圖文:科學家在南半球發現神秘深海通道

2007年09月25日08:53  來源:北京科技報

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《海底總動員》中對深海流有形象的展示



我專家認為風是深海洋流產生的原動力


  日前,澳大利亞的科學家發現了一條“深海通道”。它連接著南半球的三個大洋盆地。並將研究結果發表在8月的《地球物理快報》上。科學研究人員相信,深海通道的發現將有助於我們了解海洋是如何控制氣候的。新的研究表明,新發現的這條深海通道是世界氣候系統的機房。隨后的《自然》還做了深度介紹。深海中為什麼會有洋流涌動呢?為此,本報記者採訪了我國這一研究領域的專家,中國科學院南海海洋研究所的物理海洋學者兼浙江海洋學院海洋科學學院院長管玉平博士。

  深海洋流對世界氣候的影響是長期的

  國際學術界已形成了共識:海洋佔據71%以上的地球表面,對全球氣候具有舉足輕重的調節作用。長期以來,科學家們就一直試圖尋求海洋是如何影響地球氣候的。

  “洋流就是海洋中的‘河流’,盡管海水不停地運動著,但並不是所有的海水都以同樣的速度流動,而是集中在某些狹窄海域的流速較大形成洋流,這就有點類似於陸地上的河流。”我國的物理海洋學者管玉平博士在接受記者採訪的時候解釋說。

  科研人員研究表明,這些海域主要靠近陸地的西岸。距我國最近的著名洋流是西北太平洋的“黑潮”———這個世界第二大洋流因其從空中看去呈藍墨色而得名,它南起菲律賓的呂宋島附近經我國台灣島以東洋面流向日本以東的外海。

  “暖的洋流在流動過程中向大氣釋放熱量,冷的洋流在流動過程中從大氣吸收熱量,洋流的作用之一就是這樣通過與大氣的熱量交換來調節氣候。”管玉平說,“其實,洋流攜帶著大量的營養鹽、二氧化碳等物質,對全球的生態系統也有著重要影響。”

  氣象與海洋學家已經確認:上層海洋對氣候變化影響的時間尺度為2至7年,例如大家熟悉的厄爾尼諾現象。科學家認為,海洋對10年以上時間尺度的氣候變化的影響因素應該到深海去尋找。

  “相對表層洋流來說,深海洋流多指海平面1000米以下的海水流動,這是我們看不到的。”管玉平介紹說。“但是,深海洋流對世界氣候的影響是長期的,即所謂的大洋輸送帶效應。”

  澳大利亞的科學家總結50多年的觀測資料發現,在南半球存在一個鮮為人所知的“深海通道”。這股洋流從塔斯曼海流出,平均深度為800-1000米,進入印度洋。研究人員將其稱為塔斯曼流。

  “印尼貫穿流是公認的聯系太平洋和印度洋的紐帶,它使太平洋的海水通過印度尼西亞流入印度洋。而這支從太平洋經過塔斯曼海流向印度洋的中層洋流,無疑,會在氣候變化方面發揮著重要的作用”,管玉平解釋說。

  傳統觀點認為海水的溫度密度差異導致產生深海洋流

  洋流的形成有許多原因,主要原因是由於長期定向風的推動。世界各大洋的主要洋流分布與風帶有著密切的關系。

  傳統觀點認為,深層的海水與表層的海水一樣會持續地運動,但兩者的流動型態卻相當不同。深海洋流是一種所謂的“溫鹽環流”是借著海水密度的變化而上下運動。

  這種觀點認為,海水在溫度較低或鹽度較高時密度比較大,可以下沉到相當深的地方。當它與周圍的海水密度相同時,便達到了平衡點而不再下沉。此時會轉而往水平方向移動。這股既冷又咸的海水,可以下沉至海平面下數幾千米處,而上方原來的空間則借著表面海流來加以補充。“這就是所說的深海洋流的熱機原理。”管玉平解釋說。

  “在每一個海洋中,水流大致以逆時針方向旋轉,或是沿著海洋盆地的邊緣旋轉。”肯·裡奇威指出,由此這些渦旋能從大海深處向大陸架斜坡輸送營養。它們還帶動全世界海洋的流動,把熱帶地區的海洋熱量輸送到極地地區,或者形成洋流和潮汐以幫助平衡氣候系統。比如,西太平洋暖池就是通過印度尼西亞貫通流將熱量從太平洋傳輸到印度洋,進而到北大西洋。

  “互相連接的渦旋系統和澳大利亞東部水流形成了一種機制,使得大西洋地下水和南極中部水在海洋盆地間流動。”研究人員相信,這一“深海通道”發現的同時,一個世界氣候變化的機房也展現在了我們面前。

  我國科學家認為深海洋流的產生是因為風吹動海水通過“接力棒”把能量傳達到深層的海水而造成

  針對海水密度變化產生深海洋流的觀點,管玉平研究員提出了他不同的觀點,“通過我們的研究發現,真正引起深海洋流並不是熱機原理。”

  管玉平研究員認為,風能是產生深海洋流的源動力。“風吹動海水通過‘接力棒’把能力傳達到深海。”管玉平說,“原來觀點認為,風吹動海面隻能引起500米的海水流動,但是,我們研究發現,風能通過某種類似‘接力棒’的物質傳遞到深達1000米左右的深海區域,成為產生深海洋流運動的機械能。”

  “研究深海洋流的方法主要有實驗室模擬、計算機模擬和深海實地檢測。”管玉平研究員介紹說。

  前幾年,國外的科學家在實驗室模擬深海洋流的運動機理,但是,這種方法不能用來解釋實際問題,隻能對科學家提供一個思路。

  深海實地檢測需要花費大量的經費,研究人員需要在懷疑存在洋流的海平面以下1000米處放置若干個檢測儀,用來監測海水的流動。“這種研究方法在美國、歐洲等一些發達國家才能採用。”管玉平研究員介紹說。

  “我們採用的是在計算機裡模擬的方法,這是現在各國科學家普遍使用的方法。”管玉平研究員介紹說。管玉平研究員的這一研究成果,推翻了以前學者有關深海洋流的產生機理。據悉,最新科研成果即將發表在權威學術期刊。

(責編:張莉)
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