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海洋悖论:新数据挑战数十年历史的科学

导读 到目前为止,从未直接观测到深层水上升到海面的大规模海洋环流。加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的研究人员首次带领一个国际团队...

到目前为止,从未直接观测到深层水上升到海面的大规模海洋环流。

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的研究人员首次带领一个国际团队沿着大西洋海底峡谷的斜坡通过湍流混合直接测量了冷深水上涌。

研究人员观测到的上升流速度是已故著名海洋学家沃尔特·蒙克 (Walter Munk) 在 20 世纪 60 年代预测的全球平均速度的 10,000 多倍。

该结果发表在斯克里普斯博士后研究员 Bethan Wynne-Cattanach 领导的一项新研究中,并发表在《自然》杂志上。这些发现开始解开海洋学中一个令人烦恼的谜团,并可能最终有助于提高人类预测气候变化的能力。这项研究得到了自然环境研究委员会和国家科学基金会的资助。

我们所知的世界需要大规模的海洋环流,通常称为传送带环流,其中海水在两极附近变冷变稠,沉入深海,最终升回表面变暖,再次开始循环。这些广泛的模式维持着热量、营养物质和碳的周转,支撑着全球气候、海洋生态系统和海洋缓解人类造成的气候变化的能力。

尽管传送带非常重要,但其中一个被称为经向翻转环流 (MOC) 的组成部分却很难观测。尤其是,人们已经对深海冷水通过上升流返回海面进行了理论和推断,但从未直接测量过。

Munk 的理论和最新进展

1966 年,蒙克利用南极附近形成冷深水的速度计算出全球平均上升流速度。他估计上升流速度为每天一厘米。斯克里普斯物理海洋学教授、这项研究的资深作者马修·阿尔福德说,这种上升流速度输送的水量将是巨大的,“但分布在整个全球海洋中,这种流动速度太慢,无法直接测量。”

蒙克认为,这种上升流是通过海面下内部波浪破碎引起的湍流混合而发生的。大约 25 年前,测量结果开始显示海底湍流在海底附近更高,但这给海洋学家带来了一个悖论,阿尔福德说。

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