世界視訊！多倫多大學(xué)最新研究：確定北冰洋溫鹽階梯的機(jī)制 | 綠訊

深海中的洋流主要是倚仗密度的差額來驅(qū)動(dòng)，在熱帶和亞熱帶海洋，表層海水由于日曬、蒸發(fā)導(dǎo)致溫度和鹽度都比下層海水高。在各個(gè)水層內(nèi)部，溫度和鹽度是均勻的，而水層之間就會(huì)有溫度和鹽度的躍變，在溫度和鹽度隨深度變化的連線就不是圓滑的，而是呈現(xiàn)像臺(tái)階一樣的態(tài)勢(shì)，稱為溫鹽階梯。（thermohaline staircase）。近日，中國生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會(huì)（簡(jiǎn)稱中國綠發(fā)會(huì)、綠會(huì)）海洋工作組獲悉一篇關(guān)于北冰洋溫鹽階梯的機(jī)制的研究，現(xiàn)編譯如下，供讀者參考。

圖源：Pixabay/CC0 Public Domain

圖片：模擬在北冰洋內(nèi)形成溫鹽階梯結(jié)構(gòu)的溫度和鹽分變化。圖源：Yuchen Ma and W. Richard Peltier

(資料圖)

多倫多大學(xué)的研究人員已經(jīng)確定了北冰洋溫度和鹽度形成階梯狀結(jié)構(gòu)的機(jī)制，解決了半個(gè)多世紀(jì)以來困擾海洋學(xué)家和氣候?qū)W家的一個(gè)謎團(tuán)。該研究有望更清楚地解密氣候變化導(dǎo)致北極海冰迅速流失的原因和后果。

研究人員說：“我們發(fā)現(xiàn)了一種新的流體動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性機(jī)制，從而深入了解了由溫暖的鹽水和較冷的淡水混合而形成的階梯狀結(jié)構(gòu)。”該研究發(fā)表于《物理評(píng)論-流體》。

“這些結(jié)構(gòu)在20世界60年代末首次被觀察到，但它們存在的機(jī)制卻從未被解釋過。”

這些溫度和鹽濃度階梯狀變化被稱為溫鹽階梯，在全球海洋的許多地區(qū)都很常見。

《物理評(píng)論-流體》中報(bào)道的研究結(jié)果引起了研究界的積極響應(yīng)，這完全驗(yàn)證了作者在2020年發(fā)表于《流體力學(xué)期刊》上的分析，該分析記錄了這種新的流體動(dòng)力學(xué)的不穩(wěn)定性。研究通過對(duì)一系列北冰洋湍流的直接數(shù)值模擬完成，以更好地了解全球海洋環(huán)流。

研究人員說：“海洋通常被認(rèn)為是一個(gè)高度混亂和動(dòng)蕩的環(huán)境，因此在其中看到如此明確的鹽層和熱量層令人震驚。”

溫鹽階梯的存在極大地促進(jìn)了熱量從海洋流入向上層海冰的流動(dòng)。因此，了解極地海洋中溫鹽階梯的形成過程，對(duì)于未來全球變暖預(yù)測(cè)和為緩解海冰的損失提供了非常重要的信息。

研究人員指出：“在這個(gè)全球變暖的時(shí)代，一個(gè)公認(rèn)的事實(shí)的是，北冰洋海冰覆蓋的喪失在這一全球進(jìn)程中非常關(guān)鍵。雖然溫鹽階梯的形成對(duì)北冰洋海冰損失的影響程度還有待量化，但我們可以肯定地說，用于對(duì)全球變暖過程進(jìn)行預(yù)測(cè)的氣候模型的海洋部分目前無法解決樓梯的形成過程。”

該研究建立在之前的研究基礎(chǔ)之上，側(cè)重于了解3萬到7萬年前冰河時(shí)代條件下的全球海洋環(huán)流。

在之前開發(fā)的冰川氣候模型中，從寒冷到溫暖天氣的快速過渡被證明是由北大西洋海冰覆蓋的一個(gè)廣泛的 "洞 "造成的，該洞是由海洋中的熱流進(jìn)入海冰造成的。這種熱流的規(guī)模是通過假設(shè)下面的海洋中形成了一個(gè)階梯來確定的。

參考文獻(xiàn)：https://phys.org/news/2022-09-mechanism-responsible-temperature-salinity-staircases.html

編譯：Sara

審核：Lucy

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