热带气旋和深海，对海平面和温跃层的隐藏影响

热带气旋对海洋的物理和生物特性有着深远的影响，其中上层海洋对热带气旋的响应，例如海面温度的变化、垂直混合和营养动态等，已有详尽的记录，但人们对深海对这些风暴的线性响应了解甚少。最近的一项研究集中于热带气旋如何引起深海的垂直位移和海洋特性的变化，这突出表明有必要探索深海对这些强烈大气现象的响应动态。

热带气旋及其对海洋的影响

热带气旋是一种大型旋转风暴，可对大气和海洋产生巨大而深远的影响。当这些风暴经过海洋时，它们会通过风应力和压力变化对水体的上层施加巨大的力量。热带气旋的强风会诱发表面洋流，从而引起海洋的显著上升和下降。这会导致热量、盐度和营养物浓度的垂直分布发生变化。这些影响通常在海洋上层最为明显，但它们的影响范围比最初想象的要深。

在深海层面，气旋会产生大规模的正压（水平）和斜压（垂直）压力异常，并向下传播。这些压力异常是由风驱动的海洋表面应力产生的，会影响深海洋流和环流，尤其与在全球气候调节中发挥关键作用的热盐环流相关。

深海是指200米以下延伸至海底的海洋层。这些区域的动态通常比海面低，洋流速度较慢，热层和盐度层更稳定。然而，热带气旋的通过可能会破坏这种稳定性，特别是通过气旋引起的混合机制。当气旋在海洋上空移动时，风应力与水面之间的相互作用会产生上升流（更深、更冷的水上升到海面）和下降流（较暖的表面水下沉到深处）。

最近的研究表明，深海对移动热带气旋的响应涉及线性柱状上升和下降流模式，受气旋旋转引起的风卷影响，这种上升和下降流结构影响深海的热场和盐度场，导致深海热量和水团特性分布发生变化。

有趣的是，深海响应的规模和范围取决于各种因素，包括气旋的大小、速度和强度。例如，更大、更强烈的风暴有可能造成更深、更广泛的混合，这可能会对海洋特性和海洋生态系统产生长期影响。

新的研究发现

为了探索移动的热带气旋对深海的影响，研究人员通过求解每个垂直模式的时间和水平结构的方法求解了线性连续分层模型。

研究发现，正压模式（整个水柱的均匀密度响应）是深海对热带气旋风的主要响应方式之一，由于热带气旋风产生的气压异常，移动的热带气旋后会出现永久性的海平面下降。这种海平面下降在气旋过后很长时间内仍会持续，下降程度取决于气旋的强度和大小。

风暴过后，海洋不会立即完全恢复到气旋前的状态。较深层的压力异常可能持续数天至数周，然后才恢复到基线水平，这意味着热带气旋可能会对热量输送和环流等海洋过程产生持久影响。

海洋对气旋压力场的响应的水平范围取决于气旋的大小和移动速度。在深度方向，虽然上层海洋（0-100米）对气旋强迫最为敏感，但影响可以延伸到更深的地方，研究显示，风暴引起的下沉和上浮现象影响海洋深层，可达1000米或更深。

气旋会诱发洋流围绕气旋路径逆时针旋转，在较深的海洋层中速度可达0.1-0.2米/秒，这些改变的洋流会影响营养物质的输送，并可能导致局部海洋生产力的变化。

研究结果表明，深海对移动热带气旋的线性响应对深海环流和混合过程具有重要意义，这些变化会影响海洋热含量、营养物分布和长期气候动态，热带气旋可以有效改变大面积和深度的深海洋流和热结构。

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？

较大的气旋是否能够产生更深的海洋混合？这些因素如何影响深水特性，如盐度、温度和氧气浓度？

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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