最近的发现对海洋生物地球化学和气候科学具有重要意义，已由Nature Communications发表在新南威尔士大学数学与统计学院副教授 Mark Holzer 与共同作者 Tim DeVries (UCSB) 和 Casimir de Lavergne 的论文中。 LOCEAN)。

“北太平洋深处是一个巨大的再矿化养分和呼吸碳的储藏库，它们已经积累了几个世纪，”霍尔泽说。“当这些深水返回地表时，它们的营养物质支持生物生产，它们溶解的 CO 2可以释放到大气中。因此，深太平洋在地球气候系统中起着关键作用。”

但是，将新通风的地表水供应到深太平洋的海洋环流的途径是什么?这些旧水最终如何以及在何处返回到地表?迄今为止，对于翻转循环在其中所起的作用，有两种相互竞争的理论。

一种理论——“标准传送带”——设想大范围倾覆，南极底水上升至约 1.5 公里深度，然后向南流回南大洋。另一种理论——“阴影输送机”——认为倾覆被压缩到大约 2.5 公里以下，其上方有一个基本上停滞的“阴影区”。

“我们的工作调和了这两种理论：阴影传送带正确地捕捉到阴影区域下方垂直压缩的倾覆，而标准视图必须从穿过阴影区域的水路扩散的角度进行广义解释。因为阴影区域在很大程度上不受倾覆的影响循环问题变成了水究竟是如何进出它的，”霍尔泽说。

使用新颖的数学分析应用于最先进的海洋环流模型，该模型将环流最佳地拟合到观察到的示踪剂分布和表面强迫，作者能够详细量化阴影区与水交换的路径和时间尺度。表层海洋。

“我们的分析使我们能够提出太平洋大规模深层环流的新示意图。我们发现沿密度表面和跨密度表面的扩散传输在阴影区通风方面起着主导作用。”

与普遍持有的太平洋深水完全沿着密度表面上升到南大洋的观点相反，作者发现阴影区中只有大约一半的水沿着这条路线走，另一半在低纬度返回地表在亚北极太平洋，有助于解释那里的高生物产量。

科学家们表示，对深太平洋环流和运输路径的这种新理解将有助于解释观察到的示踪剂分布和生物地球化学过程。

“未来研究的一个令人兴奋的方向是了解已经低氧且对氧气需求增加敏感的阴影区如何塑造海洋生物泵对气候变化的响应，”霍尔泽说。