佛羅里達(dá)州立大學(xué)和佛羅里達(dá)農(nóng)工大學(xué)的研究人員是一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)的成員，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)確定了赤道海洋在通過稱為海洋混合的過程預(yù)測(cè)氣候變化影響方面發(fā)揮的關(guān)鍵作用。

該團(tuán)隊(duì)為期三年的研究結(jié)果已發(fā)表在《通信地球與環(huán)境》雜志上.

“準(zhǔn)確預(yù)測(cè)主要洋流的路徑對(duì)于預(yù)測(cè)海洋氣候以及隨后的整個(gè)氣候是必要的，”FSU 海洋與大氣預(yù)測(cè)研究中心和 FAMU 的研究員徐晨說。“赤道附近有如此強(qiáng)烈的水交換，它應(yīng)該適用于廣闊的赤道海洋的所有部分。”

海洋是科學(xué)家了解氣候變化的基礎(chǔ)。在基本層面上，海水從大氣中吸收大量的二氧化碳和熱量。但是海水的混合——風(fēng)、潮汐、冷卻和變暖產(chǎn)生的機(jī)械力導(dǎo)致的鹽度、營養(yǎng)物質(zhì)、氣體和溫度等性質(zhì)的變化——會(huì)影響碳和熱量的吸收以及大范圍的海洋氣候。

海洋混合主要在水面進(jìn)行了研究，因?yàn)楸砻媾c大氣中發(fā)生在其上方的天氣事件相互作用，例如熱帶氣旋。然而，這項(xiàng)研究是同類研究中的第一項(xiàng)，揭示了存在于海洋表面和已知邊界之外的關(guān)鍵混合路徑。

Chen 與 Pierre Welander 海洋學(xué)和環(huán)境科學(xué)教授 William Dewar 以及中國科學(xué)院的合作者使用聲學(xué)多普勒電流剖面儀和電導(dǎo)率、溫度和深度傳感器等儀器來記錄海水溫度、鹽度水平、速度和整體運(yùn)動(dòng).

“最近的其他研究提出了大規(guī)模洋流直接驅(qū)動(dòng)海洋混合的途徑，但他們的結(jié)果表明，這些途徑僅限于海洋表面或地形邊界，”陳說，他在研究時(shí)曾在杜瓦的指導(dǎo)下?lián)尾┦可加?2018 年。“我們的研究提供了第一個(gè)觀察證據(jù)和數(shù)值驗(yàn)證，證明了遠(yuǎn)離地表和邊界的關(guān)鍵混合路徑的存在。”

Chen 作為 COAPS 的博士后研究員繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究，目前仍在受禮節(jié)性預(yù)約在那里進(jìn)行研究，他使用麻省理工學(xué)院的大氣環(huán)流模型驗(yàn)證了數(shù)據(jù)，這是一種解決海洋或大氣中發(fā)生的運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)字代碼。

如果地下海洋混合強(qiáng)烈，則較大的洋流可以消散、分裂并轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌较虻妮^小洋流，而弱混合則允許洋流繼續(xù)前進(jìn)。研究中發(fā)現(xiàn)的海洋混合強(qiáng)度與厄爾尼諾-南方濤動(dòng)有關(guān)，這是一種影響大氣環(huán)流并決定全球溫度和降水的年度氣候模式。

在這項(xiàng)研究中看到的混合類型之前曾在黑潮附近觀察到，黑潮是日本近海的一股強(qiáng)烈洋流，對(duì)亞洲氣候產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。

研究中觀察到的地下混合可能發(fā)生在赤道附近，因?yàn)槌嗟纼蓚?cè)水域的物理性質(zhì)自然不同。這個(gè)強(qiáng)烈相互作用和混合的區(qū)域在海洋表面以下 200-400 米之間延伸。因?yàn)楹Ｋ膶?shí)際混合極其困難，所以任何促進(jìn)混合的機(jī)制都是有用的。較淺的水域不容易與較深的水域混合，因此這種垂直混合是一個(gè)重要的觀察結(jié)果。

“地表以下混合的能量沒有地表那么多，但由于赤道占據(jù)了海洋的很大一部分，基于能量的影響很小的東西會(huì)產(chǎn)生更大的影響，因?yàn)閺V闊的地區(qū)，”杜瓦說。“了解這些較大洋流的流動(dòng)對(duì)于創(chuàng)建更準(zhǔn)確的海洋模型至關(guān)重要。”

該團(tuán)隊(duì)的下一步工作是調(diào)查赤道海洋其他部分的混合情況以及與 ENSO 的特定聯(lián)系，ENSO 是全球天氣的關(guān)鍵指數(shù)，表明厄爾尼諾現(xiàn)象或拉尼娜現(xiàn)象是否會(huì)每年回歸。拉尼娜是厄爾尼諾現(xiàn)象中較冷的對(duì)應(yīng)物，兩者之間的模式往往每?jī)傻狡吣臧l(fā)生一次變化。

中國科學(xué)院海洋研究所的周輝領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，其他貢獻(xiàn)者包括青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點(diǎn)國家實(shí)驗(yàn)室、北京應(yīng)用氣象研究所、地球信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員在西安，Laboratoire de Glaciologie et Geophysique de l'Environnement，和斯克里普斯海洋研究所。

該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)研究計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金委、國家自然科學(xué)基金委和法國研究部的資助。