea surface temperature (SST); interannual variability; thermocline; windstress; Indonesia throughflow

中圖法分類號：P731.11

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-5174(2016)01-008-10

作者簡介：楚合濤(1988-)，男，碩士生。E-mail：chuwang90@sina.com

收稿日期：2015-03-08；

修訂日期：2015-05-18

*基金項(xiàng)目：高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(20110132110016)資助

DOI：10.16441/j.cnki.hdxb.20150050

引用格式：楚合濤， 胡瑞金. 印度洋塞舌爾穹隆區(qū)海表面溫度的年際變化[J]. 中國海洋大學(xué)(自然科學(xué)版)， 2016, 46(1)： 8-17.

CHU He-Tao, HU Rui-Jin. Interannual variability of the SST in the Seychelles Dome Region of the Indian Ocean[J]. Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(1): 8-17.

Supported by Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (20110132110016)

**通訊作者： E-mail：huruijin@ouc.edu.cn