热带气旋和深海，对海平面和温跃层的隐藏影响

热带气旋可对大气和海洋产生巨大而深远的影响，当它们旋经过海洋时，会通过风应力和压力变化对水体的上层施加巨大的力量，从而引起海洋热量、盐度和营养物浓度的垂直分布发生变化。然而，热带气旋对深海的影响鲜有探讨，最近一项新的研究探讨了深海海洋如何响应移动的热带气旋及其潜在机制。

热带气旋对深海的的影响

深海是指200米以下延伸至海底的海洋层，这些区域的热层、盐度层相对稳定，洋流速度较慢。然而，热带气旋的通过可能会破坏这种稳定性，当气旋经过海洋时，会在水柱中产生垂直位移，此时较冷的深层海水会被拉到海面产生上升流，相反，表层水在巨大的压力下被推向深层，就会发生下降流，携带热量并改变温跃层。

最近的一项研究，为了探讨移动的热带气旋对深海海洋的影响，研究采用线性连续分层模型，通过求解每个垂直模式的时间和水平结构，来分析热带气旋对深海海洋的影响。研究将海洋的响应分解为多个垂直模式，包括正压模式、斜压模式等构建三维的海洋响应模型，使用格林函数来解析热带气旋风应力和压力异常对海洋的响应情况。

研究发现，在正压模式对气压力的响应方面，正压模式主要通过海平面上升来抵消热带气旋的低气压，形成所谓的静力平衡，这种响应在垂直方向上几乎是均匀的，海平面的上升和下降伴随着弱的上涌和下涌；在对风应力的响应方面，正压模式对风应力的响应表现为在热带气旋后方产生的长期性海平面下降，压力异常约为2 hPa，这种响应的水平范围主要由热带气旋核心外部的负风涡度分布决定。

斜压模式的响应方面，斜压模式对风应力的响应主要表现为热带气旋后方的近惯性振荡。这种振荡在垂直方向上表现为一系列的上涌和下涌，斜压模式的上涌和下涌在表层海洋中留下了长期性的冷却效应，导致表层海水的密度增加；而在垂直结构中，斜压模式的响应在垂直方向上表现出柱状结构，特别是在热带气旋后方，上涌和下涌在表层和深层之间存在相位差。这种垂直结构主要由不同垂直模式之间的相互作用决定。

通过分析三维结构的相应发现，热带气旋引发的上涌和下涌在垂直方向上呈现出线性分布，从海底到混合层底部逐渐增强，之后逐渐减弱。这种垂直结构主要由斜压模式的垂直相干性决定；压力异常在垂直方向上主要由正压模式主导，但在表层和深层之间存在反相位的斜压模式响应。表层压力异常主要由海平面下降引起，而深层压力异常则由密度增加引起。此外，在均匀密度海洋中，热带气旋引发的上涌和下涌在垂直方向上表现出类似线性分布的结构。

研究结果表明，正压模式对热带气旋的响应在深海海洋中占据主导地位，这种响应主要表现为海平面的上升和下降，以及对风应力的长期性海平面下降。而斜压模式对风应力的响应表现为热带气旋后方的近惯性振荡，这种振荡在垂直方向上呈现出柱状结构，留下了长期性的冷却效应，此外，斜压模式的响应在表层海洋中表现为压力下降，而在深层海洋中表现为压力上升。热带气旋引发的三维海洋响应结构复杂，垂直方向上表现出柱状的上涌和下涌，水平方向上则表现为近惯性振荡的空间扩展，这些变化主要是由不同垂直模式之间的相互作用决定。

这样研究表明热带气旋引发的压力异常可以传播到海底，但研究人员也指出，未来的研究可以通过更多的海底压力观测数据和数值模拟，进一步探讨热带气旋对海底压力的影响。通过这项研究，我们可以对热带气旋如何影响深海海洋有了更深入的理解，并为未来的海洋动力学研究提供了新的视角和方法。

思考

海洋的分层如何与气旋引起的湍流相互作用，从而影响营养物上升流、深水氧气水平或海洋生态系统？

参考文献：Linear response of deep ocean to a moving tropical cyclone.  doi.org/10.1371/journal.pclm.0000376

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