在海豹身上安装传感器？

 一只被标记过的海象在南极的法国领土Kerguelen岛上晒太阳。海象被标记为法国国家科学研究中心(CNRS)一项名为SO-MEMO(观察系统-哺乳动物海洋环境采样器)的研究项目的一部分。

当海豹上岸繁殖或蜕皮时，标签——实际上是带有天线的传感器——根据既定的道德标准被粘在海豹的头上。当海豹返回陆地时，研究人员取下标签来获取数据。如果它们错过了一个标签，它会在下一个蜕皮季节随着死皮一起脱落。

南极绕极洋流环绕南极洲，连接大西洋、太平洋和印度洋。它是我们气候系统中最重要的洋流之一，因为它促进了与之相连的海洋之间的热量和其他性质的交换。

但是，目前还不完全了解洋流是如何把热量，特别是从海洋的顶层垂直地传到底层，反之亦然。这种水流非常湍急，产生的漩涡——类似于大气中的风暴——直径在30到125英里(50到200公里)之间。它还跨越了大约13000英里(21000公里)，穿过世界上一个特别遥远和荒凉的地方，使它成为科学家——至少是人类——观察和测量最困难的洋流之一。

利娅·西格尔曼(Lia Siegelman)是加利福尼亚州帕萨迪纳市(Pasadena)美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的一名访问科学家。

这只海豹装备了一个让人联想起小帽子的特殊传感器，在三个月的航程中，它游了3000多英里(4800公里)，其中大部分是通过南极环极洋流湍急、涡流丰富的水域。在这段时间里，海豹每天在550到1090码(500到1000米)的深度潜水约80次。与此同时，它收集了一系列连续的数据，为研究在这个不稳定区域海洋层之间热量的垂直移动提供了新的视角——这种视角使我们更接近于了解海洋能够吸收多少来自太阳的热量。

这张3D示意图展示了被标记的海象如何通过长距离游泳和在南极洲附近的湍流水域潜入深海来收集数据。卫星数据被用来识别海豹游过的水域的特征。蓝色代表寒冷、稠密的水。红色区域密度较低，通常较温暖。

最近，Siegelman和她的合作者在《自然地球科学》杂志上发表了一篇新论文，他们将海豹的数据与卫星测高数据结合起来。海洋表面的卫星数据显示了漩涡在洋流中的位置，以及海豹游过的漩涡。通过分析这些数据集，科学家们特别关注了较小的海洋特征在垂直热传输中的作用。Siegelman对结果感到惊讶。

她说：“已知这些中等大小的涡流会推动小尺度锋的产生——水密度的突然变化类似于大气中的冷锋和暖锋。”“我们发现，这些锋面明显深入海洋内部约500米(550码)，而不像许多研究表明的那样只在表层，而且它们在垂直热量传输中发挥了积极作用。”

根据Siegelman的说法，他们的分析表明这些锋面就像管道一样，将海洋内部的大量热量输送回表面。她说：“目前大多数的模型研究表明，在这些情况下，热量会从海洋表面转移到海洋内部，但根据海豹提供的新观测数据，我们发现情况并非如此。”

海洋表层只能吸收有限的热量，然后自然过程，如蒸发和降水，开始冷却它。当深海锋把热量送到表面时，热量使表层升温，并将其推近其热阈值。所以从本质上说，在有这种动力存在的区域，海洋不能像其他地方那样从太阳吸收那么多的热量。

目前的气候模型和那些用来估计地球热量收支的模型并没有考虑到这些小范围海洋锋的影响，但是论文的作者认为它们应该考虑。

Siegelman说：“对这些小规模锋面的不准确描述可能大大低估了从海洋内部转移回海洋表面的热量，因此，可能高估了海洋能够吸收的热量。”“这可能对我们的气候和海洋在通过吸收大部分热量抵消全球变暖影响方面的作用产生重要影响。”

科学家们说，这种现象也可能存在于海洋的其他湍流区，包括大西洋的墨西哥湾流和北太平洋的黑潮。

尽管他们的研究结果意义重大，Siegelman说，还需要更多的研究来充分理解和量化这些前沿可能对全球海洋和气候系统的长期影响。例如，这项研究是基于春末夏初的观察。结果可能在冬季更为明显，此时这些小规模锋面趋向于更强。这一研究机构还将受益于其他地点的其他研究。