南海海底地热流对深海物理环境的影响

海底地热和热液口是海洋与地壳之间物质和能量交换的窗口，海底地热对海洋物理环境的影响一直是人们关心的热点问题。地热是如何参与到诸如深层水提升、深海环流、海底边界层等物理过程之中的？对这些过程的影响是显著的，还是可以忽略的？这些问题值得人们深入探讨。本项目通过走航式测量和锚定潜标测量，对南海深海水文进行调查研究，从混合率、能量和统计特征尺度等多角度探讨深海湍流混合状况；同时关注南海海盆地热的观测，研究地热浮力流所提供的重力势能、分析地热流和混合率的关联，以及确定地热对海底边界层湍流失稳的影响等。从而阐明南海海底地热流通过洋壳热扩散对深海混合的影响。此外，在调查范围内，从水文资料中识别具有羽流特征的信号，探测热液羽流出现的可能性，从而评估南海是否存在热泉场。研究成果将有助于人们认识南海深海动力学过程，具有极其重要的科学意义。

通过本项目的资助，开展了地热流对海洋物理环境，包括海洋环流，海洋混合和动力结构等影响的研究。具体成果包括：（1）通过现场观测数据，首次发现和评估地热流对海洋的影响。在北冰洋内，地热流造成了海底近千米混合层的形成，并且混合层每年以0.04%oC的速率增温。由于温盐台阶的存在，地热流所提供的热量仅局限在海洋深层，较难对海洋上层和中层产生影响。这些结果帮助人们认识地热流对海洋物理环境的贡献，同时，有关北冰洋的成果也对地热流对其它开放大洋的影响的研究起着重要的参考价值。（2）利用室内流体实验，模拟地热流对大尺度环流的影响。研究表明地热流对全球大洋环流的湍流混合和体积通量变化影响不到1%。但对于海洋局地环境的影响不能忽略，可使海底海水平均温度增加约0.5°C。这和海洋模式结果一致。（3）通过冲绳海槽热液区水文数据分析，确定热液结构分布和海洋混合的关系。也可根据热液喷发视频评估体积通量。研究成果有助于人们利用水文数据探求热液的动力特征。