2017年发生印度洋偶极子事件了吗？| Science Bulletin

       印度洋是季风水汽的重要源地，能够影响我国西南、华南以及长江中下游地区的气候状况。进一步了解印度洋的海洋和气候的基本状态及变化规律，对我国中短期气候预测有重要意义。

       作为印度洋重要的气候现象之一，印度洋偶极子（简称IOD）自20世纪末期被发现以来就吸引了全世界科研工作者的关注。IOD与众所周知的在太平洋的厄尔尼诺现象非常相似。比如，类似于厄尔尼诺和拉尼娜，IOD也分为正、负事件。当发生IOD正事件的时候，热带东南印度的海水会异常地变冷，而热带西印度洋会异常地变暖，负事件则刚好相反。这样的偶极型变化会造成印度洋环流和季风系统的变化，从而影响周边国家和地区的气候状态。

       为了用一个简单的标准判断IOD发生与否，气候学家定义了热带东南印度洋和西印度洋的海表温度异常变化的差值为偶极子指数（简称DMI）：当DMI大于1个标准差并维持了三个月的时候，即可认为这一年发生了IOD正事件。一般IOD倾向于发生在北半球夏秋季，即6~11月份。历史上如1994年、1997年、2006年均发生了较强的IOD正事件，1996年、1998年和2010年则发生了较强的IOD负事件（图1(a)，1997年IOD正事件如图2(a)，(c)）。

图 1 (a) 自有卫星观测以来DMI指数和其他相关气候变量的时间序列；(b) 2017年虚假的IOD事件情况。

图 2 (a, c) 1997年IOD正事件的空间分布；(b, d) 2017年虚假的IOD事件。图中填色为海表温度异常，等值线为降水异常（绿色表示增多，红色表示减少，等值线间隔1mm/d），箭头为风场异常（小于0.5m/s的风场被略去）。

      对于2017年来说， DMI指数超过了1个标准差并维持了5个月左右的时间，从指标上符合IOD事件发生。可是，热带印度洋其他气候学变量没有表现出相应的变化，例如降水和风场变化不大（图1(b)，图2(b)，(d)）。这着实令人费解。因为在热带海洋年际变化的气候事件中，海洋-大气作为耦合系统，不同物理量的变化相互匹配，某一物理量的改变也会影响到其他物理量，形成正反馈，所以当海表温度发生东冷西暖变化时，一般情况下也会引起异常的海面气压梯度，激发纬向东风，进而导致东部温跃层的异常抬升，深层冷水上涌使温度异常变化加剧（感兴趣的读者可以查阅Bjerknes正反馈机制）。

       对此我们给出的解释是，虽然海表温度出现了IOD的信号，但在气候学意义上，这不是一次真实的IOD事件，这个信号是由南印度洋副热带海区引起（图2(b)），不是热带印度洋海气相互作用的结果，所以相关变量没有响应本次事件。而在北半球秋季，当东西温度异常试图进一步发展时，太平洋的类拉尼娜状态，通过大气桥—沃克环流系统引发海表风场向海洋性大陆（即印度尼西亚、马来西亚一带）辐聚，导致赤道印度洋出现西风，进一步抑制了赤道东印度洋的海表温度冷异常（图2(d)）。这恰恰阻止了本次IOD事件进一步发展，成为一次虚惊一场的伪事件。

       从本次事件看来，只利用海表温度来定义气候事件可能会影响我们对真实事件的判断，做出不正确的预报和预测，因此需要结合其他指标进行考察。而且，这类虚假事件在历史中也有发生，但研究寥寥，我们尚不清楚这是否与全球气候变暖背景下极端气候事件增多有关，进一步认识本次事件也会加深我们对印度洋海洋-大气系统的理解，从而了解我们所居住的地球。总之，2017年发生了一次虚假的IOD事件。

      更多信息欢迎阅读Science Bulletin第18期出版的文章“A spurious positive Indian Ocean Dipole in 2017”。

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1. Zhang L, Du Y, Cai W. A spurious positive Indian Ocean Dipole in 2017. Science Bulletin, 2018, 63(18):1170-1172.

2. Xie S P, Kosaka y, Du Y, et al. Indo-western Pacific ocean capacitor and coherent climate anomalies in post-ENSO summer: A review. Advances in Atmospheric Sciences, 2016, 33(4): 411-432.

3. Saji n H, Goswami B N, Vinayachandran P N, et al. A dipole mode in the tropical Indian Ocean . Nature, 1999, 401(6751): 360-363.

4. Schott F A, Xie S P, Mccreary J P. Indian Ocean circulation and climate variability. Reviews of Geophysics, 2009, 47, https://doi.org/10.1029/2007RG000245.

5. Bjerknes J. Atmospheric Teleconnections from the Equatorial Pacific. Monthly Weather Review, 1969, 97(3): 163-172.

6. Alexander M A, Blade I, Newman M, et al. The atmospheric bridge: The influence of ENSO teleconnections on air-sea interaction over the global oceans. Journal of Climate, 2002, 15(16): 2205-2231.

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