近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境实验室（LTO）、广东省海洋遥感与大数据重点实验室（LORS）研究团队揭示了在印度洋偶极子（IOD）背景下孟加拉湾北部海表二氧化碳分压（pCO2sea）与海表温度（SST）异常解耦的物理机制，相关研究成果发表在国际期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上。硕士研究生刘乃艺为论文第一作者，徐康研究员为通讯作者，合作者还包括辛红雨博士、金正睿博士生、张磊研究员、王卫强研究员，以及来自印度海洋信息服务中心的Kunal Chakraborty教授，香港中文大学的Chi-Yung Tam教授和斯里兰卡Ruhuna大学的Tilak Priyadarshana教授。

海表二氧化碳分压（pCO2sea）是海洋碳循环研究中的关键参数，其变化受热力学、动力学及生物过程的共同调控。其中，热力学效应通常使pCO2sea与SST之间呈现显著正相关。然而，团队基于多源观测资料、再分析数据以及高分辨率海洋生物地球化学耦合模式（BIO-ROMS）的模拟数据研究发现，在IOD事件期间，孟加拉湾北部海域的pCO2sea异常与SST异常之间呈现显著的解耦现象（图1）。

图1. IOD期间孟加拉湾北部海域pCO2sea与SST异常的年际关系。（a）BoBOA浮标数据，（b）CMEMS、Jena、IOCAS和MPI四套再分析数据，（c-e）BIO-ROMS数值模拟输出数据

研究指出，在这解耦过程中，非热力学机制对孟加拉湾北部pCO2sea年际变异中起主导作用。在正IOD事件期间，溶解无机碳（DIC）与海表盐度（SSS）异常均对pCO2sea产生正向贡献，而负SST异常则部分抵消了这一作用。具体机制如图2所示：正IOD事件期间，赤道东印度洋的负SST异常激发Gill型大气响应，加强了孟加拉湾北部海域的蒸发并抑制降水，使得淡水通量呈正异常，进而导致DIC与SSS同步升高，推动pCO2sea增加。同时，孟加拉湾西北部风应力旋度的正异常增强了气旋式涡旋和上升流活动，将富含DIC的低温次表层水输送至混合层，在引起海表冷却的同时进一步增加DIC。此外，孟加拉湾西南部的异常南风削弱了东印度沿岸流，促进高盐水向湾内异常输送，加剧SSS正异常，从而进一步放大pCO2sea的增幅。

该研究系统揭示了在IOD调制下，热力学与动力学过程在孟加拉湾碳循环年际变率中的复杂作用机制，为理解印度洋地区海气碳循环的动力过程提供了新的科学认识。

图2. 正IOD事件导致孟加拉湾北部pCO2sea和SST异常之间解耦的机制示意图

本研究由国家自然基金委合作创新研究团队项目及面上项目、广东省自然科学基金杰出青年项目和卓越青年团队项目、中国科学院南海海洋研究所自主部署项目等共同资助完成。

相关论文信息：

Liu, N., Xu, K.*, Xin, H, Jin, Z., Chakraborty, K., Zhang, L., et al. (2025). Indian Ocean Dipole-Induced Decoupling of Sea Surface pCO2 and Temperature in the Northern Bay of Bengal. Journal of Geophysical Research: Oceans, 130, e2025JC023099.

原文链接：

http://dx.doi.org/10.1029/2025JC023099.