2023年2月，Climate Dynamics在线发表了海洋与大气学院最新科研成果“Energetic connection between the South China Sea summer monsoon and Indian Ocean dipole from the perspective of perturbation potential energy”（从扰动位能视角审视南海夏季风与印度洋偶极子之间的能量学联系），该成果第一作者是海洋与大气学院青年教师张亚洲博士，通讯作者是未来海洋学院院长李建平教授和海洋与大气学院刁一娜副教授。
印度洋偶极子（Indian Ocean dipole，IOD）是热带印度洋最显著的年际变率之一，对全球气候变化具有重要影响。该团队之前研究已经发现南海夏季风可以通过西北太平洋和海洋性大陆地区的区域经向环流影响IOD的发展（Zhang et al., 2018, 2021）。事实上，环流变化的本质是能量的变化，而南海夏季风与IOD的能量学联系却鲜有关注。本研究基于区域能量学理论—扰动位能（Perturbation potential energy，PPE）揭示了南海夏季风影响IOD发展的能量学机理。
南海夏季风与西北太平洋和海洋性大陆南部地区的PPE偶极子有显著的相关关系。在强南海夏季风年，西北太平洋地区降水增多，凝结潜热释放增加，对流层高层（600–300 hPa）PPE增加，对应着能量转换项（Ck）负异常，这意味着该地区有更多的PPE转化成扰动动能，有利于区域经向环流上升支的增强，此时区域经向环流的下沉支在海洋性大陆南部地区发展。下沉气流有利于大气低层比湿减少，进而导致该地区对流层低层（1000–700 hPa）PPE减少，对应着能量转换项（Ck）正异常，表明该地区扰动动能转化成PPE，下沉运动进一步增强。
增强的区域经向环流在科氏力诱导下有利于加大热带东南印度洋地区的表面东南风异常。一方面，东南风异常在越过赤道以后与气候态的西南风方向一致，进一步促进了南海夏季风的发展，表明南海夏季风可以通过对流–PPE–环流正反馈机制进行自我发展和维持。另一方面，东南风异常通过风–蒸发–SST（WES反馈）和风–温跃层–SST（Bjerknes反馈）正反馈机制，冷却局地SST异常，增大热带印度洋SST纬向梯度，从而促进IOD在夏季的发展。在南海夏季风消退以后的秋季，热带印度洋低层PPE纬向梯度继续增大，局地Walker环流增强，在风–温跃层–SST（Bjerknes反馈）正反馈作用下 IOD达到成熟位相（图1）。上述研究成果不仅有利于促进区域能量学的发展，也为海气系统相互作用研究提供了新的视角。
图1 南海夏季风影响印度洋偶极子发展的能量学过程的示意图。
发表文章列表：
Zhang, Y. Z., J. P. Li, Y. N. Diao, Z. L. Hou, T. Liu, and B. Zuo, 2023: Energetic connection between the South China Sea summer monsoon and Indian Ocean dipole from the perspective of perturbation potential energy. Climate Dynamics, online. https://doi.org/10.1007/s00382-023-06693-y
Zhang, Y. Z., J. P. Li, J. Q. Xue, J. Feng, Q. Y. Wang, Y. D. Xu, Y. H. Wang, and F. Zheng, 2018: Impact of the south China sea summer monsoon on the Indian Ocean dipole. Journal of Climate, 31, 6557–6572. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-17-0815.1
Zhang, Y. Z., J. P. Li, F. Zheng, M. Yu, J. Feng, and C. Sun, 2021: Impact of the South China Sea summer monsoon on the Indian Ocean dipole in CMIP5 models. Journal of Climate, 34, 1963–1981. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-20-0582.1