海水有了新定義

為了更好地模擬鹽度和洋流,海洋學家採用了一項新的國際標準來衡量海水

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海水遠比水和氯化鈉的簡單溶液複雜得多。正如研究人員在過去一個世紀中發現的那樣,它是一種高度多變的混合物,其特殊的組成會對從珊瑚到洋流的一切事物產生重大影響。

為了確保對全球最大水體的監測和建模保持準確性,聯合國教科文組織政府間海洋學委員會(IOC)已採用新的海水官方定義。今年早些時候釋出的一份報告 [pdf] 詳細介紹了用於跟蹤不斷變化的海況的更新方法。

歷史上,海洋學家根據海水的鹽度來定義海水,他們透過測量水的電導率來推斷鹽度。這些測量資料在 PSS(實用鹽度標尺)上進行跟蹤,有助於為全球提供標準化的資料集,從而實現更精細的地圖繪製。

但在 20 世紀 70 年代,研究人員 Peter Brewer 和 Al Bradshaw 注意到,深海水(鹽濃度較高)的行為與來自標準北大西洋地表水(鹽與水的比例為 35 比 1,000)的樣本的行為不太相同。

因此,他們尋求邁阿密大學羅森斯蒂爾海洋與大氣科學學院海洋和物理化學教授 Frank Millero 的幫助,以找到一種更好的方法來衡量世界海水。Millero 和其他人,包括數學家和物理學家 Rainer Feistel 以及澳大利亞天氣和氣候研究中心的 Trevor McDougall,著手製定標準指南,以便更準確地評估鹽度。

非營利組織地球與空間研究(ERS)的資深科學家 Gary Lagerloef 說,為了保持資料一致性,樣本仍將使用電導率(透過仔細校準的儀器)進行測量。他解釋說,只有在記錄測量結果後,才會使用新的計算方法對其進行校正。

新的定義並不僅限於校正後的鹽度水平。它還考慮了其他關鍵特性,例如熱容量和焓(由系統的溫度、壓力和成分決定的能量)。Millero 將這個新的海水方程稱為“黑匣子”,研究人員可以在其中輸入鹽度值、採集位置和深度,從而獲得關於該區域水特性的更準確資訊。“這對建模者來說更有用,因為一切都構建在一個方程中,”Millero 說。這將使他們能夠更清楚地瞭解海洋混合發生的位置,從而可以更準確地建立洋流和氣候模型。

“從長遠來看,這將非常重要,”領導 NASA 水瓶座衛星任務以從太空測量海洋鹽度的 Lagerloef 說。“這是一個小的修正,”他說,但“海洋對其熱含量和化學性質引發的非常細微的密度變化做出反應。”

新的計算方法甚至被證明在高溫下也能保持穩定,並且已經應用於工業領域。新指南計劃於明年在研究領域生效。

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