什么是“中尺度涡”?

来源:智汇海洋   发布时间:2016-10-09 10:06:15 

中尺度涡

 

中尺度涡,是海洋中的一种涡流,各大洋中到处都有这种涡流的存在,完全没有这种涡流的海域倒是很难找到的。它们与海洋中大而稳定的环流相比,是个局部,并不显眼;但是,它与人们用肉眼看得见的近海水旋涡相比,就显得非常之大了。所以,人们称这种涡流为“中尺度涡”。大洋中尺度涡的发现使人类对大洋环流认识的一个突破性进展,它改变了人们对海流的传统看法。

 

它的旋转速度一般都很大,并且一面旋转,一面向前移动。它的移动方式很像台风,而且有很大的动能。有人估计,这些中尺度涡的动能,占据了整个海洋里大、中海流动能的90%以上。

 

发现历程

 

20世纪60年代以前,由于缺乏精密的海洋观测手段,人们只是通过一些物理现象的观测,发现了大洋中的表层环流,并建立起风生海流的理论。然而,根据这种理论,还不能绘制出更为准确的大洋海流图,对于具体海流的动力及能量交换关系,难以作出令人信服的评价。于是,人们开始借助新的探测手段,去深入研究认识大洋环流。特别是利用人造地球卫星来观测海洋,使人们获得了许多过去无法了解的资料,从而不断改变以往对海流的认识。尤其是大洋“中尺度涡”的发现,曾一度使海洋学家们瞠目结舌,传统的风生海流理论因此遭到了巨大的挑战。

 

1958年,英国海洋学家斯罗毕为了研究海流,设计了一套用声学追踪在大洋中一定水层自由漂浮的“中性浮子”系统,对湾流区域的底层流进行测量。按照人们通常的看法,湾流区域内的海流是一支稳定、宽广的缓慢海流,海流速度在每秒1厘米左右。可是,用这套系统测得的结果使他大吃一惊:那里的海流比他所预想的要大10多倍,而且在短短的10多千米距离之内,海流的流向竟出现完全的相反方向;同时,在1个月左右的时间里。那里的海流还显示出相当大的时间变化。他的这个发现震惊了海洋学界。为了进一步对这种意外的发现作更详细、更广泛的研究,1979年,前苏联的海洋科学家在大西洋的一个涡流海域进行调查,经过半年的观测,所获得的海流资料也使研究人员大惑不解。原来以为,在这一海域海流的平均流速不会很高,只有每秒几毫米;然而,实测的海流流速高达每秒10多厘米,而且是涡流状的海流,其直径为100千米,存在的时间有好几个月。后来,美国科学家在海洋调查中观测到了同样的结果。科学家们用传统的风生海流理论是无法解释这种现象的。那么,这究竟是为什么呢?

 

1973年,美国耗资数10亿美元发射了“天空实验室”。这个航天器对人类认识海洋作出了重大贡献。卫星首先拍摄到了大西洋西部热带海域水流中的大涡流。这个大涡流纵横6080千米。同时,这个涡旋的海水运动方式也很有特点,冷的海水从100多米深处向上涌升,将海底许多营养物质带到海面,于是,在这个大涡流的海域中形成一个很好的渔场。“天空实验室”在其他海域也发现了类似的涡旋。例如,在南美洲的西海岸、澳大利亚东部和新西兰一带、非洲东岸和太平洋中部的夏威夷群岛等地附近海域,以及在印度洋西北地区、南中国海海域,都能见到这种涡流。人们将拍摄到的各大洋涡流资料带回地面,交给海洋学家们进行分析研究。

 

人们得出这样的结论:在世界各大洋中,到处都有这种涡流的存在,完全没有这种涡流的海域倒是很难找到的。同时,人们还发现,这些涡流的厚薄、大小不一,旋转的方向,有左有右,涡流中心区的海水温度,有冷有热。总之,大洋中的涡流形形色色,各式各样。这许许多多的涡流,直径从几十千米到数百千米,存在的时间,短的几十天,长的在半年以上。它们与海洋中大而稳定的环流相比,是个局部,并不显眼;但是,它与人们用肉眼看得见的近海水旋涡相比,就显得非常之大了。所以,人们称这种涡流为“中尺度涡”。大洋中尺度涡的发现是近几十年对大洋环流认识的一个突破性进展,它改变了人们对海流的传统看法。

 

发生原因

 

尽管中尺度涡这种海洋自然现象的发生、发展、消失等问题使众多的海洋科学家们感到困惑不解,但是,大洋中表层海流弯弯曲曲的运动方式,似乎都与此有着密切的关系。如果海流的弯曲度过大,也许会与母体海流脱离,形成一个独立的涡流,就像台风那样,一面旋转,一面向前运动。例如,19742月,一个湾流主轴在哈特拉斯角近海处形成了7个涡流,其中有4个暖涡流在主轴北面陆坡海域,3个冷涡旋,则是逆时针方向旋转。

 

发现意义

 

使传统的大洋海流理论受到挑战。人们可以提出这样的疑问:传统的埃克曼的漂流学说还能继续成立吗?过去的大洋海流图向人们显示,大洋中的环流是由几条大海流组成的。在环流中部,则是平均流速仅有每秒1厘米左右甚至更小的弱流区。而大量“中尺度涡”的发现,使人们认识到,大洋里决不只是几个简单的环流,弱流区也不是想像的那样平静。这就是说,大洋环流的结构可能更复杂。而且,人们还发现,充斥于海洋中的这许许多多的涡流,与大洋环流之间有着强烈的相互作用,因此不能忽视涡对环流的影响。假如这些涡流也像大气中那样由斜压不稳定因素引起,则大洋环流有可能由中尺度涡所维持。这就是从根本上修正了风生环流的观点。……查看原文:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyMTM0ODg5NQ==&mid=2247484814&idx=1&sn=16c1404320b7c4e47a7a4b5155327e19&chksm=e83f50fedf48d9e883cfece79bfef7aba76164fee957a963c5651ed0904a0852f439708f7689&mpshare=1&scene=1&srcid=1009CtCgTEAG25HIj6FzQcLK#rd

Copyright © 2004-2014 hycfw.com Inc. All Rights Reserved. 山东海洋网络科技有限公司 版权所有
用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈
x