神秘的双重“漩涡”正在海洋中出现

这些稀有的水团在移动过程中可能会捕获小型生物。

科学家们在南部海域发现了一种奇特的现象:相互连接的旋涡,看起来像是在反方向旋转的巨大漩涡。

被称为“涡旋”的旋转水团在海洋中很常见。然而,新发现的成对涡旋比单个涡旋在水中搅动的速度快十倍,并且在水下由一个 U 形涡旋连接。更重要的是,它们能够吞噬微小的海洋生物并将它们运送到很远的距离。研究人员目前正在试图弄清楚这些漩涡是如何形成的以及它们为何表现得如此奇特。

直径可达 60 英里以上的涡旋通常是由更大的洋流中的湍流产生的。“当它们达到一定强度时,它们会自发地开始蜿蜒并分解成涡旋,”英国利物浦大学海洋学家 Chris Hughes 说,他是这项新发现的科学家之一。他表示,涡旋通过混合不同区域的水在海洋中起着重要作用。它们可以搅动通常存在于深层水域的营养物质,并将水输送到跨越数千英里宽的环流(洋流的圆形模式)。这对于将热量从赤道输送到两极附近的水域至关重要。“如果没有涡旋,这真的不可能,”休斯说。

An ocean eddy from above
2011 年 12 月 26 日,NASA 的 Terra 卫星拍摄到的南非附近的一个涡旋,其螺旋形状被浅蓝色的浮游生物群落所突出。涡旋搅动深层水域的营养物质,为浮游生物的繁盛创造了理想条件。NASA 地球观测站图像由 Jesse Allen 制作。

自 20 世纪 70 年代以来,数学家们就提出涡旋可能会相遇并成对移动。研究人员也能够制造出这种现象的微小版本;你甚至可以在游泳池中观察到这些涡旋,它们的形状像烟圈的下半部分。但直到现在,双涡旋从未在野外被发现过。休斯在检查全球海洋表面卫星图像时发现了一个。

“我偶然注意到塔斯曼海(澳大利亚和新西兰之间)有一个小特征,它与周围的区域相比行为非常奇怪,”休斯说。“几乎所有这些涡旋都缓慢向西漂移,但这个小特征却快速向东移动。结果发现这就是那个半烟圈。”

这些烟圈似乎相当罕见。休斯和他的同事 Peter Miller(来自普利茅斯海洋研究所)仔细研究了 25 年的卫星图像,只在澳大利亚附近水域发现了八个,在南非沿海发现了七个。在这些区域,涡旋通常每天移动约一英里;而烟圈每天移动五到十英里,并持续约六个月才分裂。

休斯认为,烟圈异常的速度和方向可能与其两个涡旋之间的平衡有关。在每个烟圈中,一个涡旋中心有一个像普通漩涡一样的洞。另一个则在中间有一个凸起的水团,并向相反方向旋转。普通涡旋中的凹陷或凸起会产生一个扰动,推动周围的水,限制其速度。“如果你有成对的它们在一起,那就可以相互抵消,”休斯说。“不像标准涡旋那样有质量向西移动。”

当两个方向相反的涡旋碰撞时,可能会形成烟圈。或者在其他情况下,一个涡旋可能在海岸线附近形成,那里的摩擦力会减缓一些搅动的水,直到它开始向相反方向旋转。休斯说,这似乎就是东澳大利亚洋流附近发生的情况,尽管烟圈为何没有出现在许多其他海岸附近有强大洋流的地方尚不清楚。

除了在《海底总动员》中短暂出现外,东澳大利亚洋流还以其与周围水域不同的水温等条件而闻名。在该洋流中形成的涡旋也与众不同。

“如果它们成对出现,它们就会横跨整个塔斯曼海,并携带相同的性质,”休斯说。“你会得到一些特别的水团,那里的生物和条件与周围区域完全不同。”

他认为,烟圈甚至可能捕获微小的海洋生物并将它们运送到遥远的海域,同时还会吸引更大的动物。“很有可能,某些种类的鱼群会因为这些特殊条件而追随这些涡旋,”休斯说,他于 12 月 4 日在《地球物理学研究快报》上发表了研究结果。“鱼类实际上会主动选择追随涡旋,因为涡旋中有它们需要的东西。”

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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