海洋分层显著抑制物质下穿：染料实验测得垂向混合差140倍

据《印度时报》世界版报道，研究人员于2018年8月16日至17日，在美国马萨诸塞州玛莎葡萄园岛以南约28公里处，从科考船R/V Connecticut向大西洋释放75公斤罗丹明染料。所用罗丹明—乙醇混合物约130加仑，密度与附近表层海水近似，作为示踪剂追踪海水及其携带物质的运动。

报道所引研究发表于《Continental Shelf Research》。在约33小时的观测中，99%的染料被测得位于海洋上层混合层内。研究团队估算，混合层内部的垂直扩散率约为7×10⁻⁴平方米/秒，跨越其底部边界时约为5×10⁻⁶平方米/秒，前者约为后者的140倍。

研究并未把这一差异解释为染料完全停止下沉。团队认为，物质从混合层进入密度更高的下层水体是一个至少持续数日的缓慢过程，并以间歇、斑块状事件发生，而不是在数小时内均匀、连续地下移。

染料的水平移动则主要由海流解释。研究人员利用高频雷达量化相关海流，海流能够说明染料的主要水平位移，湍流扩散只产生较小影响。

这组结果凸显了海洋输运模型区分不同深度和过程的必要性：海流主导的水平输运、混合层内较强的垂向扩散，以及跨过密度边界时缓慢且事件性的交换，不能用单一平均扩散参数不加区分地处理。混合参数被用于改进热量、营养物、污染物和其他溶解物质的海洋输运模拟；实验为更细致描述这些过程提供了约束。

实验结果仍受具体条件限制。混合层下方的染料分布呈斑块状，与上方浓度并不吻合；其中一部分可能是在更早地点离开混合层后，才随洋流水平搬运，因此具体的下穿位置和时刻尚难准确分离。扩散率估计也来自一次特定地点、时间和海况下的示踪实验，不宜直接外推至其他海域、季节或不同物质。因此，33小时内99%的染料位于混合层，是此次观测窗口内的测量结果，不能直接延伸为长期滞留或环境影响结论。