鄭佳喻 徐康 陳更新 胡開明 陳潔鵬 楊磊 王強(qiáng) 王鑫 王衛(wèi)強(qiáng) 王東曉

摘要圍繞中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“泛第三極環(huán)境變化與綠色絲綢之路建設(shè)”之子課題“熱帶印度洋環(huán)流動(dòng)力與季風(fēng)相互作用及其影響”，從熱帶印度洋上層海洋環(huán)流、鹽度變異對印度洋典型海氣耦合過程的影響、印度洋海氣相互作用及其對泛第三極水汽輸送的影響方面回顧了熱帶印度洋環(huán)流動(dòng)力與季風(fēng)相互作用的研究進(jìn)展.針對國內(nèi)外研究發(fā)展的現(xiàn)狀，提出熱帶印度洋上層經(jīng)向、緯向、垂向流系間三維聯(lián)動(dòng)機(jī)制，海盆尺度熱鹽再分配對局地海-氣模態(tài)變異的響應(yīng)和反饋機(jī)制，熱帶印度洋典型海氣耦合模態(tài)對泛第三極地區(qū)氣候變化的影響機(jī)理等關(guān)鍵科學(xué)問題亟待解決.開展該子課題研究的最終目標(biāo)是：全面認(rèn)識和理解熱帶印度洋上層環(huán)流體系，加深印度洋海洋環(huán)流動(dòng)力與海氣相互作用及其對泛第三極經(jīng)向水汽輸送作用的理解，提高泛第三極地區(qū)氣候預(yù)測水平，提升絲綢之路海上觀測航道監(jiān)測保障能力，從而為“一帶一路”倡議和“21世紀(jì)海上絲綢之路”建設(shè)服務(wù).

關(guān)鍵詞熱帶印度洋；上層海洋環(huán)流；熱鹽再分配；季風(fēng)活動(dòng)；泛第三極；水汽輸送

中圖分類號P466；P7325

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

0 引言

我國“一帶一路”倡議已經(jīng)進(jìn)入全面推進(jìn)階段，其中“21世紀(jì)海上絲綢之路”重點(diǎn)方向之一為“連接中國-中南半島經(jīng)濟(jì)走廊，經(jīng)南海向西進(jìn)入印度洋，銜接中巴、孟中印緬經(jīng)濟(jì)走廊，共同建設(shè)中國-印度洋-非洲-地中海藍(lán)色經(jīng)濟(jì)通道”，而熱帶印度洋作為橋梁，地理位置的重要性不言而喻.隨著“一帶一路”倡議不斷推進(jìn)，我國在印度洋沿岸國家投資成倍增長，一大批重點(diǎn)投資建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目相繼動(dòng)工.例如，作為“孟中印緬經(jīng)濟(jì)走廊”的重要港口之一，斯里蘭卡的漢班托塔港于2017年底已正式由中國招商局集團(tuán)運(yùn)營.因此，加強(qiáng)熱帶印度洋海洋環(huán)流與海氣相互作用的研究以及保障海上互聯(lián)互通，不但關(guān)系到我國海上石油運(yùn)輸航線是否通暢，而且對我國護(hù)航編隊(duì)補(bǔ)給和安全也至關(guān)重要.

泛第三極（Pan-Third Pole）地區(qū)泛指以青藏高原為核心的第三極和受其影響的東亞、南亞、中亞、中東歐等廣闊地區(qū)[1]，其與“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”高度重合，是“一帶一路”的核心區(qū).泛第三極地區(qū)面積約2 000多萬km2，包括20多個(gè)國家和地區(qū)，涵蓋30多億人口，亦是季風(fēng)變化主導(dǎo)的南北向斷面核心區(qū)（圖1）.為了應(yīng)對“一帶一路”建設(shè)中的資源環(huán)境重大挑戰(zhàn)，中國科學(xué)院實(shí)施了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“泛第三極環(huán)境變化與綠色絲綢之路建設(shè)”.西風(fēng)和季風(fēng)相互作用是觸發(fā)泛第三極環(huán)境變化的動(dòng)力源[1]，因此，研究泛第三極地區(qū)由季風(fēng)引起的水汽輸送乃至氣候變率，不僅直接關(guān)系到30多億人的生產(chǎn)生活，而且能為研究泛第三極的水資源變化提供氣候背景，從而為建設(shè)綠色絲綢之路服務(wù).

熱帶印度洋是全球海洋熱量高度聚集海域之一，也是全球海-氣界面上的能量、動(dòng)量和物質(zhì)交換最強(qiáng)烈的地區(qū)之一，其巨大的熱慣性對泛第三極和東亞-西北太平洋等地區(qū)氣候變化產(chǎn)生重要影響.熱帶印度洋，尤其是與泛第三極接壤的北印度洋（圖1紅線方框區(qū)），是“一帶一路”順利推進(jìn)的關(guān)鍵海域，不僅是我國未來大西南能源通道的可選航道，也是通過季風(fēng)活動(dòng)將水汽輸送至泛第三極地區(qū)的重要源地（圖1綠線方框區(qū)）.夏季南亞季風(fēng)爆發(fā)，會從溫暖的印度洋洋面攜帶大量的水汽進(jìn)入南亞、泛第三極乃至東亞地區(qū)，形成當(dāng)?shù)丶撅L(fēng)雨季.因此，熱帶印度洋海洋環(huán)流和海氣耦合過程的變異將影響泛第三極地區(qū)和中國氣候變化，特別是我國西南和西北地區(qū)旱澇狀況，從而間接影響我國糧食安全戰(zhàn)略.

本文試圖從熱帶印度洋上層海洋環(huán)流、鹽度變異對印度洋典型海氣耦合過程的影響、印度洋海氣相互作用及其對泛第三極地區(qū)水汽輸送的影響等三個(gè)方面進(jìn)行國內(nèi)外研究現(xiàn)狀回顧，并基于此提出亟待進(jìn)一步深入研究的科學(xué)問題.中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“泛第三極環(huán)境變化與綠色絲綢之路建設(shè)”（以下簡稱“Pan-TPE專項(xiàng)”）之子課題“熱帶印度洋環(huán)流動(dòng)力與季風(fēng)相互作用及其影響”，選擇熱帶印度洋作為關(guān)鍵區(qū)，以研究區(qū)域海洋環(huán)流與海氣耦合模態(tài)的變異為切入點(diǎn)，從季風(fēng)活動(dòng)和水汽輸送角度，系統(tǒng)研究熱帶印度洋環(huán)流動(dòng)力與季風(fēng)相互作用及其影響機(jī)理.其目的是要揭示熱帶印度洋海氣耦合過程影響泛第三極地區(qū)經(jīng)向水汽輸運(yùn)的規(guī)律，提高北印度洋海洋環(huán)流和泛第三極氣候預(yù)測水平，并提升絲綢之路海上觀測航道監(jiān)測保障能力.

1 熱帶印度洋上層海洋環(huán)流

熱帶印度洋上層海洋環(huán)流系統(tǒng)在緯向方向上主要由南北赤道流和逆流、赤道潛流組成，在經(jīng)向方向上主要包括西邊界流在內(nèi)的淺層經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流（Shallow Meridional Overturning Circulation，SMOC）.然而，與其他大洋不同的是，熱帶印度洋受信風(fēng)和季風(fēng)同時(shí)控制：在10°S以南，全年盛行的是東南信風(fēng)；在10°S以北，表層風(fēng)場受季風(fēng)控制，冬季為東北季風(fēng)而夏季為西南季風(fēng)，并且在赤道上印度洋沒有持續(xù)的東風(fēng)，因而不存在赤道上升流[2]，這導(dǎo)致印度洋SMOC與其他兩個(gè)大洋有著不同的特征.在年平均意義下，在太平洋和大西洋分別存在南北半球?qū)ΨQ的兩支副熱帶經(jīng)圈環(huán)流；在印度洋，其淺層翻轉(zhuǎn)環(huán)流結(jié)構(gòu)主要由與跨赤道環(huán)流（Cross-Equatorial Cell，CEC）相關(guān)的翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和位于南半球的STC（subtropical cell）組成[3-7]（詳見文獻(xiàn)[6]的圖1）.此外，印度洋還通過印尼貫穿流和南海貫穿流等關(guān)鍵海洋通道與熱帶西太平洋相溝通，這些獨(dú)特的地理位置和海洋動(dòng)力與熱力強(qiáng)迫使得熱帶印度洋上層海洋環(huán)流系統(tǒng)明顯區(qū)別于其他大洋.

赤道流系、淺層經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流和邊緣海環(huán)流是熱帶印度洋環(huán)流體系的重要組成部分.它們對東西海盆兩側(cè)、近赤道區(qū)和邊緣海區(qū)域的熱鹽再分配起到重要作用，進(jìn)而影響區(qū)域乃至全球氣候變化.不同于世界其他大洋，印度洋赤道上空平均風(fēng)場為弱西風(fēng)，并有重要的半年周期.與之對應(yīng)的是，印度洋赤道流系呈現(xiàn)復(fù)雜的多尺度變化特征，尤以位于上混合層的Wyrtki急流、溫躍層的赤道潛流、溫躍層底部的赤道中層流最為顯著.隨著能量被波動(dòng)過程傳輸至近赤道區(qū)域和邊緣海，赤道動(dòng)力過程調(diào)制著邊緣海的環(huán)流結(jié)構(gòu).然而，熱帶印度洋環(huán)流體系特征與變異仍需進(jìn)一步研究加以揭示.特別是，間歇性的赤道潛流及赤道中層流變異特征尚不清楚，其能否將西印度洋相對偏冷海水輸運(yùn)至東印度洋？赤道動(dòng)力過程對邊緣海的環(huán)流結(jié)構(gòu)的影響亦不明確.

印度洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流亦不同于其他大洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)流，由CEC相關(guān)的翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)和位于南半球的STC組成，呈位于淺層、不關(guān)于赤道對稱的獨(dú)特特征.STC主要由信風(fēng)驅(qū)動(dòng)，而CEC是經(jīng)向壓力梯度和跨赤道流相互平衡的結(jié)果[8].由于熱帶印度洋大部分處于熱帶低緯度區(qū)域，涌升的冷水獲得可觀的熱量收入，其攜帶的熱量（約-02～-08 PW）是南北半球印度洋區(qū)域乃至全球南北半球海洋之間的熱量輸運(yùn)中的重要組成部分.印度洋跨赤道經(jīng)向熱輸運(yùn)從季節(jié)內(nèi)尺度到年際尺度都有很強(qiáng)的變率.在季節(jié)變化上，夏（冬）季向南（北）輸運(yùn)，且夏季比冬季輸運(yùn)大.年際尺度上，跨赤道熱輸運(yùn)的準(zhǔn)兩年變率最為顯著[9-11].關(guān)于跨赤道經(jīng)向熱輸運(yùn)，多數(shù)研究沒有在經(jīng)向翻轉(zhuǎn)的大框架下考慮問題，對經(jīng)向水體與熱輸運(yùn)的估算未聯(lián)系CEC的上下支.因此，不考慮CEC的變異對熱輸運(yùn)的影響，也就無法刻畫CEC對印度洋上層海洋熱含量的調(diào)制.

印度洋赤道動(dòng)力過程與邊緣海環(huán)流結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系[12-16].在風(fēng)場的驅(qū)動(dòng)下，赤道開爾文波傳播至印度洋東邊界和印度尼西亞海域，顯著影響著蘇門答臘和爪洼島沿岸海平面[17]和印度尼西亞貫穿流的多尺度變化[18-19].沿岸開爾文波反射出的羅斯貝波，對孟加拉灣中北部[20-21]和東南印度洋海平面和溫躍層的變異產(chǎn)生重要調(diào)制（詳見文獻(xiàn)[12]中圖13）.赤道風(fēng)場亦能通過波動(dòng)的方式影響孟加拉灣等邊緣海環(huán)流結(jié)構(gòu)等的變異.這意味著，赤道緯向流和邊緣海環(huán)流的年際變異皆受赤道風(fēng)應(yīng)力年際振蕩的重要驅(qū)動(dòng).例如，當(dāng)赤道開爾文波到達(dá)大洋東邊界時(shí)，會在以赤道南北5°左右為中心反射出關(guān)于赤道對稱的羅斯貝波，顯著調(diào)制著近赤道區(qū)域的海平面和環(huán)流結(jié)構(gòu)[22].由于印度洋東邊界岸線傾斜和緯向環(huán)流的強(qiáng)剪切，赤道對稱波在印度洋會變得不對稱，呈現(xiàn)北強(qiáng)南弱的結(jié)構(gòu)[23].中國科學(xué)院南海海洋研究所在近赤道東印度洋（905°E，5°N）處所布潛標(biāo)觀測到了強(qiáng)經(jīng)向流速，其本質(zhì)上與赤道對稱/不對稱波密切相關(guān)[16].赤道對稱波在東印度洋產(chǎn)生類似渦旋結(jié)構(gòu)，同時(shí)影響5°N斷面經(jīng)向流和赤道緯向流.類似渦旋結(jié)構(gòu)的西傳，影響整個(gè)印度洋赤道區(qū)和孟加拉灣等邊緣海環(huán)流結(jié)構(gòu)的變異.

2 鹽度變異對印度洋典型海氣耦合過程的影響

鹽度是調(diào)控海洋熱動(dòng)力過程最重要的物理參數(shù)之一，能夠反映海洋對大氣異常的響應(yīng)，亦是全球水循環(huán)和氣候異常的關(guān)鍵要素.許多研究指出熱帶太平洋鹽度與ENSO聯(lián)系緊密[24-26].首先，熱帶太平洋鹽度的變化受到ENSO的顯著影響，在El Nio年太平洋中部海表面高溫區(qū)域的蒸發(fā)增強(qiáng)，西太平洋和印尼貫穿流海域降水增強(qiáng)[24]；其次，鹽度也可以反過來調(diào)節(jié)ENSO的變化.Zheng等[25]的研究指出La Nia發(fā)展年熱帶中西太平洋負(fù)異常的淡水通量和正異常的鹽度增加海水密度和降低上層海洋穩(wěn)定度，同時(shí)使得正的浮力通量減小和混合層加深，這些海洋過程加強(qiáng)混合層的垂直混合和次表層海水的卷夾，從而加強(qiáng)熱帶中東太平洋的海表溫度負(fù)異常.

隨著越來越多的研究結(jié)果揭示熱帶印度洋和太平洋的海氣耦合過程具有緊密的聯(lián)系[27]，熱帶印度洋海氣過程（如淡水通量和鹽度效應(yīng)等）對海氣耦合年際模態(tài)的調(diào)制影響逐漸受到重視.赤道和邊緣海環(huán)流變異對鹽度再分配也有重要影響，其中淡水通量對海表鹽度變化貢獻(xiàn)較小，而平流輸送是導(dǎo)致鹽度變化的主要因素.研究表明，緯向Wyrtki急流對赤道印度洋鹽度變化有重要影響[28]，同時(shí)赤道潛流被證實(shí)能引起顯著的次表層高鹽水舌東侵[29]，對印度洋東西海盆次表層鹽度交換起著重要作用.此外，在夏季風(fēng)盛行期間，由于河水的大量注入，淡水通量對孟加拉灣沿岸的鹽度也有顯著的影響[30].

相反地，印度洋的鹽度異常也可以通過改變上層海洋的層結(jié)和海洋環(huán)流，影響海洋熱力和動(dòng)力過程，特別對熱帶印度洋主要海氣耦合過程（如印度洋偶極子（IOD）和印度洋海溫海盆一致模（IOB））起到調(diào)控作用[29，31-35].Du等[35]研究指出在IOD負(fù)（正）位相，赤道異常西風(fēng)（東風(fēng)）減弱（加強(qiáng)）爪哇-蘇門答臘沿岸上升流，使得鹽度升高（降低）.在IOD正位相成熟期，低鹽水向西平流，減小赤道西印度洋的混合層深度，有利于赤道西印度洋海表溫度的升高.在IOD正位相衰減期，低鹽水越過赤道向西南印度洋輸送，當(dāng)疊加El Nio的影響時(shí)，離赤道的低鹽水向極平流加強(qiáng)[29].另外，在正IOD事件中，熱帶東南印度洋表層高鹽水使得局地混合層的密度增加，破壞上層海洋的穩(wěn)定層結(jié)穩(wěn)定性，即垂向?qū)α骷訌?qiáng)，導(dǎo)致溫躍層中的冷水通過卷夾效應(yīng)進(jìn)入混合層，引起表層海溫降低，對IOD的發(fā)展產(chǎn)生正反饋[31-32].熱帶印度洋鹽度的主模態(tài)呈西北-東南傾向偶極型[36]，秋季印度洋鹽度偶極型對印度洋海溫IOD的形成也具有正反饋?zhàn)饔肹37].鹽度對熱帶印度洋壓強(qiáng)梯度力的水平和垂向分布有著重要影響，表層鹽度梯度引起的壓強(qiáng)梯度力變化加強(qiáng)赤道印度洋秋季W(wǎng)yrtki激流的流速和進(jìn)一步向東延伸[38]，從而對IOD的發(fā)展演變起到反饋?zhàn)饔肹29].目前，印度洋水平環(huán)流對熱鹽再分配的影響尚待系統(tǒng)研究加以刻畫，鹽度對印度洋海氣耦合年際模態(tài)（如IOB，IOD等）的反饋也需要進(jìn)一步研究加以揭示.開展熱帶印度洋鹽度變異與海氣耦合模態(tài)關(guān)系的研究，能提高對印度洋海洋環(huán)流與氣候變率的理解，從而提高印度洋氣候變率及泛第三極地區(qū)氣候變率的預(yù)測和預(yù)估水平.

3 印度洋海氣相互作用及其對泛第三極水汽輸送的影響

泛第三極地區(qū)是“一帶一路”的核心區(qū)（圖1），主要以青藏高原為主體的第三極向西擴(kuò)展，涵蓋青藏高原、帕米爾高原、興都庫什、天山、伊朗高原、高加索、喀爾巴阡等山脈.西風(fēng)和印度季風(fēng)相互作用是觸發(fā)泛第三極環(huán)境變化的動(dòng)力源，而熱帶印度洋是泛第三極地區(qū)重要的水汽來源.夏季西南季風(fēng)爆發(fā)，會從溫暖的印度洋洋面攜帶大量的水汽進(jìn)入南亞、泛第三極以及東亞地區(qū)，形成當(dāng)?shù)丶撅L(fēng)雨季.研究發(fā)現(xiàn)，夏季熱帶印度洋，特別是北印度洋海表溫度異常，能通過影響熱帶季風(fēng)環(huán)流變異，從而影響到泛第三極核心區(qū)的水汽輸送.當(dāng)北印度洋海水偏暖時(shí)，從印度洋到西北太平洋的西風(fēng)季風(fēng)減弱[39]，而西北太平洋副熱帶高壓西側(cè)的西南和東南季風(fēng)增強(qiáng)[39-40]，導(dǎo)致青藏高原東側(cè)降水明顯偏多[41].此外，北印度洋偏暖時(shí)，南亞高壓偏南偏強(qiáng)[42]，副熱帶高空急流偏南[43]，這也可能會影響到泛第三極地區(qū)水汽輸送.Dong等[44]揭示北印度洋海表溫度異常導(dǎo)致的南亞強(qiáng)對流活動(dòng)可以將低層水汽輸送到高層大氣，并輸送到青藏高原地區(qū)，對第三極當(dāng)?shù)亟邓忻黠@的影響.因此，要研究印度洋對泛第三極水汽輸送的影響，還需要加強(qiáng)對熱帶印度洋海洋環(huán)流動(dòng)力和海氣相互作用的研究.

夏季北印度洋海溫異常受前期春季熱帶印度洋跨赤道反對稱模態(tài)影響.在年際尺度上，北半球春季熱帶印度洋對流以及風(fēng)場的主導(dǎo)模態(tài)主要表現(xiàn)為熱帶印度洋對流和海溫南北蹺蹺板震蕩以及大氣低層C型跨赤道環(huán)流異常[45-46].當(dāng)反對稱模態(tài)表現(xiàn)為北印度洋東風(fēng)異常南印度洋西風(fēng)異常時(shí)，太陽輻射增強(qiáng)以及蒸發(fā)減弱將使北印度洋在夏季顯著偏暖.研究表明，印度洋春季反對稱模態(tài)受到ENSO的影響：在El Nio消退期，熱帶南印度洋下沉海洋Rossby波動(dòng)會造成熱帶西南印度洋偏暖以及對流偏強(qiáng)[47]，激發(fā)大氣反對稱Rossby型環(huán)流異常，形成跨赤道反對稱模態(tài)[46].因此該跨赤道反對稱模態(tài)是冬季ENSO影響夏季印度洋海溫及周邊氣候的關(guān)鍵橋梁.此外，熱帶印度洋局部海氣耦合反饋過程也會造成這種跨赤道反對稱模態(tài)[45].春季印度洋反對稱模態(tài)和ENSO關(guān)系并不穩(wěn)定[48]，且其不穩(wěn)定的成因尚不清楚.雖有一些研究表明這可能與印度洋熱鹽結(jié)構(gòu)的變化[49]、印度洋海氣耦合過程變化[50]

等因素有關(guān)，但還是影響著夏季印度洋海溫以及泛第三極地區(qū)水汽輸送的預(yù)測水平，增加了泛第三極地區(qū)氣候預(yù)測的難度.總之，我們對春季印度洋反對稱模態(tài)的形成機(jī)制認(rèn)識并不充分，有必要進(jìn)一步闡述熱帶印度洋春季跨赤道反對稱模態(tài)形成機(jī)制，并定量探討其對泛第三極水汽輸送及氣候的影響.

4 關(guān)鍵科學(xué)問題和主要研究內(nèi)容

根據(jù)Pan-TPE專項(xiàng)子課題立項(xiàng)計(jì)劃書，回顧了熱帶印度洋上層海洋環(huán)流、鹽度變異對印度洋典型海氣耦合過程的影響和印度洋海氣相互作用及其對泛第三極水汽輸送的影響等方面的研究進(jìn)展.本子課題擬圍繞“熱帶印度洋環(huán)流動(dòng)力與季風(fēng)相互作用及其影響”這一核心主題，解決下面3個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題：1）熱帶印度洋上層海洋流系間三維聯(lián)動(dòng)機(jī)制；2）海盆尺度熱鹽再分配對局地海-氣模態(tài)變異的響應(yīng)和反饋機(jī)制；3）熱帶印度洋海氣相互作用對季風(fēng)環(huán)流和泛第三極經(jīng)向水汽輸送的影響.

圍繞上述關(guān)鍵科學(xué)問題，主要開展了以下研究：

1）季風(fēng)作用下熱帶印度洋上層環(huán)流年際變異及其機(jī)理研究.利用觀測資料和模式資料，重點(diǎn)考察印度洋上層環(huán)流的垂直結(jié)構(gòu)與聯(lián)系，探討它們對波動(dòng)能量垂向傳播的影響；刻畫赤道動(dòng)力過程與邊緣海環(huán)流結(jié)構(gòu)變異的動(dòng)力聯(lián)系，完善和豐富北印度洋環(huán)流年際變化的動(dòng)力框架；年際尺度上，刻畫印度洋赤道流系和跨赤道翻轉(zhuǎn)環(huán)流的聯(lián)系，豐富熱帶印度洋上層經(jīng)向、緯向和垂向流系間三維聯(lián)動(dòng)機(jī)制.

2）熱鹽結(jié)構(gòu)變異對印度洋典型海氣耦合過程和季風(fēng)環(huán)流的影響研究.綜合考慮經(jīng)向和緯向相結(jié)合的海盆尺度環(huán)流變異對熱鹽輸運(yùn)的影響，闡明印度洋環(huán)流變異與熱鹽再分配的物理聯(lián)系；通過統(tǒng)計(jì)和診斷分析，并結(jié)合數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)，厘清鹽度對印度洋海溫、上層層結(jié)和環(huán)流變異的調(diào)制作用，揭示其對印度洋海氣耦合過程和季風(fēng)環(huán)流的反饋.

3）熱帶印度洋海氣相互作用對泛第三極經(jīng)向水汽輸送的影響研究.在眾多典型海氣耦合模態(tài)中，重點(diǎn)研究春季反對稱模態(tài).利用觀測資料和海氣耦合模式，診斷影響春季反對稱模態(tài)的外部強(qiáng)迫因子、海洋動(dòng)力過程和海氣耦合反饋過程，根據(jù)外部強(qiáng)迫和氣候內(nèi)部變率的貢獻(xiàn)，構(gòu)建熱帶印度洋春季反對稱模態(tài)的形成機(jī)制；定量研究熱帶印度洋海氣相互作用對印度洋海溫及其上空季風(fēng)環(huán)流的影響，并探討其對泛第三極經(jīng)向水汽輸送與氣候變化的影響.

5 總結(jié)

泛第三極地區(qū)以青藏高原為核心并向西擴(kuò)展，與“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”高度重合，其環(huán)境變化的重要性受到全球關(guān)注.作為與泛第三極地區(qū)直接接壤的海洋，印度洋是“21世紀(jì)海上絲綢之路”的重要組成部分.因此，熱帶印度洋是“一帶一路”順利推進(jìn)的關(guān)鍵海域，不僅是我國未來大西南能源通道的可選航道，也是泛第三極地區(qū)重要的水汽來源地.隨著“一帶一路”建設(shè)的實(shí)施，研究熱帶印度洋環(huán)流動(dòng)力與季風(fēng)相互作用，并探討它們的關(guān)鍵物理過程及其對泛第三極氣候變化的影響，具有重要的科學(xué)和社會價(jià)值.

北印度洋獨(dú)特的地理位置與海洋熱/動(dòng)力強(qiáng)迫使得熱帶印度洋上層海洋環(huán)流系統(tǒng)明顯區(qū)別與其他大洋.本課題從熱帶印度洋上層海洋環(huán)流、鹽度變異對印度洋典型海氣耦合過程的影響、印度洋海氣相互作用及其對泛第三極水汽輸送的影響這3個(gè)方面詳細(xì)回顧了熱帶印度洋環(huán)流動(dòng)力與季風(fēng)相互作用的研究進(jìn)展.針對國內(nèi)外研究發(fā)展的現(xiàn)狀，提出3個(gè)亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題：1）熱帶印度洋上層經(jīng)向、緯向、垂向流系間三維聯(lián)動(dòng)機(jī)制；2）海盆尺度熱鹽再分配對局地海-氣模態(tài)變異的響應(yīng)和反饋機(jī)制；3）熱帶印度洋典型海氣耦合模態(tài)對泛第三極地區(qū)氣候變化的影響機(jī)理.開展該課題研究的最終目標(biāo)是：全面認(rèn)識和理解熱帶印度洋上層環(huán)流體系，加深印度洋海洋環(huán)流動(dòng)力與海氣相互作用及其對泛第三極經(jīng)向水汽輸送作用的理解，提高泛第三極地區(qū)氣候預(yù)測水平，提升絲綢之路海上觀測航道監(jiān)測保障能力，從而為“一帶一路”倡議和“21世紀(jì)海上絲綢之路”建設(shè)服務(wù).

致謝 本文主要依據(jù)中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“泛第三極環(huán)境變化與綠色絲綢之路建設(shè)”之子課題“熱帶印度洋環(huán)流動(dòng)力與季風(fēng)相互作用及其影響”的實(shí)施方案撰寫.該實(shí)施方案是在項(xiàng)目申報(bào)過程中，由參與子課題申報(bào)的所有科學(xué)家共同完成的，作者為項(xiàng)目起草小組成員.另外，本文還得到了中國科學(xué)院率先行動(dòng)“百人計(jì)劃”學(xué)術(shù)帥才項(xiàng)目、廣東省引進(jìn)領(lǐng)軍人才項(xiàng)目、中國科學(xué)院國家外國專家局創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)國際合作伙伴計(jì)劃的資助.

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Abstract Based on the sub-project “Interaction between tropical Indian Ocean circulation dynamics and monsoon and its effect” of the Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences “Pan-Third Pole environment change study for green Silk Road development”，this paper summarizes research progresses on the upper tropical Indian Ocean circulations，the effect of salinity variability on the classical air-sea coupled processes in the Indian Ocean，and the climatic influence of air-sea interaction in the Indian Ocean on the moisture transport over the Pan-Third Pole.Three key scientific issues are then emphasized as follow：three-dimensional linkage mechanism of the upper Indian Ocean circulation variability，response and feedback mechanism of air-sea interactions to the basin-scale thermohaline redistribution in the Indian Ocean，and influence mechanism of Indian Ocean air-sea coupled modes on the climate change over the Pan-Third Pole.Finally，the ultimate objective of this sub-project are also stated，which are：to overall understand the upper ocean circulation systems in the tropical Indian Ocean and advance the understanding of the influence of air-sea interaction in the Indian Ocean on the moisture transport over the Pan-Third Pole；to improve the prediction skill of the Pan-Third Pole climate and promote the security ability of Indian Ocean expedition and channel monitor on the maritime Silk Road；and finally to serve the Belt and Road Initiative.

Key words tropical Indian Ocean；upper ocean circulation；thermohaline redistribution；monsoon activity；Pan-Third Pole；moisture transport