研究人员表示,首次捕捉到摩天大楼高的波浪在水下深处冲破时产生的混乱。
研究这一现象的科学家补充说,这些波浪产生的湍流可以在深海中产生比之前想象的数千倍的混合,反过来,可能需要对全球气候和海洋模型进行批判性的重新思考。
华盛顿大学海洋学家、研究人员马修·阿尔福德 (Matthew Alford) 告诉 LiveScience 的 OurAmazingPlanet 网站:“这些波浪的高度可达约 200 米(650 英尺),比 60 层建筑还要高。” []
(但是,冲浪者们,请不要有任何想法——这些波浪不是那种可以悬挂十个的波浪。
“这真的很无聊,”冲浪者阿尔福德说。 “海浪可能需要一个小时才能破灭,我认为大多数冲浪者不会为了一次海浪等待那么久。”)
比如 35 条亚马逊河
这些猛犸象“人们认为,在通常不会混合的海洋各层中混合热量和化学物质方面发挥着至关重要的作用,这是全球海洋和气候模型需要考虑的关键因素。
阿尔福德在一份声明中说:“气候模型不仅对深海湍流的程度非常敏感,而且对湍流的位置也非常敏感。”
人们对大气中的湍流知之甚少。为了了解更多信息,奥尔福德于 2012 年带领了一次为期七周的萨摩亚航道探险,该航道位于萨摩亚东北部海面以下近 3 英里(5 公里)处的巨大水下山脊上,有 25 英里(40 公里)长的缺口。大量的水试图通过这条河道向北流动——每秒 2.1 亿立方英尺(600 万立方米)的水量,相当于大约 35 条亚马逊河的流量。
奥尔福德说:“就海洋水循环而言,这个非凡的地方是一个非常非常重要的位置。” “几乎所有沿着整个南太平洋海底向北流动的水都通过海底山脉中这个极其狭窄的狭缝汇集。当水在空间中受到挤压时,水流会加速并变得非常有活力,产生巨大的波浪。”
20 世纪 90 年代,一次大型探险队测量了通过萨摩亚海峡的水流。虽然科学家们随后推断那里必定发生了大量的混合,但他们缺乏正确测量它的技术手段。 [视频:萨摩亚航道的水下波浪]
“进行这些测量确实具有挑战性,”阿尔福德说。 “你需要保护仪器免受那里令人难以置信的压力,并且考虑到令人难以置信的深度,首先可能需要一个半小时到两个小时才能将仪器送到那里。”
奥尔福德和他的同事发现,流过两个连续山脊的水层形成了一种波浪,就像空气经过山脉时看到的那样。这些波浪变得不稳定、汹涌,然后破裂。
研究人员使用湍流剖面仪(鱼雷形探针,基本上有从鼻子伸出的针)来测量湍流水平。波浪使这些针偏转的方式揭示了水是如何流到下面的。
发现丢失的混合
阿尔福德和他的同事发现,这些巨大的波浪确实在萨摩亚海峡破裂,产生的混合力是周围缓慢流动的水的 1,000 到 10,000 倍。
阿尔福德说:“海洋学家过去常常谈论所谓的‘暗混合’问题,他们知道深海中应该存在一定程度的湍流,但每次他们进行测量时,他们都会观察到十分之一的湍流。” “我们发现萨摩亚海峡存在大量的湍流,详细的测量表明这是由于破碎的波浪造成的。”
研究人员留下了记录长期测量结果的仪器。他们将于 2014 年 1 月出发进行另一次探险,收集这些仪器并绘制流经复杂河道各个缝隙的水流图。
萨摩亚航道是中欧流通的主要瓶颈奥尔福德说,它混合了大量的水,但类似的过程也发生在其他地方。更好地了解深海混合可以帮助更好地模拟全球洋流。
阿尔福德说:“我们认为内波会导致海洋中出现大量湍流,而气候模型对海洋中湍流的位置很敏感。” “内波现在确实是一个活跃的研究领域。科学家们正在试图绘制出世界各地内波的来源——它们去向哪里,最终在哪里破裂。”
科学家们于 9 月 3 日在《地球物理研究快报》杂志上详细介绍了他们的发现。









