广阔的亚热带海流旋回占全球上层海洋有机碳输出绝大部分,在全球深海储存有机碳方面发挥着主导作用。由于大规模的海洋环流将富含营养的海水推向海洋深处,因此生物生产力受到表层营养物质的限制。在亚热带海流旋回内部,垂向混合和富含营养的水进入透光层,维持了该地区的生产力,从而阻碍了底层的能量供应。几十年来,亚热带环流的营养补给模式和生物生产力的长期维持一直是一个难题。
近日,一篇发表在《美国科学院院报》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)的论文,通过物理海洋和生物地球化学全球涡流模拟,量化了沿密度表面和跨密度表面的营养再补给机制,包括难以观测的涡流尺度运动的贡献。结果发现:中尺度涡旋(10至100公里)通过沿密度表面时变运动,将营养物质从环流的浅侧翼输送到再循环内部。亚光层最终被这种中尺度涡旋输送和下沉粒子的再矿化以近似相等的贡献补充。中尺度涡再补给在整个亚热带地区的低温跃层中最为重要,但在环流内部的所有深度上都占主导地位。营养物质沿密度表面的横向湍流输送基本上补充了底层能量。这种包括垂直和横向运输的营养接力,最终为生物生产提供养料,并维持亚热带地区相关的碳固存。(李亚清 编译)