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在海冰底部捕捉海洋湍流

海洋中的湍流在混合海水以及输送养分、热量和溶解气体方面起着关键作用。海洋湍流的来源多种多样,包括风、洋流、加热和冷却循环等。北冰洋有一个明显的湍流原因:漂浮的海冰。

湍流的精确测量对于理解海洋动力学非常重要。然而,捕捉移动冰下的湍流带来了实际挑战,传统方法无法可靠地测量冰下几米处的湍流。

现在,Fer等人。证明专门设计的仪器可以量化冰海界面1米内的湍流。一个上升的垂直微观结构剖面仪通过冰上的一个洞下降到80米的深度。浮力仪器然后上升,直到它到达冰的底部,测量沿其垂直路径的湍流。

研究人员将这种新仪器用作大型国际北极气候研究多学科漂流观测站(MOSAiC)探险的一部分,其中破冰船R/VPolarstern在北冰洋漂流了一整年,参与者进行了大量研究项目。

在考察期间,研究人员从2020年2月到2020年9月共捕获了167次湍流测量,涵盖了海冰覆盖和漂移的季节性变化,以及风速的变化。他们发现,湍流因冰和天气条件、深度和北冰洋内的位置而有显着差异。

一般来说,在较厚的“浮冰”下,湍流向冰和海水的界面方向更大,随着深度的增加而减少。然而,强风过后,强烈的湍流延伸到冰层以下20米深处。一些测量是在北极中部的开阔水域进行的;这些显示出比在薄冰覆盖下看到的更大程度的湍流。

这些发现以及未来使用类似方法的研究可能有助于加深对北极冰海动力学的理解。例如,它们可以用于改进冰下海洋混合的计算模型。

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