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近日，海洋環(huán)流觀測(cè)與數(shù)值模擬研究室徐洪周研究員團(tuán)隊(duì)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(wàn)米級(jí)深淵潛標(biāo)觀測(cè)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(jī)制；該研究發(fā)現(xiàn)對(duì)研究深淵物質(zhì)輸運(yùn)、沉積過程以及物種遷徙具有重要的參考意義。江會(huì)常博士為論文第一作者，中國(guó)海洋大學(xué)肖鑫博士為共同第一作者，徐洪周研究員和中國(guó)海洋大學(xué)周春教授為共同通訊作者，中國(guó)海洋大學(xué)田紀(jì)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(lái)自南大洋的低層繞極深層水（LCDW）經(jīng)由這一關(guān)鍵樞紐侵入雅浦海溝和菲律賓海盆（圖1），從而對(duì)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(xué)問題，研究室聯(lián)合中國(guó)海洋大學(xué)深淵研究團(tuán)隊(duì)在“挑戰(zhàn)者”深淵布放了萬(wàn)米級(jí)潛標(biāo)陣列進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間流速觀測(cè)（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(duì)穩(wěn)定。結(jié)合潛標(biāo)觀測(cè)、數(shù)值試驗(yàn)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(qiáng)湍流混合共同作用而形成。其中，底部強(qiáng)湍流混合在驅(qū)動(dòng)反氣旋環(huán)流方面起到關(guān)鍵作用。

萬(wàn)米級(jí)潛標(biāo)觀測(cè)陣列的布放和回收工作得到了中國(guó)海洋大學(xué)“東方紅2號(hào)”和深海所“探索一號(hào)”科考船全體工作人員的大力支持和協(xié)助，數(shù)值試驗(yàn)的工作得到深海所公共技術(shù)中心提供的計(jì)算資源支持。

該項(xiàng)研究受國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)博士后科學(xué)基金和海南省科技人才創(chuàng)新項(xiàng)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(biāo)站位置、以及西太平洋深層環(huán)流示意圖

圖2. 深淵潛標(biāo)觀測(cè)陣列（上）和環(huán)流動(dòng)力結(jié)構(gòu)示意圖（下）