由劍橋大學(xué)，牛津大學(xué)和加州大學(xué)圣地亞哥分校領(lǐng)導的一個(gè)國際研究小組量化了這些波浪和其他形式的水下湍流對大西洋的影響，發(fā)現它們的重要性并未準確反映在為政府政策提供信息的氣候模型中。
海洋環(huán)流將溫暖的海水從熱帶帶到北大西洋，在那里它們冷卻、下沉并在深海中向南返回，就像一條巨大的傳送帶。這種環(huán)流模式的大西洋分支，稱(chēng)為大西洋經(jīng)向翻轉環(huán)流(AMOC)，在調節全球熱量和碳收支方面發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。海洋環(huán)流將熱量重新分配到極地地區，在那里融化冰，將碳重新分配到深海，在那里可以?xún)Υ鏀登辍?/div>
“如果你要拍一張海洋內部的照片，你會(huì )看到很多復雜的動(dòng)力學(xué)在起作用，”劍橋應用數學(xué)和理論物理系的第一作者Laura Cimoli博士說(shuō)。“在水面之下，有噴流、洋流和波浪——在深海中，這些波浪可以高達500米，但它們就像海灘上的波浪一樣破裂。
“大西洋在影響全球氣候方面很特別，”劍橋地球科學(xué)系的共同作者Ali Mashayek博士說(shuō)。“它從上游到深海具有強烈的極對極環(huán)流。水在水面上的移動(dòng)速度也比在深海中快。
在過(guò)去的幾十年里，研究人員一直在調查AMOC是否可能是北極失去如此多冰蓋的一個(gè)因素，而一些南極冰蓋正在增長(cháng)。對這種現象的一種可能的解釋是，北大西洋海洋吸收的熱量需要幾百年才能到達南極。
現在，利用遙感，基于船舶的測量和來(lái)自自主浮標的數據，劍橋領(lǐng)導的研究人員發(fā)現，來(lái)自北大西洋的熱量可以比以前想象的更快地到達南極。此外，海洋內的湍流 - 特別是大型水下波浪 - 在氣候中起著(zhù)重要作用。
就像一個(gè)巨大的蛋糕，海洋由不同的層組成，底部是更冷、更稠密的水，頂部是溫暖、更輕的水。海洋內的大多數熱量和碳傳輸都發(fā)生在特定層內，但熱量和碳也可以在密度層之間移動(dòng)，將深水帶回地表。
研究人員發(fā)現，小尺度湍流促進(jìn)了地層之間的熱量和碳的運動(dòng)，這種現象在氣候模型中沒(méi)有完全體現出來(lái)。
來(lái)自不同觀(guān)測
平臺的混合估計顯示，環(huán)流上部存在小規模湍流的證據，與海洋內波的理論預測一致。不同的估計表明，湍流主要影響與從北大西洋向南移動(dòng)到南大洋的深水核心相關(guān)的密度層類(lèi)別。這意味著(zhù)這些水團攜帶的熱量和碳很有可能在不同的密度水平上移動(dòng)。
“氣候模型確實(shí)解釋了湍流，但主要是它如何影響海洋環(huán)流，”Cimoli說(shuō)。“但我們發(fā)現湍流本身至關(guān)重要，并且在海洋吸收多少碳和熱量以及儲存地點(diǎn)方面起著(zhù)關(guān)鍵作用。
“許多氣候模型對微尺度湍流的作用過(guò)于簡(jiǎn)單化，但我們已經(jīng)證明它很重要，應該更加小心地對待，”Mashayek說(shuō)。“例如，湍流及其在海洋環(huán)流中的作用可以控制到達南極冰蓋的人為熱量的數量，以及發(fā)生這種情況的時(shí)間尺度。
研究表明，迫切需要在全球觀(guān)測陣列上安裝湍流傳感器，并在氣候模型中更準確地表示小規模湍流，以使科學(xué)家能夠更準確地預測氣候變化的未來(lái)影響。
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