海洋是地球上最大的太阳能收集器。它所能储存的热量是由其复杂的环流所调节的，这种环流跨越从米到数千公里的广泛空间尺度。南极绕极流绕南极洲环流，连接大西洋、太平洋和印度洋。它是我们气候系统中最重要的洋流之一，因为它促进了其所连接海洋之间的热量和其他性质的交换。但是，目前还不完全了解洋流是如何将热量，特别是从海洋顶层垂直地传递到底层，反之亦然。南极绕极流速度很快，并会产生很多涡旋，类似于直径在30~125英里（50~200公里）之间的大气风暴。它还跨越了13000英里（21000公里），穿过世界上一个特别偏僻和不适宜居住的地区，使它成为科学家们观察和测量的最困难的海流之一。但这可以通过一只带有传感器的海豹来完成。
这只海豹装备了一个专用传感器，在长达3个月的航行中游过3000英里（4800公里）的距离，其中大部分是在南极绕极流湍急、涡流丰富的水域活动。海豹队在此期间每天在550~1090码（500~1000米）的深度下潜80次。因此，它收集了一系列连续的数据，这些数据为我们提供了一个新的视角来分析，在这个波动区域，热量是如何在海洋各层之间传递的，也使我们更接近于了解海洋能够吸收多少来自太阳的热量。在这里，研究者们使用卫星和南极绕极洋流现场观测相结合的方法来诊断海洋垂直热传输过程。
海洋表面的卫星数据显示了涡旋在海流中的位置以及海豹游过的涡旋。在分析组合数据集时，科学家们特别注意到较小的海洋特征在垂直热传输中所起的作用。一般来说，这些中尺度涡旋推动了小尺度锋面的产生，类似于大气中冷暖锋面的密度突然变化。分析发现，这些锋面明显伸入海洋内部约500米位置，而不仅仅是许多研究结果表明的表层，它们在垂直热传输中发挥了积极作用。这些锋面就像导管一样，将大量热量从海洋内部带回海面。而大多数的模拟研究表明，在这种情况下，热量会从地表传递到海洋内部，但根据海豹提供的新观测数据发现情况并非如此。在经典的模式中，小于20 km的精细海洋尺度被认为是从地表到海洋内部的显著向下热传输的驱动力，从而增加了海洋的热吸收。在自然过程（如蒸发和降水）开始冷却之前，海洋表层只能吸收有限的热量。当深海锋面向地表输送热量时，这种热量会使表层升温，并更接近其热量阈值。所以本质上，在这种动力存在的区域，海洋是无法吸收太阳的热量。目前的气候模型和那些用来估算地球热量收支的模型并没有考虑到这些小尺度海洋锋的影响。与经典模式不同的是，这些亚尺度锋面驱动了从海洋内部到地表的异常向上热输运，其对垂直热输运的贡献大于其他贡献，其大小与海气通量相当。对这些小尺度锋面的不准确描述可能大大低估了从海洋内部传回到地表的热量，因此可能高估了海洋可以吸收的热量，这可能对我们的气候和海洋通过吸收大部分热量抵消全球变暖影响的作用具有重要意义。这种现象也可能出现在其他常见涡旋的海洋动荡地区，包括大西洋的湾流和北太平洋的黑潮延伸。
相关论文链接：https://www.nature.com/articles/s41561-019-0489-1
（郭亚茹 编译；於维樱 审校）
