海底地形特征是引发全球范围内重要上升流的原因

2024年7月9日，加利福尼亚州尔湾市——海洋学家对海水湍流混合与全球翻转环流之间的具体关系知之甚少，但一个包括加州大学尔湾分校地球系统科学家在内的国际研究团队发现，倾斜海底沿线的崎岖地形特征对海水上升流有着重要影响。

在最近发表于《自然》（Nature）杂志上的一篇论文中，研究人员描述了一种“强烈的近底层上升流”，这种上升流使水从密度较大的海洋层向密度较小的海洋层以每天100米（328英尺）的速度上升。他们通过在苏格兰海岸外北大西洋的一个倾斜海底峡谷中投放和分析染料发现了这一点。

“我们在这一水下峡谷追踪到的上升流速度大约是全球平均速度的10,000倍，”论文合著者、加州大学尔湾分校地球系统科学助理教授亨利·德雷克（Henri Drake）说。“这些发现表明，为了平衡深海质量平衡所需的大部分上升流，不成比例地发生在像这样的一些湍流热点中。”

在极地地区，由于水的变冷和变咸，形成了密度较大的水，并下沉至海洋深渊，那里的压力增大，温度降低。这一过程通过在整个海洋中传递热量和养分对全球气候调节至关重要。这种密度较大的水返回表面的方式——一种被称为穿越密度层的上升流（diapycnal upwelling）的现象——一直让科学家们感到困惑，并阻碍了气候模型的准确性。

科学家们在一艘研究船上，在水下峡谷约1,850米（6,070英尺）的深度投放了染料，然后通过拖曳传感器以悠悠球模式上下升降，在数天内测量了结果。

“我们发现，平均而言，染色水每天变轻约0.25摄氏度，”德雷克说。“由于温水通常比冷水轻，且轻水往往位于重水之上，我们估计这对应于每天100米的上升流速度。”

他表示，该研究提供了直接证据，证实了早先关于海洋环流和质量平衡的理论预测。此外，他还说，该研究为希望了解控制地球海洋机制的气候科学家提供了宝贵的见解，并将帮助他们得出关于海洋对全球气候变化影响的更精确预测。

参与此项目的还有来自加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所、麻省理工学院、法国国家海洋开发研究院（Ifremer）、英国埃克塞特大学、波士顿大学、英国国家海洋学中心、荷兰皇家海洋研究所和马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的科学家。该研究得到了美国国家科学基金会和英国自然环境研究理事会的资金支持。