海洋中的漩涡扼杀威力如何？堪比每20分钟引爆一颗原子弹

　　这张由博士生Shikhar Rai根据卫星数据绘制的地图，用蓝色标示了发生漩涡扼杀现象而导致动能净损失的海洋区域。黑色区域指具有季节性或永久性覆盖冰层的陆地和海洋。
　　由风能驱动的洋流是地球气候的主要调节器。通过将热量从赤道转移到极地地区，它使我们的星球变得具有生物宜居性。然而，此前的大尺度模型未能准确地解释风对海洋中＂中等规模漩涡＂（mesoscale eddies）的影响，而这种结构是海洋最活跃的组成部分。这些直径从5万米到50万米不等的环形洋流对于墨西哥湾流等更大规模洋流的运动轨迹至关重要。
　　在《科学进展》杂志日前刊发的一篇论文中，美国罗切斯特大学和洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员首次记录了驱动大型洋流的风如何对直径小于260千米的漩涡涡流产生相反作用，从而导致一种被称为漩涡扼杀（eddy killing）的现象。他们还首次直接测量了漩涡扼杀现象的总体影响——持续损失500亿瓦的动能，相当于全年每20分钟就引爆一颗广岛原子弹。这篇论文的作者之一、罗切斯特大学机械工程学副教授Hussein Aluie介绍道：＂我们第一次能够在不做假设的前提下，借助卫星的直接观测结果来解开漩涡扼杀之谜。＂
　　据Aluie回顾，自20世纪80年代末以来，科学家们就基于理想化的模型推断出了漩涡扼杀现象。借助形象思维，人们很容易理解该现象的基本概念：一个漩涡就像一个顺时针或逆时针旋转的圆。然而，任何掠过漩涡的风只会朝着单一方向移动，从而促进圆形的一半（至少部分）朝同一方向移动，同时对另一半的运动形成阻碍。想象一下，在一辆行驶的汽车旁边骑自行车朝同一方向行进，就好比风吹过漩涡中与之运动方向相同的部分；反之，当骑自行车经过一辆反方向行驶的汽车时，两者速率上的差异就会成比例地缩小许多，就像风推动漩涡的另一半时一样。速率上成比例的差异解释了涡流遭受的净扼杀效应，也导致风从中提取能量。
　　Aluie解释：＂一方面，风使海洋移动；但在另一方面，它同时也‘扼杀’了海洋中最具活力的部分。所以，这是有悖直觉的。之前，人们由于使用了错误的工具，从来没能直接测量出这一现象。＂
　　Aluie表示，不仅有关影响漩涡扼杀的因素还有许多问题有待解决，涡流在海洋洋流、热流、盐浓度、营养物质和海洋生物上升流等方面的重要性也疑团重重，因此，运用一种好工具十分重要。这篇论文中展示的新方法则有望用于解开这些谜团。
　　编译：朱明逸 审稿：西莫 责编：陈之涵
　　期刊来源：《科学进展》
　　期刊编号： 2375-2548
　　原文链接： https://phys.org/news/2021-08-effect-eddy-oceans-longer-guesswork.html