三十年前,研究人員在大西洋中發現了本質上是巨大的鹹水湖。這些被稱為“meddies”(地中海舌)的“湖泊”,是輕輕旋轉的水透鏡體,直徑可達 100 公里,厚度達 1 公里。它們漂浮在海面以下數百米處。這些大型溫暖水體來自地中海,應該對海洋中的熱交換以及地球氣候產生影響。但是,研究 meddies 的努力(通常是透過投放直接測量海洋溫度、鹽度和速度的探針)被證明成本太高、頻率太低且分佈太分散,無法揭示 meddies 如何散發熱量。
現在,研究人員已經證明,一種從石油工業改進而來的工具可以快速、高解析度地捕捉 meddies 的快照。這項技術最初用於尋找海底下的石油礦藏,它利用的是聲音反射。勘探船上的勘探人員在海面下發射氣槍;聲波隨後向下傳播穿過海底,並反彈回拖曳式麥克風陣列。聲波返回的時間揭示了它們透過的物質的密度。
水體之間的邊界也具有非常微弱的聲音特徵,石油工業過去將其視為噪聲。但在 2003 年,由懷俄明大學的 W. Steven Holbrook 領導的團隊採用了這項技術,並建立了海洋中密度邊界的意外清晰的聲學影像。海水密度的變化被解釋為其溫度和鹽度的變化。由於這些特性往往是每個洋流所獨有的,因此研究人員可以視覺化洋流鋒面之間的相互作用,就像氣候學家繪製天氣鋒面的邊界一樣。
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從那時起,研究人員分析了舊的石油工業調查,並將可以搭載在海洋學和石油工業考察船上的實驗拼湊起來。西班牙國家研究委員會海洋技術部門的 Valentí Sallarès 領導的一個團隊利用 1993 年西班牙西南海岸的地震勘測資料,在 6 月 14 日出版的《地球物理研究快報》上報告稱,他們以前所未有的細節對三個 meddies 進行了成像。
Sallarès 的地震影像揭示了小至 10 米的“鹽指”和其他混合特徵。“乍一看,人們能夠看到這些東西就令人興奮,”伍茲霍爾海洋研究所的海洋學家 Raymond Schmitt 說。但 Schmitt 表示,他和他的同事仍在努力研究如何解釋 meddies 和其他海洋混合熱點(如水下波浪和洋流邊界)的地震影像。
地震剖面法在海洋學界仍未得到廣泛應用,部分原因是尚未有人釋出地震測量與傳統海洋學測量之間可靠的定量轉換。地震學探測來自聲速變化位置的反射。海洋學探針直接測量水況。Sallarès 希望統一這兩種型別的資料:“第一步是影像,但如果我們無法量化混合過程,我們將一無所獲。”
Sallarès 表示,最近一次專門的地震海洋學考察的初步結果表明,溫度和鹽度值可能比最初認為的更難區分。Holbrook 於四月份在哥斯大黎加海岸附近領導了自己的地震海洋學調查,他在他的研究船上寫道,地震海洋學需要“產生令人興奮且有用的定量結果”,以便海洋學家可以將其視為“他們工具箱的關鍵增強,而不是一種好奇心”。
“我還希望在我們開發必要技術的同時,我們不會耗盡物理海洋學界的耐心,”Holbrook 補充道。來自大西洋兩岸的研究人員將於 11 月在西班牙赫羅納附近聚會,分享近期考察的結果,並討論該領域的下一步發展。
與此同時,沒有人確切知道 meddies 對大西洋混合的貢獻是什麼,但 Sallarès 表示,地震剖面法“是一個清晰的第一眼觀察,並且比海洋學資料能夠提供的更精確。”
注:此報道最初以標題“聆聽混合”發表。