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编译者:liguiju发布时间:Apr 8, 2019点击量:7197 来源栏目:科研动态

国际合作小组近日在《自然通讯》(Nature Communications)上发表了一项最新研究成果,该研究揭示了受密度驱动的大型潜流如何在数千公里的深海流动。这项研究的参与者包括来自英国国家海洋研究中心(NOC)、赫尔大学以及南安普敦大学,土耳其中东技术大学和伊斯坦布尔技术大学等。论文的主要作者是赫尔大学的Rob Dorrell博士,项目负责人是Leeds大学的Jeff Peakall教授。

由于在深海中测量这些通常具有高能量和间歇性特点的流动具有较大困难,因此之前的理论受到了一定的限制,这意味着过去对受密度驱动的流动力学研究主要基于实验室的有限试验和数值模型。该研究团队将最先进的船舶机器人技术与流体动力学最新进展相结合。结果表明,尽管在海底形成了壮观的通道(在某些情况下长达数百公里),但先前关于受密度驱动的水流作为水下河流的理论存在缺陷,相反,这些水流与行星大气中的射流有更多共同之处。

研究小组调查了一组连续受密度驱动的海流,其形成原因是高密度咸水通过Bosphorus海峡从地中海溢出到黑海盐度较低的海水中。受密度驱动的水流通过海底的通道聚焦,每秒输送22000立方米的水,其体积与地球表面最大的河流相当。黑海流动提供了一个独特的自然实验室来研究海底密度驱动流的动态。

该团队能够在海平面以上几米的通道内运行一艘NOC开发的Autosub3机器人潜艇,精细测量流量。该潜艇能够自动运行几个小时,然后带着数据返回水面舰艇,其中包括直接测量的流速和方向。

这项研究结果将有助于进一步理解深海潜流对关键海底基础设施可能造成的潜在危害,例如海底通信电缆(占全球互联网流量的95%以上),以及石油和天然气管道。

NOC的Russell Wynn教授是团队的首席科学家,他收集了大部分的数据。他提到,这项最新研究强调了海洋机器人在推动理解海洋基本物理过程方面发挥的重要作用。NOC海洋自主机器人系统(MARS)团队在充满挑战的条件下坚持不懈,并最终提供了一个数据集,改变了对这些大型潜流的看法。

南安普敦大学的Esther Sumner博士提到,实地测量提供了一个真正的阶跃变化,因为实地数据提供的详细程度表明,这些密度驱动的流具有比先前理解的更高水平的物理复杂性。通过展示水流的自我组织,以及减少与周围水的混合的稳定机制,我们现在能够解释密度驱动的水流到目前为止是如何流动的。

(於维樱 王琳 编译)

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