海洋中的臨時「浴缸排水溝」集中浮游物

2016年2月，一群326名漂流者最初在墨西哥灣以網格模式下降。視頻中的白點散開，但是紅點在一個大約足球場大小的區域聚集在一起。信用：安德烈Shcherbina /華盛頓大學

在一個區域內部署了最大規模的感測器的實驗，為海洋垃圾或浮游物如何在海洋表面移動提供了新的見解。

墨西哥灣在「深水地平線」溢油點附近進行的實驗中，放置了數百個漂移感測器，以觀察物質如何在海洋表面上移動。正如目前的計算所預測的那樣，它們中的許多並沒有展開，而是聚集在一起。

這個結果對於海洋污染的清理是有希望的，對海洋科學有著更廣泛的影響。開放獲取論文於1月16日在美國國家科學院院刊上發表。

第一作者，海洋學教授埃里克·德阿薩羅（Eric D"Asaro）說：「要觀察城市面積擴大到一個比足球場更小的區域的漂浮物體，「我們知道會有一些集中，但是看到的幅度是相當驚人的。」

教科書將會預測，海洋中的物質將會簡單地擴散，即分散或流動。但是最近的研究已經開始探索海洋鋒面和漩渦的作用，2015年的一項研究顯示，小尺度的渦旋將浮游植物推到水面以下數百英尺的高度。

該項目在數個實驗中使用了數百種可生物降解的白色塑料漂流器，以模擬漂浮物或漂浮物在海洋中的流動情況。

新的研究表明，這樣的渦流可以從廣泛的領域中汲取。如果科學家能夠以某種方式觀察或預測這種漏斗行為，那麼可能有助於清理溢油或回收海洋塑料和其他漂浮物。

D"Asaro說：「我們希望將其應用于海洋清理項目，但首先我們必須弄清楚如何觀察或預測這些濃度的發生情況。」

該研究得到了墨西哥灣研究倡議組織（Gulf of Mexico Research Initiative）的資助。

對於2016年的現場活動，邁阿密大學的合作者Tamay?zg?kmen和他的團隊設計了便宜的漂移感測器，這些感測器是由可生物降解的塑料製成的，因此可以同時部署數百個感測器。在冬季巡航期間，該隊將密封儀器放置在密西西比河河口約75公里的地方，在那裡，新鮮冷水的河水與墨西哥灣的鹹水，溫暖和密集的水相遇。巡航部署了1000多名漂流者，使其成為有史以來規模最大的單個可追蹤海洋漂流者部署在一個單一的位置，看他們如何作為一個群體。

2016年初，研究人員將可生物降解的器械從墨西哥灣的一艘船的旁邊扔下

這項研究的重點實驗，在大約16個小時的過程中，以1公里的間隔將326個漂流者放入一個網格中。八天後，大約一半的漂流者被圍在一個60米（200英尺）的大小的圓上，比他們開始時小400倍。水下觀測顯示海水在這個地方同時暴跌。

D"Asaro說：「這就像在浴缸里形成的旋轉渦流一樣：水在一個小的區域沉沒，但是來自更大區域的水流向渦流。

漂流者浮力很大，一直漂浮在水面上。他們在一起聚集了大約10天，然後在接下來的幾個星期里慢慢分散。與此同時，另一半的漂流者只是散布在100公里的地區，正如傳統的計算所預測的那樣。

第二作者，UW應用物理實驗室的海洋學家Andrey Shcherbina說：「這可能是海洋垂直交換最終發揮作用的原因。「儘管我們認為海洋混合是一個大規模的過程，但是一旦我們開始仔細觀察，我們就會開始意識到，實際上可能發生在非常小的範圍內，在各處閃爍的特定熱點地區。

這些發現對海洋的行為也有廣泛的影響。如果混合發生在較小的尺度上，較少的浮力物質被吸入渦流中，那麼細粒度的模型可以更好地捕捉海洋植物的綻放，碳運輸和水循環等過程。

D"Asaro說：「有越來越多的理論上的理由相信這樣的事情會發生，以前的一些測量支持這些想法。「但我認為這將是一個具有里程碑意義的實驗，因為它是如此戲劇化，易於理解。」

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