Nature近千年印度洋偶极子变化规律

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Nature：近千年印度洋偶极子变化规律印度洋偶极子（IndianOceanDipole,IOD）是指印度洋西部和东部海表温度差，通过海气耦合作用，对印度洋盆周围地区气候和环境产生重要影响。简单的类比，可以把IOD看作是印度洋的厄尔尼诺-拉尼娜现象。Sajietal.（）发现并定义了IOD事件（图1）：当正IOD（positiveIOD,pIOD）事件发生时，西印度洋海温偏高，东印度洋海温偏低，会导致印太暖池海温偏低，印度洋沃克环流减弱，引起亚洲、澳洲、非洲气候的变化（例如东非的暴雨、印度尼西亚和澳大利亚南部干旱）。有研究指出：pIOD发生时，导致澳大利亚干旱，有助于丛林大火的发生（Caietal.,）。值得注意的是，年是pIOD事件，同年澳大利亚的丛林大火持续数月。图16次IOD正相位的海温分布（Sajietal.,）关于IOD事件的变化历史、发生机制以及未来可能的变化，虽然开展了大量的研究，目前对上述科学问题的认识，还不全面。IOD作为一种气候震荡现象，会受到自然气候变率和人类活动的共同作用。器测资料表明，自年以来，pIOD事件的频率显著增加，其原因可能是全球变暖导致的，气候模式的结果揭示出未来全球增温的场景下会导致pIOD事件的频率增加（Caietal.,）。Abrametal.,（）基于印度洋珊瑚重建IOD过去年的变化历史，揭示出年以来pIOD事件的频率显著增加。过去年云南地区季风降水重建结果表明，自年以来干旱事件增多，原因在于pIOD事件的增多（Xuetal.,）。上述pIOD事件增多的原因仍有争议，人类活动导致，还是自然变率的结果，还很难说。一方面气候模式会高估pIOD事件的频率和强度（Abrametal.,），另一方面现代观测记录受到人类活动和自然变率的共同影响，很难区分二者的贡献。因此，长序列IOD变化历史的重建，获取其自然变率的变化，对评估其现在和未来的变化尤为重要。图2利用印度洋东部珊瑚氧同位素重建了过去千年IOD变化历史（Abrametal.,）Abrametal.（）利用印度洋东部和西部珊瑚重建东西印度洋的海表温度，进而获取了IOD在过去年的变化历史。由于无法在印度洋西部获取千年的珊瑚样品，也就无法基于印度洋东部和西部的海温差重建IOD近千年的变化。Abrametal.()发现印度洋东部珊瑚氧同位素与IOD关系一致性很好，可用于重建IOD的变化。因此，Abram团队利用该地的珊瑚氧同位素重建了过去千年IOD变化历史（图2），成果发表于Nature。研究结果表明：pIOD事件发生的频率确实在年以来有显著的增加，但近年来pIOD事件的强度并没有超出过去年自然变率的范围。年是近年来最强的pIOD事件（图3a），但其强度仍弱于年的pIOD事件（近年强度最大的pIOD事件，图3b）。年气候外强迫因素并没有显著变化，发现该年的pIOD事件与外强迫因素（例如火山活动等）无关，揭示了即使在没有气候外强迫要素的显著影响下，气候系统内部就可以产生极端的pIOD事件。图3印度洋东部珊瑚氧同位素记录的年（a）和年（b）pIOD事件（Abrametal.,）Abram团队又对IOD的变率（以30年标准差来衡量）进行了分析，发现近50年来IOD的变化幅度增大，但并没有超过过去年的自然变率（图4b，蓝线）。17世纪中下叶IOD的变化幅度为近年中最大值，高于近50年的变化幅度，而17世纪中下叶全球温度明显低于近50年（图4a）。通过地质记录和气候模式IOD变率与ENSO变率的对比，发现地质记录和气候模式里IOD变率与ENSO变率具有较好的一致性（图4c），揭示了印度洋和太平洋海温变化的耦合关系。图4不同记录的对比。a.全球温度变化；b.IOD（蓝色）和ENSO（红色）的变率（30年滑动标准差）；c.地质记录重建IOD和ENSO的变率关系；d.东西太平洋温度差；e.中太平洋型ENSO与东太平洋型ENSO的比值；f.显著性估计（Abrametal.,）上述研究的开展，首次重建了过去年IOD的变化历史，揭示出无明显气候外强迫变化下，气候系统也会产生极端的pIOD事件。主要参考文献AbramNJ,GaganMK,ColeJE,etal.RecentintensificationoftropicalclimatevariabilityintheIndianOcean[J].NatureGeoscience,,1(12):-.AbramNJ,WrightNM,EllisB,etal.CouplingofIndo-Pacificclimatevariabilityoverthelastmillennium[J].Nature,,:–.CaiW,CowanT,RaupachM.PositiveIndianOceandipoleeventspreconditionsoutheastAustraliabushfires[J].GeophysicalResearchLetters,,36(19).CaiW,SantosoA,WangG,etal.IncreasedfrequencyofextremeIndianOceanDipoleeventsduetogreenhousewarming[J].Nature,,():-.SajiNH,GoswamiBN,VinayachandranPN,etal.AdipolemodeinthetropicalIndianOcean[J].Nature,,():-.XuC,AnW,WangSYS,etal.IncreaseddroughteventsinsouthwestChinarevealedbytreeringoxygenisotopesandpotentialroleofIndianOceanDipole[J].ScienceofTheTotalEnvironment,,:-.（撰稿：许晨曦/新生代室）校对：张崧