海洋涡流将极热和极冷输送到充满生命的深海

在陆地上，我们熟悉热浪和寒流。但深海也会经历长时间的冷热交替。海洋热浪和寒流会严重破坏海洋生态系统和珊瑚礁等栖息地。这些极端天气还会迫使物种迁徙或死亡，并导致渔业突然损失。

在今天发表在《自然》杂志上的一项研究中，我们发现，到达海洋暮光区(200 至 1,000 米之间)的热浪和寒流中，几乎有一半是由大型涡流(输送暖水或冷水的旋转流)驱动的。

随着海洋升温，与涡流有关的热浪越来越强烈，寒流也越来越猛烈。这些都对暮光区(世界上最丰富的脊椎动物和地球上最大的迁徙地)的大量生物构成了潜在威胁。

监测深海很困难

温室气体捕获的热量约有 90%进入海洋。因此，海洋热浪来袭的频率越来越高，尤其是在澳大利亚东海岸、塔斯马尼亚岛、美国东北太平洋海岸和北大西洋。

长期以来，研究人员一直依靠卫星测量海洋表面温度来探测这些极端海洋温度事件。表面温度直接受到大气的影响。但在深海，情况有所不同。

卫星无法测量海面下的温度，这使得深海监测变得更加困难。

相反，我们在世界各地的海洋上都设置了一些长期停泊设施——悬浮在深海的测量浮标。这些设施非常有价值，因为它们可以持续记录温度，并让我们能够检测到极端的温度变化。

近几十年来，Argo浮标取得了令人欣喜的进展，Argo浮标是一种机器人潜水员，可以下潜2000米深并浮出水面，同时采集温度和盐度样本。

这两个来源的数据与船舶的传统测量数据相结合使我们的研究成为可能。

涡流内的热波

这些数据为我们提供了跨越三十年的全球海洋的两百万个高质量温度读数或“概况”。我们利用这些丰富的数据揭示了涡流的作用。

海洋漩涡是巨大的涡流环，有时宽达数百公里，深达 1,000 多米。它们非常大，你可以在卫星图像上看到它们。

这些强大的洋流可以将温暖的地表水推向更深的地方，或将深层冷水抬升，从而导致温度的急剧变化。涡流可以传播很长的距离，然后才会消散，并携带较冷或较暖的水体。

通过检查每个温度曲线并将其与同一时间和地点的涡流进行交叉匹配，我们发现了它们在引发深度热浪和寒流中的作用。

这表明，涡流在引发 100 米深水域的海洋热浪和寒流方面发挥了重要作用——尤其是在热带地区以北和以南的中纬度海洋。

东澳大利亚洋流将暖水带到东海岸南部，引发许多涡流。该地区 70% 以上的深海热浪实际上发生在海洋涡流内。

当洋流中的漩涡逆时针旋转时，它们往往会带来海洋热浪，将温暖的海水输送到深海。但当它们顺时针旋转时，它们会将寒冷的深海海水带到更高的地方，带来寒流。

我们发现，与涡流有关的深层极端温度事件在主要海洋边界流中更常见，例如太平洋的东澳大利亚洋流和黑潮洋流以及大西洋的墨西哥湾流。深层海洋热浪也发生在西澳大利亚附近的卢因洋流中。涡流越强，越有可能在更深的海域引发极端温度。

涡流是近一半深海热浪和寒流的主要驱动因素。其他驱动因素包括强洋流和大规模海浪产生的海洋温度锋。

这对海洋生物意味着什么?

日复一日，温室气体捕获的热量流入海洋。

你可能会认为海洋热浪会增加，事实也确实如此。但寒流并没有消失。事实上，随着气候变化，深海的极端高温和低温都变得越来越强烈。

我们的研究表明，涡流会加速海洋热浪的升温速度和寒流的降温速度。总体而言，海洋变暖会导致涡流增强，进而引发更大垂直距离的温度变化。

由于我们可以通过卫星探测海洋涡流，因此可以利用这项研究预测深海热浪和寒流何时可能出现。这将有助于发现哪些生态系统可能遭受极端高温或低温的侵袭，并评估它们会造成何种损害。

这些极端天气影响的海洋层被称为“暮光区”——深度在 200 至 1,000 米之间。这些深度是许多重要鱼类和浮游生物的家园。事实上，这个区域的鱼类生物量比海洋其他部分的总和还要多。一种小鱼——刺口鱼，可能是地球上最丰富的脊椎动物，数量可能达到千万亿——几千万亿。

夜幕降临，大量鱼类、甲壳类动物和其他生物会游向水面觅食，这是地球上规模最大的动物迁徙。白天，许多远洋鱼类会游向黄昏，以躲避鲨鱼、鲸鱼和其他水面捕食者。

漩涡带来的热和冷并不是暮光区的唯一威胁。海洋热浪会导致水中含氧量低，营养物质减少。我们需要找出这些综合变化对暮光区生命构成了什么威胁。

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