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[名词解释] 印度洋偶极(Indian Ocean Dipole,IOD)

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发表于 2009-4-21 20:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
IOD事件是指发生在印度洋的一种特殊的海气相互作用现象。IOD指数一般定义为热带西印度洋(50~70E,10S-10N)和赤道东南印度洋(90-110E,10S-0)的平均海表温度距平之差。正IOD事件的典型特征是:印度洋东南侧近赤道的海面温度(SST)距平降低,而印度洋西侧近赤道的SST距平偏高。在这种情况下,对流活动在印度洋西侧异常活跃,在东侧则相对萎靡,导致非洲东部出现大规模降水,而印度尼西亚一带却出现干旱,甚至引发森林大火。

正IOD事件和负IOD事件出现时的现象如下图所示。其中蓝色代表SST降低,红色代表SST升高,白色代表该区对流活动增强。


一般认为,IOD是独立于ENSO的印度洋内部海气耦合模态,IOD事件的发生对热带非洲、印度半岛和东亚夏季风都有重要的影响。

对于我国来说,正IOD事件的发生一般伴随着南方(特别是西南地区)夏季降雨量的增多,西北地区夏季降水的减少,反之亦然。亦有分析指出正IOD事件将造成我国东部、日本南韩等地区干旱炎热,东南亚地区水灾洪涝。

2006-2008年,连续三年都发生了正IOD事件,这是自从有SST历史数据以来录得的第一次正IOD三连击事件。数值模式预测2009年将会逐渐发展出一次负的IOD事件。

参考文献:
http://www.jamstec.go.jp/frsgc/research/d1/iod/
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发表于 2009-4-21 21:25 | 显示全部楼层
Walker 环流在三大洋中的延续??

PS:不是什么新观点,早在1980年代,已经有人注意到IOD了。只是没重视

赤道大西洋海域,是否也存在类似的事件呢?h:09
如果有,似乎是叫Atlantic Ocean Dipole,AOD;或者Tropical Atlantic Oscillation(“AO”已经被北极涛动占用了,加上“热带的”区分一下h:11 )
发表于 2009-4-21 21:57 | 显示全部楼层
印度洋IOD和太平洋沃克环流也存在非常密切的关系,对于我们研究低纬度气候有着指导性作用。其中的具体关系可以用“印—太海气齿轮耦合”来描述。

沿赤道的垂直环流在太平洋地区是以沃克环流为主的,而在印度洋则成为季风纬向环流(对应IOD,机制和沃克环流相似)。一般情况下,沃克环流是顺时针运动,季风纬向环流是逆时针,两者啮合点正好在印尼群岛,因此该地区共同上升辐合或者共同下沉的现象就体现出来了(简言之,印尼群岛要么都下雨,要么都干旱,很大的一个因素要归结为印尼是群岛,水体互相关联且宽广)。

因此当印度洋上空的季风纬向环流偏弱时,太平洋的沃克环流也是偏弱,反之亦然。所以这种两个环流机制很像一对齿轮啮合在一起,当一个“齿轮”作顺时针,另一个就是逆时针,故命名为“印—太齿轮”(GIP——Gearing between the Indian and Pacific Ocean)。

可以看出,印度洋季风纬向环流和太平洋的沃克环流关系密不可分,互相影响互相牵制,因此其变化对于全球气候有很大的影响。

至于大西洋,当然这种纬向环流机制也是可能存在的,但是由于大西洋宽度相对比较窄,赤道水体容量不够(远远小于太平洋和印度洋),因此即使存在这种现象也是比较微弱的,对于气候的影响不是很大。再由于南美和非洲是大块陆地,又有高大山脉阻挡,因此与太平洋和印度洋直接耦合都产生了比较大的困难。
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发表于 2009-4-22 00:48 | 显示全部楼层
正IOD事件形成的機制是東南印度洋東南信風異常增強,赤道附近出現一股由東向西吹的異常風,形成一股向西的海流..
這股向西的海流將東印度洋溫暖的海水帶到西印度洋(非洲西部沿岸),西印度洋海面溫度因此上升
由於西印度洋出現一層深厚的暖水導致冷水未能向上翻,所以該區海面溫度變得更暖
反之東印度洋於冷水向上翻加上海水蒸發的關係,海面溫度比正常為低

西印度洋的海溫比平常高,有利空氣上升,海平面氣壓下降
相反印度洋的海溫比平常低,有利空氣下沉,海平面氣壓上升
兩者的氣壓差異造成東風加速,令到西印度洋的海溫更高,這是一種正反饋現象

這種偶極現象令到印尼群島一帶變得乾燥,如果太平洋同時出現厄爾尼諾現象
印尼群島東西兩方的海洋均比正常寒冷,印尼人稱為"異常的旱季"
而在非洲東岸,正IOD令到當地異常潮濕,如1994年的肯尼亞澇災

正IOD現象一般在初夏開始,到深秋達至巔峰
及後,因為東印度洋東南信風在冬季轉弱而跟隨減弱

2007年罕有地同時出現了正IOD和拉尼娜事件,對上一次出現是1967年

圖1 是正IOD事件時的雨量距平
圖2 是正IOD事件時的風向和海溫距平
參考
http://w3.jamstec.go.jp/pdf/blue_pdf/be47pdf/18-21.pdf

[ 本帖最后由 dnt02 于 2009-4-22 00:52 编辑 ]
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发表于 2009-4-22 09:44 | 显示全部楼层
非常好的应时文章:QQ/02

这方面我了解不多,06年在当当预订了一本相关的书籍,可惜一直缺货。据说跟我国华北夏季降水也有极好的相关。

加幅EC全球赤道次表层海温距平吧。

PS.
或许跟地震的冷水致冷说也有一定关联?
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发表于 2009-4-23 13:25 | 显示全部楼层
印度洋偶极子对东亚季风区天气气候的影响非常明显,特别是夏季,影响显著。印度洋正偶极子位相期间,东亚地区的西南季风爆发偏晚,强度增强,我国大陆降水增多(比如厄尔尼诺年98、03、07年,上海入梅晚但是高温多);而印度洋负偶极子位相期间,东亚地区的西南季风爆发偏早,强度减弱(原因是热力场不够,大气环流有种“不能为而为之”的倾向,因此南北摆动不稳定),我国的东南部地区有丰富的降水(比如99年,入梅早)。这个或许可以解释今年东亚经向偏强,南海夏季风反而爆发偏早的一个原因,不过也预示了今年南海夏季风存在反复的可能。

    据统计,在厄尔尼诺发生之前一年的秋冬天,东亚经向明显偏强,东亚500HPA位势高度比常年偏低。对应频繁强东亚冬季风活动,可以通过行星波不断频散到西太地区,从而赤道西太地区的偏东信风都有比较明显的减弱,导致厄尔尼诺的产生。由于厄尔尼诺和正IOD事件正相关性存在,那么这点也和今年南海夏季风爆发偏早提供了一些线索。

    有一点,dnt02说得很关键,也是非常重要的一点。
正IOD現象一般在初夏開始,到深秋達至巔峰;
及後,因為東印度洋東南信風在冬季轉弱而跟隨減弱

       这个其实说明了印度洋偶极子型振荡的存在,一般来说它在9-11月较强而在1-4月较弱,且正位相时振荡要强于负位相。印度洋偶极子也存在年际(4-5年)和年代际(25-30年)周期变化。

    下面内容摘自《大气科学》期刊之《对印度洋偶极子中海洋环流异常的模拟研究》
IOD事件时,东赤道印度洋上层出现强的向西(负)的距平流窄带,,此距平流在赤道两侧向外辐散,且具有向西传的海洋Rossby波特征。IOD位相时在沿赤道的垂直剖面上存在一个明显的距平环流圈:表层为强的向西距平流;下面为向东的补偿流;80°E以东存在着明显的涌升流,构成垂直环流圈的上升支;其下沉支主要在55°E以西的西印度洋。同时在热带东印度洋赤道两侧各有一个垂直的经向距平环流圈,其共同的上升支在赤道附近。在反IOD位相时,洋流距平分布与IOD位相截然相反,但洋流距平的绝对值较小。由上述距平洋流分布的特征发现,IOD过程中热带印度洋海温异常(东冷西暖)现象,可从水平和垂直海流的异常变化,特别是大范围异常涌升流和沉降流的出现得到解释。

下面看一个研究的实例:
研究:澳大利亚乾旱与印度洋冷暖循环有关
路透悉尼2月5日电(记者 Michael Perry)---在澳大利亚发生的旱情通常让人们联想到太平洋的厄尔尼诺现象,然而一项新的调查显示,印度洋的冷暖循环是造成旱情的主要原因。
研究列举了过去120年间发生在澳大利亚的主要旱灾,其重大发生期为联邦政府时期(1895-1902),第二次世界大战时期(1937-1945)和近现代时期(战後-1995)等,这恰好符合印度洋偶极子现象(IOD)期间的海洋温度波动。
来自新南威尔士大学的研究者认为他们的研究解释了为什麽一系列的拉尼娜现象未能缓解眼下百年不遇的旱情。拉尼娜现象通常把太平洋地区的雨水带到澳大利亚。
在印度洋偶极子现象进入负偶极子活动期,澳大利亚西部的印度洋将出现冷流,同时澳北部帝汶海的海水变暖。这会形成风力,并将海洋中的湿气带入南澳大利亚,从而带来潮湿气候。
在正偶极子活动期时,印度洋的温度模式正好相反,风力减弱,流动在整个澳大利亚地区的湿气减少。
这个研究被发表在《地理研究文献》上。
偶极子现象将要持续6个月左右,目前也不明确是否今年会有另外一个正偶极子活跃期的出现。
在过去的三年里都发生了印度洋正偶极子活跃现象。
Ummenhofer说:“在未来几个月,我们将更加清楚2009年是否会有印度洋偶极子现象发生。”
旱情的元凶
科学家通常将太平洋的厄尔尼诺现象与澳大利亚的旱情联系起来。
当东太平洋温度上升,夹带着更温暖更潮湿的天气向东移动,留给西太平洋和澳大利亚更干燥的天气。这时候会发生厄尔尼诺现象。
而当东太平洋温度下降,西太平洋变暖,这时就会产生拉尼娜现象,这种现象会增加澳大利亚的湿润几率。
研究者们比较了1889年至2006年间印度洋偶极子现象,拉尼娜现象、厄尔尼诺现象及乾旱情况,最终发现印度洋正偶极子活动期与澳大利亚几次主要的旱情时间更为相符。
Ummenhofer在一次研究介绍会上说:“我们的研究显示,印度洋的状况对澳大利亚东南部的降水和乾旱情况影响重大,超过了太平洋厄尔尼诺和拉尼娜循环与该地区气候变化的联系。”
“印度洋偶极子现象是过去120年内澳大利亚东南部乾旱的主要原因。”
研究者们认为需要更多的研究以查明印度洋偶极子现象的根源,其中约一半与太平洋的拉尼娜现象有关,而另一半应仅是印度洋本身的作用。
Ummenhofer还说:“印度洋是最少被人们研究的,因此什麽引发了这些现象还不清楚。”
但是研究者们认为,和厄尔尼诺与拉尼娜现象一样,印度洋偶极子的活动也可以提前三到六个月进行预期。印度洋偶极子现象一般发生在五、六月前後,高峰期则是在九月至十一月。
“有一些迹象表明,印度洋正偶极子现象正在变得更为频繁,而负偶极子现象则开始不太活跃。当然,这些还需要采取进一步调查。”

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发表于 2009-4-23 16:48 | 显示全部楼层
IOD研究不久,许多统计而得出的结论未必正确,特别是国内的一些论文,以及现在的气候背景。而IOD由于海陆分布,也没ENSO显著。

比如,如果统计上说相关性百分之几十,那么,也即是说存在背离的年份,所以,除了搞明白对应年份的原理,还得搞明白背离年份的原理。

气候因子之间的相互作用是非常复杂的,考虑少一个因子,结果可以面目全非。

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发表于 2009-4-23 18:14 | 显示全部楼层
引用:印度洋负偶极子位相期间,东亚地区的西南季风爆发偏早,强度减弱(原因是热力场不够,大气环流有种“不能为而为之”的倾向,因此南北摆动不稳定),我国的东南部地区有丰富的降水(比如99年,入梅早)。

据预测2009年将会逐渐发展出一次负的IOD事件。那今年会出现类似99年的情形吗?另外入梅早,前面也已经稍微讨论过,一般南海夏季风爆发一个月以后入梅可能性大,那么按照目前来看,早梅雨会出现两种情形。一种是开始早,结束迟,梅期也比较长。另一种是开始早,结束也早,出梅后长江中下游地区就进入了盛夏,而且也造成长江中下游地区不同程度的高温伏旱,但有一点可以肯定,由于热力场的原因,今年的雨带不是很稳定。

[ 本帖最后由 气象一点通 于 2009-4-23 18:16 编辑 ]

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发表于 2009-4-23 22:10 | 显示全部楼层

                               
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现在印度洋的负距平区正在往西传,就是说今年雨带偏北了:loveliness:

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发表于 2009-4-25 00:06 | 显示全部楼层
虽然IOD研究时间不长,但对于研究热带低纬海洋系统和大气环流都有很好的启发性,尤其对于海气耦合、热带风场,甚至行星风系的探索都有比较重大的意义。鉴于无论是LZ还是大家对其讨论的内容都具有非常高的含金量,积极性非常高,且具备探索初步和良好的启发和探索性,故加精华1,希望大家集思广益,多多补充完善:D/05
PS:老C的第一精,热烈鼓掌h:19
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