多伦多大学最新研究：确定北冰洋温盐阶梯的机制 | 绿讯

深海中的洋流主要是倚仗密度的差额来驱动，在热带和亚热带海洋，表层海水由于日晒、蒸发导致温度和盐度都比下层海水高。在各个水层内部，温度和盐度是均匀的，而水层之间就会有温度和盐度的跃变，在温度和盐度随深度变化的连线就不是圆滑的，而是呈现像台阶一样的态势，称为温盐阶梯。（thermohaline staircase）。近日，中国生物多样性保护与绿色发展基金会（简称中国绿发会、绿会）海洋工作组获悉一篇关于北冰洋温盐阶梯的机制的研究，现编译如下，供读者参考。

图源：Pixabay/CC0 Public Domain

图片：模拟在北冰洋内形成温盐阶梯结构的温度和盐分变化。图源：Yuchen Ma and W. Richard Peltier

多伦多大学的研究人员已经确定了北冰洋温度和盐度形成阶梯状结构的机制，解决了半个多世纪以来困扰海洋学家和气候学家的一个谜团。该研究有望更清楚地解密气候变化导致北极海冰迅速流失的原因和后果。

研究人员说：“我们发现了一种新的流体动力学不稳定性机制，从而深入了解了由温暖的盐水和较冷的淡水混合而形成的阶梯状结构。”该研究发表于《物理评论-流体》。

“这些结构在20世界60年代末首次被观察到，但它们存在的机制却从未被解释过。”

这些温度和盐浓度阶梯状变化被称为温盐阶梯，在全球海洋的许多地区都很常见。

《物理评论-流体》中报道的研究结果引起了研究界的积极响应，这完全验证了作者在2020年发表于《流体力学期刊》上的分析，该分析记录了这种新的流体动力学的不稳定性。研究通过对一系列北冰洋湍流的直接数值模拟完成，以更好地了解全球海洋环流。

研究人员说：“海洋通常被认为是一个高度混乱和动荡的环境，因此在其中看到如此明确的盐层和热量层令人震惊。”

温盐阶梯的存在极大地促进了热量从海洋流入向上层海冰的流动。因此，了解极地海洋中温盐阶梯的形成过程，对于未来全球变暖预测和为缓解海冰的损失提供了非常重要的信息。

研究人员指出：“在这个全球变暖的时代，一个公认的事实的是，北冰洋海冰覆盖的丧失在这一全球进程中非常关键。虽然温盐阶梯的形成对北冰洋海冰损失的影响程度还有待量化，但我们可以肯定地说，用于对全球变暖过程进行预测的气候模型的海洋部分目前无法解决楼梯的形成过程。”

该研究建立在之前的研究基础之上，侧重于了解3万到7万年前冰河时代条件下的全球海洋环流。

在之前开发的冰川气候模型中，从寒冷到温暖天气的快速过渡被证明是由北大西洋海冰覆盖的一个广泛的 "洞 "造成的，该洞是由海洋中的热流进入海冰造成的。这种热流的规模是通过假设下面的海洋中形成了一个阶梯来确定的。

参考文献：https://phys.org/news/2022-09-mechanism-responsible-temperature-salinity-staircases.html

编译：Sara

审核：Lucy

编辑：Tommy