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巨晓明等-CD: 气候模式显著高估印度洋偶极子强度的成因
印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole，IOD）是热带印度洋海表面温度年际变化的主模态。IOD事件正位相表现为赤道东南印度洋存在异常冷海温，而热带西印度洋为异常暖海温。IOD事件不仅能直接影响印度洋及其周边地区的环流和对流活动，还能通过遥相关过程调制全球大范围地区的天气和气候，是东亚和全球短期气候预测的重要可预报性来源。当IOD处于正相位时，澳大利亚与东南亚地区易发生干旱，而东非和印度地区则易面临洪涝灾害风险。IOD事件所引起的气候异常通常与其自身强度密切相关，强度较强的IOD事件通常会导致更为严重的影响。例如在1997年，极端正IOD事件导致非洲中部爆发毁灭性洪水，造成数千人遇难；而在2019年，极端正IOD事件是长江中下游地区遭遇历史性干旱的重要推手。气候模式是模拟和预测气候系统变化的重要手段，因此提高气候模式对IOD强度特征的模拟能力，对提高短期气候预测水平至关重要。
近期，中国科学院大气物理研究所联合云南大学、浙江大学和南京信息工程大学的相关学者，在气候研究领域国际知名期刊《Climate Dynamics》上发表了题为"Origins of the overestimated Indian Ocean Dipole amplitude in current coupled climate models"的研究论文。该研究揭示两代气候模式（CMIP5与CMIP6）均显著高估了IOD的振幅，且CMIP6模式相比CMIP5呈现出更为明显的高估（图1）。CMIP6模式对IOD振幅的进一步高估主要源于以下三方面机制：
1. Bjerknes反馈机制：与CMIP5相比，CMIP6模式中赤道印度洋Bjerknes反馈机制更强。其原因在于，CMIP6模式中赤道东南印度洋的温跃层反馈更强（图2）。CMIP6模式强的温跃层反馈归因于较浅的温跃层。温跃层较浅时，海表温度更易受到次表层过程（如上翻或夹卷）的影响。
2. 风-蒸发-海温反馈机制：由于赤道东南印度洋的气候态风向在夏季和冬季相反，导致风-蒸发-海温反馈过程在夏季促进IOD的发展，而在冬季则促使IOD衰退。在IOD发展（衰退）阶段，CMIP6模式模拟的风-蒸发-海温反馈机制强于（弱于）CMIP5。
3. ENSO的外强迫作用：除了印度洋内部的反馈机制外，ENSO是影响IOD振幅的重要外强迫因子。CMIP6模式模拟的ENSO振幅及其对IOD的强迫作用均显著强于CMIP5模式（图3）。
这项研究可以为未来改进耦合模式对IOD事件的模拟提供重要的科学参考依据。论文第一作者为中国科学院大气物理研究所博士研究生巨晓明，通讯作者为其导师陈尚锋研究员，合作作者还包括云南大学陈文教授、浙江大学吴仁广教授、南京信息工程大学陈林教授以及大气所博士研究生程欣。该研究得到了国家自然科学基金项目和中国科学院大气物理研究所十四五规划青年项目的联合资助。
论文信息：
Ju, X.-M., S.-F. Chen*, W. Chen, R. Wu, L. Chen, and X. Cheng, 2025: Origins of the overestimated Indian Ocean dipole amplitude in current coupled climate models. Climate Dynamics, 63 (4), 180, https://doi.org./10.1007/s00382-025-07673-0
图1. (a) 观测、CMIP5以及CMIP6多模式平均的IOD指数月标准差时间演变。(b) HadISST、(c) ERSSTv5、(d) CMIP5集合平均、(e) CMIP6集合平均的MJJASO海温异常回归到标准化IOD指数；(f) CMIP5与观测的差值；(g) CMIP6与CMIP5的差值。
图2. (a) 动力反馈过程三个主要因素在CMIP5和CMIP6中的强度差异。(b-d) 三个主要动力过程与IOD强度的模式间关系。
图3. (a) 观测、CMIP5以及CMIP6多模式平均的ENSO指数月标准差时间演变。(b) ENSO强度与IOD强度的模式间关系；(c) ENSO-IOD的关联与IOD强度的模式间关系。
