近日,深海所海洋環(huán)流觀測與數(shù)值模擬研究室聯(lián)合中國海洋大學三亞研究院在Nature子刊《Nature Communications》在線發(fā)表了題為"Three-layer circulation in the world deepest hadal trench"的研究論文。該研究基于萬米級深淵潛標觀測陣列,首次發(fā)現(xiàn)“挑戰(zhàn)者”深淵深層三層環(huán)流結構,并揭示環(huán)流結構的形成機制;該研究發(fā)現(xiàn)對研究深淵物質輸運、沉積過程以及物種遷徙具有重要的參考意義。江會常博士為論文第一作者,中國海洋大學肖鑫博士為共同第一作者,徐洪周研究員和中國海洋大學周春教授為共同通訊作者,中國海洋大學田紀偉教授為合作作者。
“挑戰(zhàn)者”深淵是世界上最深的深淵海溝。來自南大洋的低層繞極深層水(LCDW)經(jīng)由這一關鍵樞紐侵入雅浦海溝和菲律賓海盆(圖1),從而對局地環(huán)境產(chǎn)生重要影響。由于極端深度環(huán)境下采樣十分困難,目前仍不清楚“挑戰(zhàn)者”深淵的LCDW輸送和深層環(huán)流結構。為了探究上述科學問題,研究室聯(lián)合中國海洋大學深淵研究團隊在“挑戰(zhàn)者”深淵布放了萬米級潛標陣列進行長時間流速觀測(圖2上)。通過分析海流數(shù)據(jù),研究發(fā)現(xiàn)“挑戰(zhàn)者”深淵3600米以深存在三層環(huán)流結構,自上而下分別為西向流、氣旋式環(huán)流以及反氣旋式環(huán)流(圖2下)。西向流在夏季轉為東向,表明深海盆之間存在雙向連通性,而氣旋式環(huán)流和反氣旋式環(huán)流則相對穩(wěn)定。結合潛標觀測、數(shù)值試驗和前人發(fā)現(xiàn)的分析結果表明,該環(huán)流結構是由LCDW入侵、局地特殊地形以及底部強湍流混合共同作用而形成。其中,底部強湍流混合在驅動反氣旋環(huán)流方面起到關鍵作用。
萬米級潛標觀測陣列的布放和回收工作得到了中國海洋大學“東方紅2號”和深海所“探索一號”科考船全體工作人員的大力支持和協(xié)助,數(shù)值試驗的工作得到深海所公共技術中心提供的計算資源支持。
該項研究受國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中國博士后科學基金和海南省科技人才創(chuàng)新項目等共同資助。
論文信息:Jiang Huichang#,Xiao Xin#,Xu Hongzhou*,Zhou Chun*,Philip A. Vetter,Yu Liu,Long Tong,Chen Qi'an,Tian Jiwei. (2024). Three-Layer Circulation in the World Deepest Hadal Trench. Nature Communications,15(1),8949.
原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-53370-7
圖1. “挑戰(zhàn)者”深淵位置和潛標站位置、以及西太平洋深層環(huán)流示意圖
圖2. 深淵潛標觀測陣列(上)和環(huán)流動力結構示意圖(下)
附件下載: