顛覆黑潮穩定洋流印象,台大首發現黑潮水層剖面像千層蛋糕

作者 | 發布日期 2019 年 10 月 02 日 16:59 | 分類 環境科學 , 航太科技 follow us in feedly


黑潮是全球第二大洋流,途經菲律賓、台灣、日本等國,也是洄游性魚類喜歡搭乘的超通暢海洋高速公路,過去一直給科研界穩定洋流的印象。然而台大海研所團隊引進水下探測機 Seaglider 觀測太平洋海域,驚訝發現當黑潮區溫度、鹽度不同的水團相遇時不會混合,而是上下交錯層疊,導致黑潮水文剖面看上去像千層蛋糕。

科學家知道黑潮(暖流)流速極快,年平均水溫約 24~26℃,冬季約 18~24℃,夏季則可達 22~30℃;厚約 500~1,000 公尺,寬度 200 多公里,數十年來科研界一直認為黑潮水面下很穩定。

然而由台灣大學海洋研究所所長詹森領導的團隊,利用全台第一具水下探測機 Seaglider 執行「黑潮流量及變異觀測計畫」,卻發現黑潮一點也不沉穩,反而搖擺不定、忽胖忽瘦、時近時遠。

2016 年 12 月~2017 年 3 月期間,可遠端控制的無人水下載具 Seaglider 首次出海跑任務,於東部海域黑潮區進行三角形側線量測,共完成 434 次下潛(~1,000公尺深處)跟上升,航程 2,095 公里,沿途記錄水文、溶氧、螢光(可換算葉綠素濃度)、光背散射等參數。

雖然 Seaglider 最後是被出海捕撈的台灣漁民意外打撈上來、送回海岸巡防機關,團隊去「失物認領」才不至於遺失這台耗資 650 萬元購入的機器,但在這 87 天的旅程中,Seaglider 揭發了黑潮不為人知的秘密。

數據分析發現,當黑潮區 2 個溫度、鹽度互異的水團遭遇時,並不會立即混合成新水團,而是從水團界面上的擾動,藉著複雜的雙擴散過程(Double diffusion),在黑潮橫向截面裡(尤其 500~800 公尺深之間)發展成兩股水團上下交錯層疊的結構,每層水平長度從 10~100 公里不等,層與層的厚度大約 50 公尺。

這種水團層疊現象於北極海、近赤道海域等低流速環境中常可被觀測到,但強流區的相關資料還相當稀少,凸顯出 Seaglider 研究黑潮的科學價值。

此外,傳統方法是用鹽溫深儀(CTD)測繪水文斷面,需要研究員親自搭船出海操作,於 2~3 天內下放 CTD 8 次,常會遇到一個大問題:台灣與日本對台灣東部海域的領土界線曖昧不明,有些地區同時出現在台灣與日本的領土範疇內,詹森回憶笑說,團隊就曾在這些海域中遇到日本海上保安廳的艦艇出面「趕船」,一艘重達 2,700 噸的巡視船緊緊跟在海研 1 號(只有 800 噸)研究船後方,研究人員此時通常必須摸摸鼻子溜回來。

現在改用 Seaglider 無人水下載具進行觀測,至少研究人員不用再灰溜溜的快閃了。這篇研究於 8 月 6 日發表在《Nature》系列期刊《Scientific Reports》。

(圖片來源:台大海洋研究所提供)