一支国际研究团队成功捕捉到地球上记录的最长沉积物流动的内部结构。研究人员首次利用地震测量详细分析了这些长度从几十到几百公里的浑浊流的内部结构——这一海洋学现象研究了近一个世纪，但从未被直接观察。对这些强力洋流动力学的新见解将有助于改善对水下基础设施（如海底电缆）的风险评估，并完善海洋中的沉积物和碳运输模型。
浑浊流是一种重要的自然过程，往往被忽视：这些强力洋流在海洋表面下雕刻深海峡谷，形成巨大的沉积物堆积，可能损坏海底电缆和管道。尽管这一现象已知近100年，但其高能量特性使得直接测量几乎不可能——任何放置在其路径中的仪器都会被其巨大的力量摧毁，类似于陆地上的雪崩。
现在，由基尔海洋研究中心 GEOMAR Helmholtz 和英国达勒姆大学领导的国际团队开发了一种新方法，从安全距离监测这些流动。研究人员首次使用海底地震仪——通常用于研究地震——揭示了这些巨大洋流的内部结构。他们的研究成果今天发表在《自然通讯：地球与环境》杂志上。
“浑浊流是运输沉积物和有机碳从沿海地区进入深海的主要机制，就像河流将沉积物运输到陆地上一样。”GEOMAR 的地震学家、该研究的主要作者 Pascal Kunath 博士解释道。“然而，与河流不同，浑浊流是沉积物运输中被理解最少的过程之一。”
为了解决这一知识差距，团队于2019年10月在非洲西海岸的刚果峡谷和通道部署了地震仪——这是世界上最大和最深的海底峡谷之一。这些仪器被放置在峡谷-通道轴线外几公里处，超出流动的破坏范围，使其能够记录由流动湍流和相关沉积物运输产生的地震信号。
使用这种方法，研究人员跟踪了两条以5到8米每秒（m/s）的速度在1100公里距离上移动的浑浊流——从刚果河口穿过刚果深海扇和峡谷系统。这是迄今为止记录的最长沉积物流动。这些流动还在2020年1月和3月损坏了几条海底电缆，在COVID-19疫情早期的一个特别关键时期中断了西非的互联网和数据通信。
“我们的结果显示，这些峡谷冲洗浑浊流的密集前沿不是单一的连续流动，而是由许多脉冲组成，每个脉冲持续5到30分钟。”Kunath说道。值得注意的是，最快的脉冲发生在前缘后方多达20公里处。这些激增最终超越前沿，为流动提供所需的沉积物和动量，以在长距离内维持流动。
这一发现挑战了之前的假设，即最高速度发生在流动前沿。相反，新数据表明，与海水的湍流混合或其他阻碍力显著影响这些流动在长距离上的行为。
除了引入一种创新的遥感监测浑浊流的方法之外，这项研究还深化了我们对这些强有力的峡谷冲洗浑浊流如何运作的理解。通过详细分析它们的内部动力学，科学家可以更好地预测它们对海底基础设施的影响，并完善海洋中沉积物和碳运输的模型。
