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随着全球变暖,许多额外的热量储存在地球上的海洋,但监控这些热量的大小是一个艰巨的任务。但令人惊讶的是,一些潮汐特征可能会有所帮助。在马里兰州,绿带(绿地),美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心(太空飞行中心)科学家正在开发一种间接测量通过卫星、地球磁场海洋热量的新方法。
潮的磁场
海洋潮汐小波动会导致地球的磁场。群esa卫星可以检测磁场波动,这提供了条件测量海洋热量从空间的大小。Esa的欧洲太空卫星群,海洋潮汐导致地球的磁场波动小。这些磁场波动可能会从太空测量海洋热量的关键。
来源:美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的概念实验室/马修·雷德生产照片
“如果你担心全球变暖,或想知道地球的能量平衡,然后一个很大的未知是流入海洋”,一个科学家戈达德罗伯特·泰勒说:“我们知道海洋表面变热,但是不能掌握多少热量储存在海洋的深处。”
如何衡量海洋热吗?
虽然海洋热地球的气候是非常重要的,但它仍然是一个不能被精确测量的物理量在全球范围内。当前测量主要依靠阿尔戈(Argo)浮标集团,但是他们并没有形成一个完整的时间或空间的报道。如果卫星观测会成功,它将成为第一个覆盖所有的深度测量全球海洋热解决方案。
泰勒方法依赖于多个物理属性的海洋。海水是良好的导体,所以当水搅拌盆,它会导致地球的磁场线的轻微的扰动。在泰勒的话说,目前试图把磁场线。由此产生的磁场扰动虽然很弱,但他们已经在包括海洋扩张,涡流,海啸,潮汐现象观察。
“欧洲航天局最近群卫星及其磁测量提供前所未有的观测数据的磁场波动”,泰勒说:“之后,随之而来的将是新的研究机会。”
科学家们知道潮水会在何时何地发生。加上一群卫星提供高分辨率的数据,他们可以告诉这是法律的磁场引起的潮汐波动。此时,另一种水的地球物理特征。磁场强度的潮汐波动取决于水的电导率,电导率的水是由温度决定的。
泰勒,剩下的问题是:“是否通过监控这些磁场波动监测海洋的温度?”
美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的科学家们已经开发出一种新技术,测量空间海洋热量。这项技术可以帮助科学家解决许多关于地球的气候的重要科学问题。
来源:美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心/马修·雷德生产
至2016年12月12 - 16日,在旧金山,美国地球物理年会(AGU),泰勒戈达德和他的合作者Terence Sabaka发布了第一个研究的结果。(下图)
https://www。美国国家航空航天局。Gov /网站/ /文件/原子/文件/ oceanheatagu2016briefing违约。PDF
通过展示他们如何“没有声音”从海洋潮汐和磁场信号的计算机模拟计算在全球海洋热量,提供概念的可行性方法与关键的支持。然而,当他们试着在“嘈杂”观测信号模拟,它也不能提供监测热变化所需的精度。
泰勒说,然而,我们在数据处理和仿真的方法有许多改进的空间,和群卫星磁场继续收集更多的数据。这是第一次尝试使用磁力卫星数据监视所有海洋热的深度,技术可以成功地解决关键变量之前有很多工作要做。通过识别为例,如涡流造成的动荡或其他潮汐成分,科学家可以提取更多的有用信息,并且获得更复杂的测量热及其变化的海洋。
地球上的海洋吸收多余的热量
从国家海洋和大气管理局(NOAA)国家环境信息中心的科学家蒂姆·波伊尔说,超过90%的地球系统的冗余热量进入海洋。海洋热监测是通过车载系统和完整的阿尔戈浮动。尽管来自多个渠道的数据显示海洋热自1955年以来稳步增长,但是研究人员仍然需要更全面的信息。
甚至Argo浮标做出了巨大努力,我们还是没能达到预期的海洋可能更多的报道,为了减少测量的不确定性”,他补充说,“如果你能充分利用卫星全球海洋热直接测量,这就太好了。”
全球海洋温度变化的影响。从加州的美国宇航局喷气推进实验室(喷气推进实验室)冰科学家Catherin沃克说。南极冰盖正在萎缩,不能简单地解释大气温度的变化。她和她的同事们,研究发现,南极冰川消失平均每年2 - 4米(6.5-13英尺)。他们研究了不同因素解释了冰川的融化,海冰,风,盐度、温度和最温暖的电流注入。
“在一些年,收敛温水的大陆架,影响冰川融化的速度,”沃克说。她和她的合作者AGU会议上发表的研究结果。
沃克的团队已经确定了南极半岛地区,在温水下面可能渗透到内陆冰架。这可能导致海平面上升。
南极洲附近浮标和船舶测量是稀疏,但深水温度测量可以用密封标签。然而,密封也有其局限性。“这种测量是随机的。我们不能控制印章在哪里运行,”沃克说。她补充说,卫星测量海洋热量和温度的南半球海洋研究将是有用的。
在过去的50年里变化的浮游植物
海水的温度也会影响海洋生物圈——小到微观浮游植物。不同的浮游植物生存在不同的温度范围内,需要不同的营养。戈达德科学家史蒂芬妮Schollaert提供说:“因为水热量的增加将导致层,将加剧浮游植物在进化过程中社区。”
AGU会议上发表的研究中,她回顾了过去50年的浮游植物的变化。使用温度、海平面、热带太平洋和其他海洋物理量,她创造了从1958年到1958年之间历史的浮游植物的分布范围。在这50年,她发现浮游植物的分布逐年变化。最明显的是,厄尔尼诺现象(El北;o),异常电流和温度使浮游植物的分布不能像正常年份抵达西太平洋。
经过进一步挖掘数据,在那里她发现厄尔尼诺浮游植物浓度也可能受到影响。当厄尔尼诺现象集中在东太平洋温暖的水域,其抑制作用的营养在整个盆地,因此多集中在中央太平洋的厄尔尼诺现象可以抑制浮游植物的生长。
“在50年的时间尺度上,第一次对我们一再厄尔尼诺现象在全盆地范围内生物的影响有一个初步的了解,”说。
由于海洋温度的关系从气候到生物多样性,整个地球系统,泰勒将继续提高他的新磁场传感技术,以进一步提高我们对地球未来的理解。(编辑:罗伯·加纳翻译:施勒校对:王晖)