迄今最佳全球海底地图绘就

2024-12-20 09:44来源: 中国科学报

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  深海丘陵是海底最常见的结构,但也是最难观测的。这些平缓起伏的丘陵比深海平原高不了几百米,它们排成一排,形成平行山脊。在声呐绘制的海洋地图中,人们瞥见了它们,但用其他方式就看不到了。

  现在,研究人员在迄今最详细的全球海底地图上发现了20多万座这样的丘陵,该地图是用地表水和海洋地形(SWOT)卫星的雷达数据绘制的。这颗耗资12亿美元的卫星由美国国家航空航天局(NASA)和法国国家航天局研发,于两年前发射,可以高精度测量海洋深度。

  通过分析水在重力作用下堆积于海底不同结构上方的微妙方式,SWOT卫星不仅发现了深海丘陵,还揭开了数千个更高的海底山脉和其他结构的面纱。这张地图有助于人们研究板块构造和洋流,并帮助潜艇兵避免危险。相关论文12月12日发表于《科学》。

  “这太神奇了。”论文通讯作者、美国斯克里普斯海洋学研究所的海洋地球物理学家Yao Yu说。

  美国新罕布什尔大学海岸与海洋测绘中心主任Larry Mayer说,利用声呐绘制的地图目前只呈现了25%的海底,还有很多地方尚待探索。他表示,SWOT卫星数据满足了一个主要需求,“是巨大的飞跃”。

  与传统高度计发射雷达脉冲并用卫星上的传感器测量反射不同,SWOT卫星用两个5米长的吊杆末端的天线捕捉反射,它们的尺寸和间距可以实现更精确的测绘。NASA喷气推进实验室SWOT项目科学家Lee-Lueng Fu说,尽管有人怀疑吊杆能否很好地排列以避免误差,但SWOT卫星自发射以来一直表现完美,“未来几年将有突破性的成果”。

  其实,SWOT卫星的主要目标不是绘制海底地图,而是测量陆地上的水流和海洋中的漩涡。但在漩涡产生的海面大型凸起和凹陷中,较小的波动反映了以前看不见的海底结构。

  2023年,Yu和其他人利用现有的高度计卫星,绘制了被称为海山的较大海底结构,使已知海山的数量增加了近一倍,达到4万多座。现在,SWOT卫星将数据再翻一番,因为它发现了一些仅450米高、直径4公里的海山。

  这些海山已被证明可以承载深海水回流到海表面,这是洋流“传送带”中输送热量、营养物质和二氧化碳的关键机制。Yu还希望,SWOT卫星数据能够揭示海山如何产生小型漩涡,将表面流混合在一起,并在今年困住了世界上最大的冰山A23a。

  新地图还揭示了偏远地区板块构造的巨大力量。在加拿大北极岛屿之间的浅水区,它捕捉到由古裂谷作用形成的丘陵和山谷交替的独特模式。在南极洲附近的威德尔海,它显示了南美洲、非洲和南极洲3个板块交界处的人字形结构。Mayer说:“SWOT卫星将精确定位那些真正存在异常和怪事的地方。”

  这张新地图显示,深海丘陵覆盖了约70%的海底。关于深海丘陵的信息可用来改善板块历史重建研究。Yu希望,对深海丘陵结构的全球观察能够使该领域重新焕发生机。

  全球海底地图将变得更好。研究人员正针对声呐和卫星数据重叠的地方训练人工智能模型,然后使用模型从比较中学到的知识提高SWOT卫星读数的分辨率。(王方)

[责任编辑: 蔡琳 ]
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