Suppressed upwelling events in the southwestern tropical Indian Ocean and the role of remote and local forcing

Abstract

The Seychelles-Chagos Thermocline Ridge (SCTR) in the southwestern tropical Indian Ocean is an upwelling region induced by negative wind stress curl between the southeast trades and equatorial westerlies. Previous studies have shown that the upwelling in the SCTR exhibits interannual variability associated with remote forcing from the eastern Indian Ocean. Easterly wind anomalies in the eastern Indian Ocean, which is related to the positive phase of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) or the positive phase of Indian Ocean Dipole (IOD), produce downwelling Rossby waves that propagate westward and suppress the upwelling in the SCTR. The suppression can be stronger after both the ENSO and IOD exhibit positive phases. However, recent studies suggested that a role of local winds as well as the remote forcing cannot be neglected in the suppression of upwelling over the SCTR. In order to understand the relative contribution of the remote and local forcing, this study analyzes long-term reanalysis dataset over the tropical Indian Ocean during 1968–2017, identifies 9 suppressed upwelling events in the SCTR, and investigates their characteristics focusing on the role of the remote forcing and the local winds. Both positive ENSO and positive IOD contributed to the suppression for 7 out of 9 suppression events during the 50 years, and composite analysis of the 7 events exhibit westward propagation of downwelling anomalies originated from the eastern Indian Ocean 3–6 months prior to the peak of suppression in the SCTR. However, only IOD showed positive phase before the 11-12 suppression event, and the downwelling anomalies from the eastern Indian Ocean and suppression of the upwelling in the SCTR were weaker than those of the 7 events. A strong suppression of the 78-79 event occurred without any significant influence of positive ENSO or positive IOD, but strong local winds in the SCTR played an important role on the extensive suppression of the upwelling over the southwestern tropical Indian Ocean. This study reveals that upwelling in the SCTR can be strongly suppressed not only by remote forcing but also by local winds, which would increase potential predictability of the upwelling variability in the SCTR.

열대 인도양 남서부에 위치한 세이셸-차고스 수온약층 언덕(Seychelles-Chagos Thermocline Ridge; SCTR)에서는 남동 무역풍과 적도 편서풍 사이의 음의 바람 응력 회전성에 의해 용승이 발생한다. 이전 연구에 따르면 SCTR 해역의 용승은 동인도양에서 기인하는 원거리 강제력과 연관되어 경년 변동을 보이는 것으로 알려져 있다. 엘니뇨 남방 진동(El Niño-Southern Oscillation; ENSO) 또는 인도양 다이폴(Indian Ocean Dipole; IOD)가 양의 위상을 가질 때 발생하는 동인도양의 동풍 이상치는 하강 로스비파를 서쪽으로 전파시켜 SCTR 해역의 용승을 억제시킨다. 또한 ENSO와 IOD가 동시에 양의 위상을 가진 후에는 SCTR 해역 용승이 더욱 강하게 억제될 수 있다고 알려져 있다. 그러나 최근 연구로부터, SCTR 해역 용승을 억제시키는 요인으로 원거리 강제력 외에도 지역풍의 역할을 무시 할 수 없다는 결과가 발표되었다. 따라서 본 연구에서는 원거리 강제력과 지역풍의 상대적인 중요성을 이해하기 위해 열대 인도양의 장기 재분석장 자료를 1968-2017년 기간 동안 분석하였다. 이 기간 동안 SCTR 해역에서 용승이 억제되었던 9개의 이벤트를 식별한 후, 원거리 강제력과 지역풍의 역할에 초점을 맞추어 각 억제 이벤트의 특성을 연구하였다. 9개의 억제 이벤트들 중 7개는 ENSO와 IOD가 양의 위상을 보인 후에 나타났는데, 알려진 것처럼 동태평양에서 동풍 이상치가 생긴 후 하강 로스비파 이상치가 서쪽으로 전파하여 SCTR 해역의 용승을 억제시킨 것으로 나타났다. 2012년에 용승 억제 피크를 보인 11-12 이벤트는 IOD만 양의 위상을 보인 후에 발생하였는데, ENSO와 IOD가 동시에 양의 위상을 보인 후에 나타났던 7개 이벤트에 비해 하강 로스비파 이상치와 SCTR 해역 용승 억제가 모두 약하게 나타났다. 반면, 78-79 이벤트는 ENSO와 IOD 모두 뚜렷한 양의 위상을 보이지 않은 후에 발생하였는데, 원거리 강제력이 아니라 지역풍에 의해 SCTR 해역을 포함한 그 주변 광범위한 해역까지 용승 억제 현상이 나타났던 것으로 보인다. 본 연구는 기존에 잘 알려졌던 원거리 강제력 뿐만 아니라 지역풍 또한 SCTR 해역의 용승 억제에 기여 할 수 있다는 것을 과거 50년 동안의 자료 분석을 통해 보였으며, 이는 열대인도양 용승 현상의 경년변동성을 이해하고, 나아가 예측하는 데 활용될 수 있을 것으로 생각된다.