联合实验室研究团队揭示CMIP6模式模拟印度洋赤道潜流非对称性的偏差来源

近日，中国科学院南海海洋研究所中国-斯里兰卡热带海洋环境“一带一路”联合实验室（CSTO）与热带海洋环境实验室（LTO）研究团队在赤道印度洋次表层环流模拟偏差及其动力机制研究方面取得新进展。相关成果发表于Journal of Geophysical Research: Oceans上。已毕业博士研究生李俊灵（现为盐城师范学院讲师）为论文第一作者，徐康研究员为通讯作者，王卫强研究员、黄科研究员和陈更新研究员为合作作者。

印度洋赤道潜流（Equatorial Undercurrent, EUC）是热带印度洋上层海洋环流系统的重要组成部分，通过调节赤道东西海盆间的热量再分配与物质交换，对区域海洋环境演变及全球气候变化具有重要影响。观测表明，秋季印度洋EUC存在显著的年际非对称性特征，即东向EUC异常通常强于西向异常。然而，目前第六次耦合模式比较计划（CMIP6）气候模式对这一关键特征的模拟能力及其偏差来源仍缺乏系统认识，从而增加了热带印度洋环流及海气耦合过程模拟的不确定性。

基于CMIP6历史模拟数据，研究团队系统评估了各模式对秋季印度洋EUC非对称性的模拟能力。结果表明，大多数CMIP6模式普遍低估了秋季EUC的非对称性，且不同模式间存在较一致的系统性偏差。进一步分析发现，该偏差主要受类似于正印度洋偶极子（pIOD-like）的气候态偏差调控，即模式中pIOD-like偏差越强，秋季EUC非对称性越弱（图1）。

机制分析表明，在pIOD-like偏差较弱的模式中，热带印度洋东部呈现偏暖的海表温度（SST）和较深的温跃层，有利于增强SST、温跃层深度与纬向风应力之间的耦合，从而放大次表层纬向压强梯度力（Pressure Gradient Forces, PGF）的非对称性，并最终形成更强的EUC正偏度（图1a）。相反，在pIOD-like偏差较强的模式中，东部印度洋表现为偏冷SST和偏浅温跃层，削弱风驱动的温跃层响应及表层-次表层耦合过程，导致次表层PGF非对称性减弱，从而低估秋季EUC非对称性（图1b）。

该研究从气候态偏差视角揭示了CMIP6模式模拟热带印度洋次表层环流的重要误差来源，表明改进模式平均态结构是提升赤道海洋环流模拟能力和未来气候预估可信度的关键途径。研究深化了对热带印度洋海气耦合过程及赤道动力学机制的认识，为提升热带印度洋环流预测能力及区域海洋环境评估提供了科学支撑，对“一带一路”沿线海域海洋环境保障与可持续发展具有重要参考价值。

该研究由国家自然科学基金合作创新研究团队项目、国家自然科学基金面上项目、广东省基础与应用基础研究基金项目和广州市科技计划项目共同资助完成。

图1 气候态pIOD-like偏差对秋季印度洋EUC非对称性影响的示意图。（a）和（b）分别表示CMIP6模式中弱和强pIOD-like偏差及其影响印度洋EUC非对称性的相关动力过程。

相关论文信息：

Li, J., Xu, K., Wang, W., Huang, K., & Chen, G. (2026). Underestimation of boreal autumn equatorial undercurrent asymmetry in the Indian Ocean by CMIP6 models linked to mean-state positive IOD-like biases. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2025JC023343. https://doi.org/10.1029/2025JC023343