科学家们长期以来研究大涡流的流动，但较小的涡流——称为亚尺度涡流——则 notoriously 难以探测。这些流动宽度从几公里到100公里不等，一直以来都是海洋拼图中的“缺失部分”——直到现在。利用新型的表面水和海洋地形（SWOT）卫星的数据，科学家们终于清晰地看到了这些难以识别的流动，而它们的力量远超预期。
如果一些最小的海洋流动被发现是塑造我们星球气候的最强大力量之一，会发生什么呢？
这个问题是由德克萨斯A&M大学海洋学系副教授王金波共同主导的新研究的核心，他的研究在《自然》4月17日的封面上受到关注。这对王和他的同事以及全球科学界来说是个重要时刻——标志着这个耗资十亿美元的国际水文研究任务的里程碑，这个任务已经筹备了二十年，并反映了德克萨斯A&M大学在卫星海洋学和气候研究领域扩展领导地位的长期战略。
王在德克萨斯A&M大学任职之前，曾在加州的NASA喷气推进实验室工作了九年多，在那里他与JPL及法国国家空间研究中心（CNES）和加州理工学院的同事们共同为这项研究奠定了基础。最近的《自然》论文建立在这些团队过去二十年发展的基础工作之上。
什么是涡流——我们为什么要关心它？
涡流就像海洋中的迷你漩涡。想象一下河流中岩石后面涡动的水——海洋中的涡流以类似的方式运作，只是规模更大且更难以观察。一些涡流延伸数百公里，帮助热量、营养和能量在全球范围内移动。它们对气候、天气和海洋生物至关重要。
虽然科学家们长期以来研究大涡流的流动，但较小的涡流——称为亚尺度涡流——却 notoriously 难以探测。这些流动宽度从几公里到100公里不等，一直以来都是海洋拼图中的“缺失部分”——直到现在。
海洋的新视角
利用新型的表面水和海洋地形（SWOT）卫星的数据，王和JPL、CNES以及加州理工学院的合作者终于对这些难以看到的流动有了清晰的了解。
“这是我们第一次能够直接观测到全球范围内的小尺度海洋过程，”王说。“结果表明，它们的强度远超我们的想象。”
这一突破来自SWOT卫星，它使用Ka波段雷达干涉仪以毫米级的精度测量海面高度的微小变化。该仪器揭示了涡旋模式和内部海洋波——这些特征在此之前从未在这种规模下从太空捕捉到。
“这些较小的流动携带着意想不到的大量能量，”王解释说。“它们在将热量在海洋上层和更深区域之间转移、塑造海洋维持其生态系统的方式以及与大气相互作用方面发挥着巨大作用。这意味着它们可能影响海洋食物链和天气模式，例如飓风如何形成及其移动路径，或厄尔尼诺和拉尼娜事件的形成。这些不仅仅是海洋特征——它们直接与影响我们所有人的气候系统相连。”
一个快乐的惊喜——以及全球突破
这种程度的成功并非保证。尽管SWOT满足了科学要求，但许多科学家——包括王——并不确定其能否足够敏感，以测量这些微妙的海面变化。然而，卫星背后的工程团队超出了预期。
“在卫星发射之前，我对预期结果感到悲观，”王说。“但卫星的表现是预期的四倍。这一惊喜使这一突破成为可能。”
凭借超出预期的数据，团队展示了亚尺度运动——尤其是螺旋形涡流和长距离定向波——远比以前认为的更强大和频繁。这些小而强大的运动搅动着海洋，帮助混合温暖和寒冷的水，远距离传输能量，从而影响海洋环流，最终影响天气和气候。该研究突显了这些新数据在帮助科学家改进气候预测数值模型方面的潜力。
全球团队合作，数十年努力
这项研究得益于SWOT任务，这是NASA和CNES之间的一个10亿美元的联合努力，得到英国和加拿大空间机构的支持。该任务的发展涉及一个庞大的国际团队，并经过了20多年的规划、测试和创新。
“我们在建立二十年前开始的工作基础上，”德克萨斯A&M大学海洋学系主任Shari Yvon-Lewis博士说。“许多帮助设计这个卫星及其科学的人已经退休。这是对长远视野、团队合作和奉献精神的致敬。”
聘请王是德克萨斯A&M大学扩大其在卫星海洋学方面专业知识投资的关键部分——这一领域对理解海洋物理及其在气候系统中的作用至关重要。他在JPL的经验以及在SWOT等全球合作中的领导地位使得该大学在基于空间的海洋研究中处于前沿。
王还领导一个NASA海洋人工智能工作组，专注于人工智能和机器学习如何帮助分析现有和未来的卫星数据，并帮助未来的任务设计。他渴望为下一个重大卫星任务做出贡献。
目前，让他的工作登上《自然》封面是一个值得庆祝的时刻——也是对海洋能教给我们的知识的提醒。
“这仅仅是个开始，”王说。“我们终于拥有了看清隐藏在明面上的东西的工具。”
