日前,澳大利亚的科学家发现了一条“深海通道”。它连接着南半球的三个大洋盆地。并将研究结果发表在8月的《地球物理快报》上。科学研究人员相信,深海通道的发现将有助于我们了解海洋是如何控制气候的。新的研究表明,新发现的这条深海通道是世界气候系统的机房。随后的《自然》还做了深度介绍。深海中为什么会有洋流涌动呢?为此,本报记者采访了我国这一研究领域的专家,中国科学院南海海洋研究所的物理海洋学者兼浙江海洋学院海洋科学学院院长管玉平博士。
深海洋流对世界气候的影响是长期的
国际学术界已形成了共识:海洋占据71%以上的地球表面,对全球气候具有举足轻重的调节作用。长期以来,科学家们就一直试图寻求海洋是如何影响地球气候的。
“洋流就是海洋中的‘河流’,尽管海水不停地运动着,但并不是所有的海水都以同样的速度流动,而是集中在某些狭窄海域的流速较大形成洋流,这就有点类似于陆地上的河流。”我国的物理海洋学者管玉平博士在接受记者采访的时候解释说。
科研人员研究表明,这些海域主要靠近陆地的西岸。距我国最近的著名洋流是西北太平洋的“黑潮”———这个世界第二大洋流因其从空中看去呈蓝墨色而得名,它南起菲律宾的吕宋岛附近经我国台湾岛以东洋面流向日本以东的外海。
“暖的洋流在流动过程中向大气释放热量,冷的洋流在流动过程中从大气吸收热量,洋流的作用之一就是这样通过与大气的热量交换来调节气候。”管玉平说,“其实,洋流携带着大量的营养盐、二氧化碳等物质,对全球的生态系统也有着重要影响。”
气象与海洋学家已经确认:上层海洋对气候变化影响的时间尺度为2至7年,例如大家熟悉的厄尔尼诺现象。科学家认为,海洋对10年以上时间尺度的气候变化的影响因素应该到深海去寻找。
“相对表层洋流来说,深海洋流多指海平面1000米以下的海水流动,这是我们看不到的。”管玉平介绍说。“但是,深海洋流对世界气候的影响是长期的,即所谓的大洋输送带效应。”
澳大利亚的科学家总结50多年的观测资料发现,在南半球存在一个鲜为人所知的“深海通道”。这股洋流从塔斯曼海流出,平均深度为800-1000米,进入印度洋。研究人员将其称为塔斯曼流。
“印尼贯穿流是公认的联系太平洋和印度洋的纽带,它使太平洋的海水通过印度尼西亚流入印度洋。而这支从太平洋经过塔斯曼海流向印度洋的中层洋流,无疑,会在气候变化方面发挥着重要的作用”,管玉平解释说。
传统观点认为海水的温度密度差异导致产生深海洋流
洋流的形成有许多原因,主要原因是由于长期定向风的推动。世界各大洋的主要洋流分布与风带有着密切的关系。
传统观点认为,深层的海水与表层的海水一样会持续地运动,但两者的流动型态却相当不同。深海洋流是一种所谓的“温盐环流”是借着海水密度的变化而上下运动。
这种观点认为,海水在温度较低或盐度较高时密度比较大,可以下沉到相当深的地方。当它与周围的海水密度相同时,便达到了平衡点而不再下沉。此时会转而往水平方向移动。这股既冷又咸的海水,可以下沉至海平面下数几千米处,而上方原来的空间则借着表面海流来加以补充。“这就是所说的深海洋流的热机原理。”管玉平解释说。
“在每一个海洋中,水流大致以逆时针方向旋转,或是沿着海洋盆地的边缘旋转。”肯·里奇威指出,由此这些涡旋能从大海深处向大陆架斜坡输送营养。它们还带动全世界海洋的流动,把热带地区的海洋热量输送到极地地区,或者形成洋流和潮汐以帮助平衡气候系统。比如,西太平洋暖池就是通过印度尼西亚贯通流将热量从太平洋传输到印度洋,进而到北大西洋。
“互相连接的涡旋系统和澳大利亚东部水流形成了一种机制,使得大西洋地下水和南极中部水在海洋盆地间流动。”研究人员相信,这一“深海通道”发现的同时,一个世界气候变化的机房也展现在了我们面前。
我国科学家认为深海洋流的产生是因为风吹动海水通过“接力棒”把能量传达到深层的海水而造成
针对海水密度变化产生深海洋流的观点,管玉平研究员提出了他不同的观点,“通过我们的研究发现,真正引起深海洋流并不是热机原理。”
管玉平研究员认为,风能是产生深海洋流的源动力。“风吹动海水通过‘接力棒’把能力传达到深海。”管玉平说,“原来观点认为,风吹动海面只能引起500米的海水流动,但是,我们研究发现,风能通过某种类似‘接力棒’的物质传递到深达1000米左右的深海区域,成为产生深海洋流运动的机械能。”
“研究深海洋流的方法主要有实验室模拟、计算机模拟和深海实地检测。”管玉平研究员介绍说。
前几年,国外的科学家在实验室模拟深海洋流的运动机理,但是,这种方法不能用来解释实际问题,只能对科学家提供一个思路。
深海实地检测需要花费大量的经费,研究人员需要在怀疑存在洋流的海平面以下1000米处放置若干个检测仪,用来监测海水的流动。“这种研究方法在美国、欧洲等一些发达国家才能采用。”管玉平研究员介绍说。
“我们采用的是在计算机里模拟的方法,这是现在各国科学家普遍使用的方法。”管玉平研究员介绍说。管玉平研究员的这一研究成果,推翻了以前学者有关深海洋流的产生机理。据悉,最新科研成果即将发表在权威学术期刊。