《自然·通讯》：海豹携带传感器完成13万次潜水拼成了南大洋剖面

一项9月4日发表于《自然·通讯》的研究，把2014—2020年南象海豹携带传感器完成的133598次潜水拼成了南大洋剖面。结果显示，尺度不足10公里的亚中尺度运动全年存在，并从海面延伸到至少500米深处。

图1：南象海豹携带小型海洋传感器下潜的概念场景。本地 AI 生成示意图，不对应论文中的具体个体或潜次

图2：研究使用的南象海豹潜水轨迹、区域划分和数据统计，观测覆盖南大洋印度洋扇区。图片来源：Siegelman 等，《自然·通讯》，CC BY 4.0。

南大洋冬季海况恶劣，研究船观测稀疏；卫星能持续看海面，却难以直接取得数百米深的温盐剖面。研究团队给南象海豹安装温盐深记录仪。海豹觅食时反复潜入海中，每次上浮后通过卫星回传位置和剖面数据。

论文把这些潜水按相邻轨迹组成短距离样带，以亚公里分辨率估算横向浮力梯度。133598次潜水覆盖南大洋印度洋扇区，跨越多个季节和海洋动力区域。沿觅食路线移动的海豹，织成了一张高密度、长时间的观测网。

团队还把观测区分成东部、西北部、西南部和南部等区域，再与卫星高度计得到的海表涡动能比较。这样的设计同时保留深度、季节和区域差异，避免把少数剖面平均成一个南大洋数值。论文主图和补充材料共给出15组图版，呈现轨迹、温盐异常、谱分析与季节变化。

研究发现，亚中尺度信号在混合层以下依然明显，至少延伸到500米。它们全年存在，南半球春季，也就是9—11月最强，秋季的3—5月减弱。深层信号随海表中尺度涡动能变化，团队据此提出，它们很可能由较大的海洋涡旋催生。

亚中尺度位于大尺度环流和细微湍流之间，能加强水体上下交换。研究结果提示，南大洋的热量、营养盐和碳输送中，深层细小运动可能承担了比传统稀疏观测所显示的更大作用。相关强度与通量仍需结合更多直接流速观测和模型验证。

“亚中尺度”常指水平尺度约1至10公里、变化持续数小时到数天的海洋结构。它们比大涡旋小，却足以把海表与深层水体连接起来。许多气候模式的网格很难直接解析这一尺度，观测结果可用来检查参数化方案在南大洋的季节和深度分布。

动物平台的价值来自覆盖位置。南象海豹会在冬季、浮冰边缘和远离常规航线的海域持续潜水，恰好填补研究船最难保持连续观测的区域。传感器记录同时受动物路线、仪器精度和数据回传条件限制，适合与卫星、浮标、滑翔机和科考船组合使用。

对气候模型团队，这批数据可以检验模型是否在正确深度和季节产生相近的横向梯度。对极地航次，历史海豹轨迹还能帮助选择值得加密观测的涡旋边缘与季节窗口。海洋动物由此成为移动传感器，深海变化也多了一条连续的测量路径。

这套方法也有清楚的采样形状。海豹会选择自己的觅食路线，数据密度随动物活动而变化；温盐记录能描述水体结构，却不直接给出完整三维流速。研究团队使用滤波和统计方法压低内波干扰，再把结果与卫星产品对照。后续由滑翔机、浮标和研究船补充流速，可进一步估算垂向热量与营养盐输送。

信息源 |

全球海洋科技

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