Seaglider带回了精细的水文数据，发现黑潮结构类似于千层饼。

本文转载自科技大观园，原文为《水下滑翔机Seaglider带回精细水文资料　发现黑潮结构跟千层糕很像》作者/简宇轩| Seaglider(科技大观园特约编辑)是台湾省新引进的水下研究设备，其中一台造价650多万，却可以在没有动力装置的情况下下潜到1000米深海，带回宝贵的水文数据。图/台湾大学海洋研究所在科技部的协助下，台湾省立大学海洋研究所于2016年购买了台湾第一台海底滑翔机，沿东部海域对黑潮断面进行了测量，传回了水文(海水温度和盐度)、溶解氧、荧光(可转换叶绿素浓度)、光后向散射(通过光散射估算海水浊度)等参数数据，发现了黑潮流下“水团级联”的特殊现象。研究成果于2019年发表在《自然》系列期刊《Scientific Reports》上，是黑潮研究的一个重大里程碑。

国立台湾海洋研究所所长詹森说，Seaglider使用铝制压力壳泵将油泵入尾袋，以增加体积和浮力来控制身体漂浮。重心由内部电池的运动来调节。当电池向前、向后、左右移动时，可以改变Seaglider的俯仰和横滚角度，使其顺着水流滑行。

Seaglider调节浮力的机理是通过油包来调节身体的体积。图/台大海洋研究所提供的Seaglider会根据指令在水面深度1000米的海域内进行波动，并在下潜和上浮的过程中采集海水的各种参数，然后在上浮到水面时通过卫星传输水文剖面数据和接收指令。它每天可以上升和下降大约4到5次，每次跨越大约5公里的水平距离。

Seaglider首次在东部海域观测黑潮的路径图。图/台大海洋研究所提供Seaglider三年前首次出勤，87天跑了2095公里，下潜1000米434次，传回水文等密集详细的海洋剖面数据。詹森说，过去，海洋研究船无法进行如此多的测量，因此只能估计观测站之间的情况。Seaglider可以补充观测站之间的数据，帮助研究团队分析黑潮的精细水文结构，进而清晰地描述500-800米深度的黑潮中的水团级联现象。

海洋研究船(上图)和海底滑翔机(下图)观测盐度的分辨率差异。从左上图和下图的黑点可以看出，海研船的观测点比Seaglider少很多，盐度分布的分辨率也差很多。台大海洋研究所提供的图/

搅不开的水——黑潮千层糕的秘密

一般认为，当两个水团相遇时，应立即混合在一起，然后成为新的水团，其密度会增大并下沉，这就是所谓的“混合增密”现象。然而，在黑潮中情况并非完全如此。詹森说，研究小组发现，当密度相同的高温高盐水遇到黑潮中的低温低盐水时，不同的水团会交错出现，即低盐水层和高盐水层会上下交错。像“钱曾蛋糕”一样，每层厚约50米，水平范围约10-100公里。

红色圆圈中，黑潮中不同盐度的水相互叠加。可以看到深浅颜色混在一起，每层水最大厚度50米，最大射程100公里。黑色曲线是Seaglider记录的盐度变化，颜色代表盐度分布。图/台大海洋研究所提供的千层饼学术上称之为“交错”(层叠现象)。詹森解释说，出现这种现象的环境大多是海水扰动不剧烈的时候，密度相近但温度盐度不同的两组水相遇，黑潮汇聚了南海、北赤道流、菲律宾海等三个水组的海水。因为它复杂的一氧化碳

制作了千层饼水文结构示意图。当温度混合快于盐度时，高温高盐的盐水会因温度下降和密度增加而出现“盐指现象”，图中初始扰动向左右生长，进一步导致黑潮中层水千层饼的水文结构。图/台大海洋研究所提供的黑潮千层饼凹凸不平，会因对流条件不同而向不同方向倾斜。在一个

般人眼中千层糕或许只是个有趣的现象，但水层结构变化对黑潮中层水的环境影响大，连带会影响营养盐分布、生物生长和氮氧磷等化学物质合成和分解，是一环扣着一环呢！

千层糕的另一个贡献在于「校验数值模型」，詹森解释，研究气候变迁或海洋生地化反应都要奠基于準确的观测数据，透过 Seaglider 直接量测的资料，可跟其他预报资料比较，确认预报资料的準确度。

越深入研究，越无法确认黑潮位置

「黑潮的变化比想像中大太多！」詹森表示， 2012 年以前台湾未长期、系统性的观测黑潮，起初他也只是抱持着「扩增资料库」的心情，蒐集相关黑潮相关数据，但研究下去，才发现黑潮的样貌和变动跟教科书描绘的很不一样。

黑潮并不是一条由南而北的稳定洋流，它的流速、方向和盐度变化很大。以往我们认为黑潮冬季离台湾东岸较近，但其实有时也会出现黑潮离岸较远的状况，且每一年的情形都不同，很难找出一个模式来完整解释它的变化。

造就黑潮捉摸不定的是太平洋里的「中尺度涡旋」，我们可将中尺度涡旋视为风力和直径比颱风小的涡旋，有逆时针转和顺时针转。以人造卫星看海平面高度，再辅以数值模型推算，可看到涡旋常常在中太平洋长出来，然后向西移动撞向台湾东岸，这一撞谁是黑潮、谁是涡旋就搞不清楚了！

「黑潮的变动量说不定可以达到其长时间平均值的一半以上！讯杂比这么高，难怪做得越多，看到现象越多，困扰也越多。」詹森苦笑着说，未来还有许多黑潮之谜值得去解开。

「 Seaglider 是海洋研究的利器，对长期和深海的资料蒐集相当有帮助。」詹森表示，水文、溶氧量等资料用 Seaglider 观测的 CP 值很高，海研一号出船一天需要新台币 40 万元的人事费与油钱，且每次的船期少有两週以上，由此可知，能在海中长期观测的 Seaglider 所带来的研究效益极大。

他建议，海洋研究可以考虑添购 Seaglider 。台大海洋所团队 2019 年加入「国际合作全球海洋边界流观测网」（BOON），计画每年以两台 Seaglider 接力从垦丁外海出发游到吕宋岛北方海域，再朝北以「之」字型航线来回横过黑潮往下游跑，观测期长达三至四个月。相信 Seaglider 可以带回更加丰富的资料，充实我国的海洋研究内容与深度，并与全球海洋研究接轨。

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