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“挑战者”深渊环流动力学研究取得重要进展

文章来源:江会常  |  发布时间:2024-10-22  |  【打印】 【关闭

近日,海洋环流观测与数值模拟研究室徐洪周研究员团队在国际期刊《Nature Communications》在线发表了题为"Three-layer circulation in the world deepest hadal trench"的研究论文。该研究基于万米级深渊潜标观测阵列,首次发现“挑战者”深渊深层三层环流结构,并揭示环流结构的形成机制;该研究发现对研究深渊物质输运、沉积过程以及物种迁徙具有重要的参考意义。江会常博士为论文第一作者,中国海洋大学肖鑫博士为共同第一作者,徐洪周研究员和中国海洋大学周春教授为共同通讯作者,中国海洋大学田纪伟教授为合作作者。

“挑战者”深渊是世界上最深的深渊海沟。来自南大洋的低层绕极深层水(LCDW)经由这一关键枢纽侵入雅浦海沟和菲律宾海盆(图1),从而对局地环境产生重要影响。由于极端深度环境下采样十分困难,目前仍不清楚“挑战者”深渊的LCDW输送和深层环流结构。为了探究上述科学问题,研究室联合中国海洋大学深渊研究团队在“挑战者”深渊布放了万米级潜标阵列进行长时间流速观测(图2上)。通过分析海流数据,研究发现“挑战者”深渊3600米以深存在三层环流结构,自上而下分别为西向流、气旋式环流以及反气旋式环流(图2下)。西向流在夏季转为东向,表明深海盆之间存在双向连通性,而气旋式环流和反气旋式环流则相对稳定。结合潜标观测、数值试验和前人发现的分析结果表明,该环流结构是由LCDW入侵、局地特殊地形以及底部强湍流混合共同作用而形成。其中,底部强湍流混合在驱动反气旋环流方面起到关键作用。

万米级潜标观测阵列的布放和回收工作得到了中国海洋大学“东方红2号”和深海所“探索一号”科考船全体工作人员的大力支持和协助,数值试验的工作得到深海所公共技术中心提供的计算资源支持。


论文信息: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.

原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-024-53370-7

图1. “挑战者”深渊位置和潜标站位置、以及西太平洋深层环流示意图

图2. 深渊潜标观测阵列(上)和环流动力结构示意图(下)

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