中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室海洋动力热力过程及其环境效应研究团队在中尺度过程调控印度洋经向翻转环流方面取得新进展。相关研究成果以“Mesoscale Eddy Effect on the Strength of Shallow Meridional Overturning Circulation in the Indian Ocean”为题，发表于国际期刊Journal of Geophysical Research–Oceans。
印度洋浅层经向翻转环流（SMOC）关联着跨洋盆的物质和水体交换，通过重新分配能量、调节热平衡，在海洋和大气动态系统中也发挥着重要作用，是影响区域气候乃至全球气候变化的关键环节。同时，SMOC也是维系海洋生态平衡和海洋碳循环稳定的关键因素之一。尽管已有研究表明中尺度涡可显著影响大西洋经向翻转环流的强度，但其对印度洋SMOC的作用机制仍缺乏系统认识。
研究团队基于两套再分析数据，并结合一系列不同分辨率（涡分辨与低分辨率）的海洋模式试验开展研究。结果表明，在涡分辨模式中，对中尺度涡的精细刻画显著增强了潜沉速率，并通过潜沉水团向北输送，最终加强了对SMOC强度的模拟（图1）。其中，涡致潜沉约占总潜沉的48.0%，在亚热带东南印度洋（90°E–110°E，35°S–20°S）尤为突出，该区域中尺度涡活动更为活跃。进一步分析发现，中尺度涡通过加速混合层深度变化，使其趋势项更加显著，从而提高了潜沉率。该研究从中尺度过程角度深化了对SMOC强度调控机制的认识，为理解热带印度洋物质与能量再分配提供了新的证据。
在此基础上，结合团队前期研究成果，可以更为系统地认识印度洋经向翻转环流的跨尺度调控机制。此前研究指出，西向赤道潜流（wEUC）是塞舌尔–查戈斯温跃层脊（SCTR）上升流的重要水源之一，通过调节上升流强度进而影响SMOC结构；拓展了传统30°S潜沉—SCTR上翻的经典框架，揭示了赤道水体对SCTR上升流的补给作用及其显著的年际变化特征（图2）。同时，大尺度赤道波动还可通过东边界反射实现对印度洋经向翻转环流的远程调控，拓展了以局地风强迫为主的传统认知。上述结果与本研究关于中尺度涡增强潜沉并强化SMOC的发现相互补充，共同从中尺度过程到大尺度动力机制系统刻画了印度洋经向翻转环流的结构与演变，为理解其在全球气候系统中的作用提供了更完整的科学图景。
该论文的第一作者为博士后洪炜琦，通讯作者为研究员陈更新，共同作者包括上海交通大学博士研究生钱星赏，研究员李毅能，研究员储小青，以及中国海洋大学教授许丽晓和博士研究生王可瑶。该研究获得国家自然科学基金、广东省自然科学基金、中国科学院项目等的联合资助。
图1. 高低分辨率模式模拟潜沉区域示意图。潜沉区主要由风场驱动的Ekman输运形成，这一过程可以在低分辨率模式中模拟出来。然而，该区域也为高涡动能区域，且存在明显的逆向能量级联现象，这仅能在涡分辨率模式中被捕捉到。同时，涡分辨率模式更准确地再现了低位涡水潜沉的强度，特别是亚热带东南印度洋（SEIO）与亚热带中南印度洋（SCIO）之间的差异，也进一步增强了对浅层经向翻转环流强度的模拟。
图2. wEUC为SCTR上升流提供水源的示意图。（a）nIOD年份平均表层流速（颜色表示纬向流速，矢量表示流场）。（b）nIOD年北半球夏季次表层的盐度异常及流场。蓝色区域表示因较强wEUC引入的低盐度水体。普通字体和加粗字体分别表示气候态和nIOD年份的输运量。（c）nIOD年北半球夏季SCTR区域内上层300米的平均纬向流速。（d）nIOD年份北半球夏季SCTR区域的盐度异常。（e）wEUC和SCTR上升流主要路径的示意图。约70%的水团向南输送，其中约65%上升至上层海洋。
论文信息：
Hong, W., Chen, G., Qian, X., Li, Y., Chu, X., Xu, L., & Wang, K. (2026). Mesoscale eddy effect on the strength of shallow meridional overturning circulation in the Indian Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2026JC024239.
Hong, W., Chen, G., Han, W., & Zhang, T. (2025). The role of the Westward Equatorial Undercurrent in feeding the Seychelles–Chagos Thermocline Ridge upwelling. Climate Dynamics, 63(6), 272.
Hong, W., & Chen, G. (2024). Interannual time‐scale dynamics of deep cross‐equatorial overturning in the Indian Ocean. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129(12), e2024JC021740.
原文链接：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2026JC024239
https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-025-07751-3
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2024JC021740
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