深地中海水中普遍地热对流的直接观测

如同深海其他地方一样，深地中海中的生命依赖穿过稳定垂直密度层结的湍流交换来获取营养与氧气。通常被建模的湍流交换与层结率成反比。然而，这一比例取决于特定的湍流类型，无论其是由垂直流差（剪切）还是由浮力（对流）驱动。虽然剪切湍流在层结海中已被充分观测，对流湍流的直接观测却很有限。在本文中，高分辨率系泊温度观测显示，尽管变化仅在 0.0001–0.001 degrC 范围内，地中海海水在海底以上 109 m 的下层并非静止（海底深度 2480 m）。冬季定期观测到对流湍流。双周平均谱显示，来自海底约 100 m 处的数据塌缩为主宰性剪切湍流的惯性子区标度，而海底约 10 m 处的数据塌缩为主宰性对流湍流的浮力子区标度。时间-深度图像揭示了自下而上的对流湍流细节，其被认为主要源于穿过地壳的普遍地热加热，与火山喷口无关。当观测未被（亚）中尺度涡旋从上方平流较暖水所掩盖时，若计算中取自然对流典型的混合效率 0.5、积分范围为海底以上 250 m（经船载 CTD 确认），且以最大 2-m 尺度浮力频率替代其 100-m 尺度平均等效值，则地热热通量匹配深海湍流耗散率。