隐藏的海洋洋流，热带气旋引起的公海下沉流

热带气旋是地球上最强大的自然力量之一，因其对沿海地区、经济和人类生活的灾难性影响而闻名。这些风暴与极端天气条件有关，包括暴雨、风暴潮和破坏性强风。热带气旋对海洋动力有重大影响，比如上升流和垂直混合等过程，虽然这些过程对上层海洋的冷却效应已有充分记录，但由热带气旋引起的下沉流却鲜为人知。

最近的一项研究表明，热带气旋不仅通过将冷水推到地表（上升流）来引起降温，而且还通过下沉流机制在近地表水变暖中发挥作用。这种下沉流是由风暴的大气力量、洋流和海面温度之间复杂的相互作用驱动的，了解这一过程对于提高我们对海洋环流、气候变化以及热带气旋更广泛的生态和气候影响的理解非常重要。

热带气旋与海洋动力

热带气旋以各种方式与海洋相互作用，影响海洋的物理和化学特性，这些影响包括海面温度(SST)的变化、海洋垂直混合以及上层海洋热量和营养物质的重新分布。海洋对热带气旋反应研究最广泛的是上升流，当强风将地表水推开时，就会发生上升流，导致更深、更冷的水上升到海面。上升流可能导致上层海洋显著冷却，这对海洋生物具有重要影响，特别是对海洋食物链基础浮游植物的生产力。

研究中关于热带气旋引起的下沉流，则是由强烈地表风、海洋表面形状和风暴强度的综合作用的结果。气旋的风可以将地表水向下推，增加深层压力，导致水被迫回落。热带气旋的大气动力学与海洋分层之间的相互作用造成了一种情况，即通常的垂直混合（水同时向上和向下移动）被改变。

新的研究发现

一项新的研究分析了2016年至2021年间西北太平洋两个浮标观测到的30次热带气旋事件对上层海洋的响应.观测结果与数值实验相辅相成，以了解下沉流的动态。

研究发现，在热带气旋通过后，在34节风速半径范围内的上升流区域边缘，出现了下沉流，这种下沉流促使水团垂直运动，影响海洋分层和营养物分布。下降流是通过浅混合层深度下明显的暖异常来识别的，其动力学归因于负风应力旋度和洋流引起的汇聚。

虽然热带气旋传统上通过上升流和混合与上层海洋冷却有关，但热带气旋引起的下沉也在海洋热量分布中发挥着至关重要的作用。这种下沉流可导致近地表水变暖，这一过程在以前的研究中较少被强调。

热带气旋引起的下沉流还会影响海洋分层，即基于温度和盐度的水团分层。分层在调节海洋表面和深层之间的气体和营养物质交换方面起着至关重要的作用。当热带气旋引起下沉流时，这种分层可能会被破坏，从而导致营养循环、生物生产力甚至大气热交换发生变化。

具体而言，下沉流可能导致较暖的水被迫深入海洋深处，从而可能减少地表水可获得的热量。这可能会影响海洋的能量平衡，改变海洋与大气交换热量的方式。此外，这种分层破坏可能会影响地表水中营养物质的可用性，从而影响海洋食物链。

下沉流过程的强度不仅取决于热带气旋的强度，还取决于其他海洋因素，例如海洋表层的现有状态和洋流的方向，强洋流可以通过将地表水向下推来增强下沉流过程，而风向可以放大或减弱下沉流的影响。

这项研究发现热带气旋在公海引起的下沉流为我们理解海洋动力学增加了一个重要的维度，这一过程影响海洋分层、营养物分布和生物生产力，对气候建模和海洋生态系统具有更广泛的影响。

思考

哪些特定的大气和海洋条件会促进热带气旋引起的下沉流？不同海洋区域和热带气旋类别的下沉流强度和频率如何变化？热带气旋引起的下沉流会带来哪些生态后果？

参考文献：Chien-Yi Yang, Yiing Jang Yang, Yu-Heng Tseng, Sen Jan, Ming-Huei Chang, Ching-Ling Wei & Chuen-Teyr Terng , Observational evidence of overlooked downwelling induced by tropical cyclones in the open ocean.  Scientific Reports volume 14, Article number: 335 (2024)，doi.s41598-023-51016-0

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