某科學の超電報

水下滑翔機 Seaglider 首航精細測繪,帶回太平洋海域黑潮水文斷面資料

  • 水下滑翔機,吊放作業。圖/科技部提供

臺灣大學海洋研究所詹森所長帶領的研究團隊於 2015 年執行「黑潮流量及變異觀測計畫」,並於 2016 年以全臺第一具水下滑翔機 Seaglider 進行黑潮觀測,成功在花東外海首次取得細緻的黑潮水文資料。

近年來越來越多的科學觀測顯示這類型的海洋次中尺度過程(Submesoscale processes)對調節海洋物理、生物、地球化學等參數的時空分布相當重要,當然也是影響數值模擬氣候變遷的關鍵因子。

研究團隊解析黑潮強流底下的千層糕狀水文結構及背後的動力機制,屬世界少見卻又重要的研究,成果將可應用在改善氣候模擬模式的動力機制參數化,有機會提升氣候變遷長期預報準確度。研究成果於 8 月 6 日發表在《Nature》系列期刊《Scientific Reports》。

Seaglider 首航任務的新發現

任務中,下水操作。圖/科技部提供

水下滑翔機 Seaglider 首航從 2016 年 12 月到 2017 年 3 月之間,在東部海域黑潮區進行三角形側線量測,沿途記錄水文、溶氧、螢光(可換算葉綠素濃度)、光背散射等參數。87 天期間總共完成 434 次下潛(至1000公尺深)與上升,航程 2095 公里。

研究團隊在這組高解析度的 Seaglider 資料裡進行分析,發現花東外海黑潮強流之下的水團層疊水文結構,徹底顛覆了四、五十年來科研界對黑潮裡水文分布的印象。

進而揭發黑潮區兩個溫、鹽度互異的水團遭遇時,不是立即混合成新水團,而是從水團界面上的擾動,藉著複雜的雙擴散過程(Double diffusion),在黑潮橫向截面裡(尤其在 500-800 公尺深之間)發展成兩股水團上下交錯層疊的水文結構,每層水平長度從 10 到 100 公里不等,層與層的厚度大約 50 公尺。

海洋探測的新紀元

藉由水下滑翔機 Seaglider 的水下類人工智慧行為(AI)及強韌的耐海性能,可說是將臺灣海洋探測技術及大洋觀測能力推向一個嶄新的紀元。

嗶嗶嗶嗶嗶~讀取資料。圖/科技部提供

研究成果除了為各大洋西方邊界流(如黑潮之於北太平洋西邊)帶來新穎的物理與生地化研究課題外,也提供了改善氣候模式的全新動力因子。

此外,雖然這種次中尺度的水團層疊現象在北極海、大洋和近赤道海域等低流速的環境裡、水團交匯處常被觀測到,但在西方邊界流等強流區之觀測和研究目前仍然非常稀少。

此次觀測技術的建立與論文成果發表受到國際矚目,後續進一步促成臺大海洋所研究團隊獲邀加入聯合國教科文組織之下的「海洋及海洋氣象聯合技術委員會」(Joint Technical Commission for Oceanography and Marine Meteorology,JCOMM)推動的國際合作全球海洋邊界流觀測網(OceanGliders Boundary Ocean Observing Network,BOON),負責臺灣東邊的黑潮永續觀測,臺大海洋研究所詹森教授亦受邀擔任 BOON 任務指導團隊(Steering Team)成員。

參考資料:

  1. 水下滑翔機國際合作全球海洋邊界流觀測網論文:Testro et al., OceanGliders: a component of the integrated GOOS. Front. Mar. Sci. doi: 10.3389/fmars.2019.00422(100 位作者,66 個學術單位,NTU 名列其中)
  2. BOON網站
  3. 聯合國教科文組織 JCOMM 組織架構及任務
  • 本文改寫自科技部新聞稿,原標題為〈水下滑翔機Seaglider觀測太平洋海域 首次精細測繪黑潮水文斷面〉。

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