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海水远比水和氯化钠的简单溶液复杂得多。正如研究人员在过去一个世纪中发现的那样,它是一种高度多变的混合物,其特殊的组成会对从珊瑚到洋流的一切事物产生重大影响。
为了确保对全球最大水体的监测和建模保持准确性,联合国教科文组织政府间海洋学委员会(IOC)已采用新的海水官方定义。今年早些时候发布的一份报告 [pdf] 详细介绍了用于跟踪不断变化的海况的更新方法。
历史上,海洋学家根据海水的盐度来定义海水,他们通过测量水的电导率来推断盐度。这些测量数据在 PSS(实用盐度标尺)上进行跟踪,有助于为全球提供标准化的数据集,从而实现更精细的地图绘制。
但在 20 世纪 70 年代,研究人员 Peter Brewer 和 Al Bradshaw 注意到,深海水(盐浓度较高)的行为与来自标准北大西洋地表水(盐与水的比例为 35 比 1,000)的样本的行为不太相同。
因此,他们寻求迈阿密大学罗森斯蒂尔海洋与大气科学学院海洋和物理化学教授 Frank Millero 的帮助,以找到一种更好的方法来衡量世界海水。Millero 和其他人,包括数学家和物理学家 Rainer Feistel 以及澳大利亚天气和气候研究中心的 Trevor McDougall,着手制定标准指南,以便更准确地评估盐度。
非营利组织地球与空间研究(ERS)的资深科学家 Gary Lagerloef 说,为了保持数据一致性,样本仍将使用电导率(通过仔细校准的仪器)进行测量。他解释说,只有在记录测量结果后,才会使用新的计算方法对其进行校正。
新的定义并不仅限于校正后的盐度水平。它还考虑了其他关键特性,例如热容量和焓(由系统的温度、压力和成分决定的能量)。Millero 将这个新的海水方程称为“黑匣子”,研究人员可以在其中输入盐度值、采集位置和深度,从而获得关于该区域水特性的更准确信息。“这对建模者来说更有用,因为一切都构建在一个方程中,”Millero 说。这将使他们能够更清楚地了解海洋混合发生的位置,从而可以更准确地建立洋流和气候模型。
“从长远来看,这将非常重要,”领导 NASA 水瓶座卫星任务以从太空测量海洋盐度的 Lagerloef 说。“这是一个小的修正,”他说,但“海洋对其热含量和化学性质引发的非常细微的密度变化做出反应。”
新的计算方法甚至被证明在高温下也能保持稳定,并且已经应用于工业领域。新指南计划于明年在研究领域生效。