近日，厦门大学海洋与地球学院、海洋生物地球化学全国重点实验室张彧瑞副教授团队与合作者基于气候模拟，系统揭示了中新世（约1500万年前）印尼贯穿流（ITF）对轨道强迫的季节响应机制，发现更开放的印尼海道能显著削弱其响应。相关成果以“Seasonal response of the Miocene Indonesian Throughflow to orbital forcing buffered by an open seaway”为题，发表于海洋科学领域权威期刊Journal of Geophysical Research: Oceans.

研究发现，在现代海道格局下，轨道参数调控的太阳辐射会改变ITF季节变化幅度。例如，夏季高辐射时信风加强、ITCZ北移，协同增大太平洋-印度洋海面高度梯度，使ITF流量在夏季更强、冬季更弱。而在中新世，因印尼海道更宽更深，太平洋与印度洋之间的双向交换量增至现代三倍，且南太平洋水源达91%，这种结构性改变使其季节性变化幅度对相同轨道强迫的响应显著减弱，从而抑制了轨道尺度上的环流变化幅度。

研究背景

ITF是连接热带太平洋与印度洋的唯一通道，将西太平洋暖水输送至印度洋，对印太气候具有关键调控作用（图1a）。现代ITF呈现显著的夏强冬弱季节性特征，主要由太平洋—印度洋海面高度梯度调控，而该梯度又受信风和降水—盐度效应调节。在此基础上，轨道尺度的太阳辐射季节分布变化可放大或削弱ITF的季节循环。

在地质历史上，印尼海道形态经历持续演变。中新世时期，由于澳大利亚—新几内亚位置更偏南，海道更宽、更深（图1b）。由此引出关键科学问题：海道开放程度是否改变ITF对轨道强迫的敏感性？

图1. （a）现代、（b）中新世印尼海道几何形态及ITF主要路径对比，

（c）各模拟试验中的ITF输运量及其通道分解

研究结果

基于FGOALS-g3气候模式，研究团队模拟对比了工业革命前（PI）与中新世两种海道构型下，ITF对岁差主控的北半球夏季日照极大（orbmax）与极小（orbmin）强迫的响应差异。结果显示，在现代条件下，轨道强迫对ITF年平均输运量影响较弱（<1 Sv），但显著改变其季节变化幅度。例如，PI夏季ITF峰值流量为-18.1 Sv，而PIorbmax试验增强至-19.1 Sv，冬季最多减少了3.6 Sv（图2a）。

图2. （a）现代、（b）中新世模拟试验中ITF输运量的季节分布（下方），及相对于各自基准试验的差值（上方，左边坐标轴）

相比之下，中新世更宽更深的海道使其对同样轨道强迫的响应显著减弱（图2b）。尽管中新世年平均输运量（-13.0 Sv）与PI（-12.2 Sv）相近，但内部结构存在显著差异：91%水源来自南太平洋，而在现代仅约20%；海道双向交换量增至现代的近三倍（37.1 vs 13.1 Sv）；反向流也由现代的0.65 Sv增强至13.2 Sv。

这种更开放的海道结构与ITF特征显著削弱了ITF对轨道强迫的响应敏感性。例如，在相同轨道强迫下，现代冬季ITF响应幅度可达3.6 Sv，而在中新世仅2.0 Sv（图2b）。这一“缓冲”效应并非源于中新世大气响应减弱；相反，中新世风场与海面高度梯度的变化幅度甚至更强。因此，ITF在中新世减弱主要源于开放海道增强了太平洋—印度洋之间的双向交换能力，从动力学上抑制了净输运的季节性波动（图3）。

图3. 轨道强迫下太平洋—印度洋海面高度梯度响应（a,d）、热带太平洋纬向风响应（b,e）以及ITCZ位移指数响应（c,f）

研究意义与展望

此研究表明，海道的宽度与深度不仅调控区域环流格局，也决定了热带海洋环流对外部强迫的敏感性。更为开放的海道通过增强双向交换作用，有效缓冲轨道尺度的气候扰动，从而维持热量与水汽输送的稳定性。该发现为理解中新世温暖期热带环流的稳定性提供了新机制，同时也为评估未来全球变暖背景下（海平面上升可能导致海峡加宽加深）ITF的变化提供了重要的地质类比与理论依据。

研究团队及资助

该论文第一作者为厦门大学硕士研究生李振，共同通讯作者为厦门大学张彧瑞副教授和同济大学田军教授，其他作者还包括厦门大学博士后王渊、硕士研究生戴楠，以及中国科学院大气物理研究所博士后魏吉林、郑伟鹏研究员。该研究获得国家重点研发计划（2023YFF0803902 & 2023YFF0803904）和海洋生物地球化学全国重点实验室自主研究课题（MELRI2403）的联合资助。

论文来源及链接

Li, Z., Zhang, Y., Wei, J., Zheng, W., Wang, Y., Dai, N., & Tian, J. (2026). Seasonal response of the Miocene Indonesian Throughflow to orbital forcing buffered by an open seaway. Journal of Geophysical Research: Oceans, 131, e2025JC023315.

https://doi.org/10.1029/2025JC023315

供稿：张彧瑞副教授团队

编辑：房月 苏颖

排版：陈蕾

审核：薛惠洁 曹知勉