三十年前,研究人员在大西洋中发现了本质上是巨大的咸水湖。这些被称为“meddies”(地中海舌)的“湖泊”,是轻轻旋转的水透镜体,直径可达 100 公里,厚度达 1 公里。它们漂浮在海面以下数百米处。这些大型温暖水体来自地中海,应该对海洋中的热交换以及地球气候产生影响。但是,研究 meddies 的努力(通常是通过投放直接测量海洋温度、盐度和速度的探针)被证明成本太高、频率太低且分布太分散,无法揭示 meddies 如何散发热量。
现在,研究人员已经证明,一种从石油工业改进而来的工具可以快速、高分辨率地捕捉 meddies 的快照。这项技术最初用于寻找海底下的石油矿藏,它利用的是声音反射。勘探船上的勘探人员在海面下发射气枪;声波随后向下传播穿过海底,并反弹回拖曳式麦克风阵列。声波返回的时间揭示了它们通过的物质的密度。
水体之间的边界也具有非常微弱的声音特征,石油工业过去将其视为噪声。但在 2003 年,由怀俄明大学的 W. Steven Holbrook 领导的团队采用了这项技术,并创建了海洋中密度边界的意外清晰的声学图像。海水密度的变化被解释为其温度和盐度的变化。由于这些特性往往是每个洋流所独有的,因此研究人员可以可视化洋流锋面之间的相互作用,就像气候学家绘制天气锋面的边界一样。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
从那时起,研究人员分析了旧的石油工业调查,并将可以搭载在海洋学和石油工业考察船上的实验拼凑起来。西班牙国家研究委员会海洋技术部门的 Valentí Sallarès 领导的一个团队利用 1993 年西班牙西南海岸的地震勘测数据,在 6 月 14 日出版的《地球物理研究快报》上报告称,他们以前所未有的细节对三个 meddies 进行了成像。
Sallarès 的地震图像揭示了小至 10 米的“盐指”和其他混合特征。“乍一看,人们能够看到这些东西就令人兴奋,”伍兹霍尔海洋研究所的海洋学家 Raymond Schmitt 说。但 Schmitt 表示,他和他的同事仍在努力研究如何解释 meddies 和其他海洋混合热点(如水下波浪和洋流边界)的地震图像。
地震剖面法在海洋学界仍未得到广泛应用,部分原因是尚未有人发布地震测量与传统海洋学测量之间可靠的定量转换。地震学探测来自声速变化位置的反射。海洋学探针直接测量水况。Sallarès 希望统一这两种类型的数据:“第一步是图像,但如果我们无法量化混合过程,我们将一无所获。”
Sallarès 表示,最近一次专门的地震海洋学考察的初步结果表明,温度和盐度值可能比最初认为的更难区分。Holbrook 于四月份在哥斯达黎加海岸附近领导了自己的地震海洋学调查,他在他的研究船上写道,地震海洋学需要“产生令人兴奋且有用的定量结果”,以便海洋学家可以将其视为“他们工具箱的关键增强,而不是一种好奇心”。
“我还希望在我们开发必要技术的同时,我们不会耗尽物理海洋学界的耐心,”Holbrook 补充道。来自大西洋两岸的研究人员将于 11 月在西班牙赫罗纳附近聚会,分享近期考察的结果,并讨论该领域的下一步发展。
与此同时,没有人确切知道 meddies 对大西洋混合的贡献是什么,但 Sallarès 表示,地震剖面法“是一个清晰的第一眼观察,并且比海洋学数据能够提供的更精确。”
注:此报道最初以标题“聆听混合”发表。