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赫尔大学科学家研究揭示了海底洋流远距离流动的奥秘

时间:2019-03-28来源:HullChina
 

最先进的2.4吨7米的潜水式海洋机器人(AutoSub III)

由赫尔大学能源与环境研究所的Rob Dorrell博士领导的一个科学小组,已经发现了巨大密度驱动的潜流是如何能够进行深海数千英里流动的。

在发表在《自然通信》杂志上的研究结果中,研究小组通过新的海洋机器人技术收集的详细流量测量数据与流体动力学的最新进展相结合,在理解上进行了范式转换。

结果表明,尽管在海底形成了数千英里长的壮观水道,但在某些情况下,先前关于水下河流密度驱动流的理论是有缺陷的,相反,这些水流与行星大气中的喷射流更为相似。

以前的理论由于难以测量这些典型的深海高能间歇流而受到限制,这意味着过去对密度驱动流动力学的研究主要基于有限尺度的实验室和数值模型。

因此,研究小组调查了由从地中海溢出的浓盐水经博斯普鲁斯海峡流入相对新鲜的黑海的连续密度驱动流。密度驱动的水流集中在海床上的一条河道中,每秒输送22000立方米的水,其流量与地球表面最大的10条河流相当。

黑海流为研究海底密度驱动流的动力学提供了一个独特的自然实验室。该团队首次在距海底5米以内的深海密度流中,以每小时10公里的速度驾驶一台最先进的2.4吨7米的潜水式海洋机器人(AutoSub III),对密度驱动的水流进行了前所未有的详细测量。

主要作者Dorrell博士说:“现场测量代表了一个真正的步骤变化,因为新的细节表明,大规模的混合过程推动了流程中的自我组织。自组织的出现,从混乱的湍流运动,是令人着迷的,操作与预想的增加熵的概念,并显示了比以前所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。”

来自利兹大学地球与环境学院的项目首席研究员杰夫·皮卡尔教授说:“这些深海通道是地球上一些最不被理解的自然系统。尽管它们在通过深海海底运输碳、营养和热量方面发挥着重要作用,但火星上的河道比密度驱动的水流更受关注。我们的研究首次解释了这些巨大的水流如何能够穿越如此遥远的距离。提高我们对这些流动巨大力量的认识,将有助于我们更好地保护横跨深海基础设施的重要大陆。”

国际研究团队包括来自利兹大学和南安普顿大学、中东技术大学和伊斯坦布尔技术大学以及英国国家海洋学中心(NOC)的同事。他们的研究结果对于预测这些流量可能对关键的海底基础设施造成的实际危险风险至关重要,例如海底电信电缆,它承载了全球95%的互联网流量,以及石油和天然气管道。

 

 

黑海密度驱动流的海底通道

黑海密度驱动流的海底通道

 

 

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