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近日，深海所海洋環(huán)流觀測與數(shù)值模擬研究室聯(lián)合中國海洋大學三亞研究院在Nature子刊《Nature Communications》在線發(fā)表了題為"Three-layer circulation in the world deepest hadal trench"的研究論文。該研究基于萬米級深淵潛標觀測陣列，首次發(fā)現(xiàn)“挑戰(zhàn)者”深淵深層三層環(huán)流結(jié)構(gòu)，并揭示環(huán)流結(jié)構(gòu)的形成機制；該研究發(fā)現(xiàn)對研究深淵物質(zhì)輸運、沉積過程以及物種遷徙具有重要的參考意義。江會常博士為論文第一作者，中國海洋大學肖鑫博士為共同第一作者，徐洪周研究員和中國海洋大學周春教授為共同通訊作者，中國海洋大學田紀偉教授為合作作者。

“挑戰(zhàn)者”深淵是世界上最深的深淵海溝。來自南大洋的低層繞極深層水（LCDW）經(jīng)由這一關鍵樞紐侵入雅浦海溝和菲律賓海盆（圖1），從而對局地環(huán)境產(chǎn)生重要影響。由于極端深度環(huán)境下采樣十分困難，目前仍不清楚“挑戰(zhàn)者”深淵的LCDW輸送和深層環(huán)流結(jié)構(gòu)。為了探究上述科學問題，研究室聯(lián)合中國海洋大學深淵研究團隊在“挑戰(zhàn)者”深淵布放了萬米級潛標陣列進行長時間流速觀測（圖2上）。通過分析海流數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)“挑戰(zhàn)者”深淵3600米以深存在三層環(huán)流結(jié)構(gòu)，自上而下分別為西向流、氣旋式環(huán)流以及反氣旋式環(huán)流（圖2下）。西向流在夏季轉(zhuǎn)為東向，表明深海盆之間存在雙向連通性，而氣旋式環(huán)流和反氣旋式環(huán)流則相對穩(wěn)定。結(jié)合潛標觀測、數(shù)值試驗和前人發(fā)現(xiàn)的分析結(jié)果表明，該環(huán)流結(jié)構(gòu)是由LCDW入侵、局地特殊地形以及底部強湍流混合共同作用而形成。其中，底部強湍流混合在驅(qū)動反氣旋環(huán)流方面起到關鍵作用。

萬米級潛標觀測陣列的布放和回收工作得到了中國海洋大學“東方紅2號”和深海所“探索一號”科考船全體工作人員的大力支持和協(xié)助，數(shù)值試驗的工作得到深海所公共技術中心提供的計算資源支持。

該項研究受國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中國博士后科學基金和海南省科技人才創(chuàng)新項目等共同資助。

論文信息：Jiang Huichang^#, Xiao Xin^#, Xu Hongzhou*, Zhou Chun*, Philip A. Vetter, Yu Liu, Long Tong, Chen Qi'an, Tian Jiwei. (2024). Three-Layer Circulation in the World Deepest Hadal Trench. Nature Communications, 15(1), 8949.

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-53370-7

圖1. “挑戰(zhàn)者”深淵位置和潛標站位置、以及西太平洋深層環(huán)流示意圖

圖2. 深淵潛標觀測陣列（上）和環(huán)流動力結(jié)構(gòu)示意圖（下）