佛羅里達州立大學和佛羅里達農工大學的研究人員是一個國際團隊的成員，該團隊已經確定了赤道海洋在通過稱為海洋混合的過程預測氣候變化影響方面發(fā)揮的關鍵作用。

該團隊為期三年的研究結果已發(fā)表在《通信地球與環(huán)境》雜志上.

“準確預測主要洋流的路徑對于預測海洋氣候以及隨后的整個氣候是必要的，”FSU 海洋與大氣預測研究中心和 FAMU 的研究員徐晨說。“赤道附近有如此強烈的水交換，它應該適用于廣闊的赤道海洋的所有部分。”

海洋是科學家了解氣候變化的基礎。在基本層面上，海水從大氣中吸收大量的二氧化碳和熱量。但是海水的混合——風、潮汐、冷卻和變暖產生的機械力導致的鹽度、營養(yǎng)物質、氣體和溫度等性質的變化——會影響碳和熱量的吸收以及大范圍的海洋氣候。

海洋混合主要在水面進行了研究，因為表面與大氣中發(fā)生在其上方的天氣事件相互作用，例如熱帶氣旋。然而，這項研究是同類研究中的第一項，揭示了存在于海洋表面和已知邊界之外的關鍵混合路徑。

Chen 與 Pierre Welander 海洋學和環(huán)境科學教授 William Dewar 以及中國科學院的合作者使用聲學多普勒電流剖面儀和電導率、溫度和深度傳感器等儀器來記錄海水溫度、鹽度水平、速度和整體運動.

“最近的其他研究提出了大規(guī)模洋流直接驅動海洋混合的途徑，但他們的結果表明，這些途徑僅限于海洋表面或地形邊界，”陳說，他在研究時曾在杜瓦的指導下擔任博士生始于 2018 年。“我們的研究提供了第一個觀察證據和數值驗證，證明了遠離地表和邊界的關鍵混合路徑的存在。”

Chen 作為 COAPS 的博士后研究員繼續(xù)進行這項研究，目前仍在受禮節(jié)性預約在那里進行研究，他使用麻省理工學院的大氣環(huán)流模型驗證了數據，這是一種解決海洋或大氣中發(fā)生的運動方程的數字代碼。

如果地下海洋混合強烈，則較大的洋流可以消散、分裂并轉變?yōu)椴煌较虻妮^小洋流，而弱混合則允許洋流繼續(xù)前進。研究中發(fā)現的海洋混合強度與厄爾尼諾-南方濤動有關，這是一種影響大氣環(huán)流并決定全球溫度和降水的年度氣候模式。

在這項研究中看到的混合類型之前曾在黑潮附近觀察到，黑潮是日本近海的一股強烈洋流，對亞洲氣候產生強烈影響。

研究中觀察到的地下混合可能發(fā)生在赤道附近，因為赤道兩側水域的物理性質自然不同。這個強烈相互作用和混合的區(qū)域在海洋表面以下 200-400 米之間延伸。因為海水的實際混合極其困難，所以任何促進混合的機制都是有用的。較淺的水域不容易與較深的水域混合，因此這種垂直混合是一個重要的觀察結果。

“地表以下混合的能量沒有地表那么多，但由于赤道占據了海洋的很大一部分，基于能量的影響很小的東西會產生更大的影響，因為廣闊的地區(qū)，”杜瓦說。“了解這些較大洋流的流動對于創(chuàng)建更準確的海洋模型至關重要。”

該團隊的下一步工作是調查赤道海洋其他部分的混合情況以及與 ENSO 的特定聯系，ENSO 是全球天氣的關鍵指數，表明厄爾尼諾現象或拉尼娜現象是否會每年回歸。拉尼娜是厄爾尼諾現象中較冷的對應物，兩者之間的模式往往每兩到七年發(fā)生一次變化。

中國科學院海洋研究所的周輝領導了這項研究，其他貢獻者包括青島海洋科學與技術試點國家實驗室、北京應用氣象研究所、地球信息工程國家重點實驗室的研究人員在西安，Laboratoire de Glaciologie et Geophysique de l'Environnement，和斯克里普斯海洋研究所。

該研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導研究計劃、國家自然科學基金委、國家自然科學基金委和法國研究部的資助。