Kinesiske forskere har identifisert undervannsbaner som leder energi fra vind på havoverflaten ned mot havbunnen. Forskerne har kalt strukturene «inertialskorsteiner».

Studien viser at roterende havstrømmer kan forsterke transporten av vinddrevet energi gjennom havlagene. Det utfordrer oppfatningen av at dyphavet i stor grad er isolert fra det som skjer ved overflaten.

Energi fra overflaten når havbunnen

Undersøkelsen ble ledet av forskere ved Institute of Oceanology under Chinese Academy of Sciences. De analyserte to år med målinger fra et undervannsnettverk utenfor østkysten av Japan.

Forskerne undersøkte såkalte nær-inertielle indre bølger. Dette er svingninger under vann som oppstår når vind setter vannmassene i de øvre havlagene i bevegelse. Jordens rotasjon påvirker bølgene og gjør at de kan frakte energi gjennom ulike vannlag.

Vanligvis begrenser skillet mellom det varme overflatevannet og det kaldere dyphavet utvekslingen opp og ned. De indre bølgene kan imidlertid transportere energi gjennom denne grensen.

Analysen viste at antisykloniske virvler kan styrke transporten nedover. På den nordlige halvkule roterer disse virvlene med klokken. Rotasjonen reduserer jordrotasjonens innflytelse på bølgene, trekker energien innover og leder den mot dypere vann.

Forskerne omtaler de konsentrerte energibanene som «inertialskorsteiner».

68 prosent kommer fra de øvre havlagene

Studien bygget på data fra 46 målestasjoner på havbunnen. Stasjonene dekket et område på omtrent 373 ganger 373 miles i Kuroshio Extension-regionen.

Forskerne fant at 68 prosent av den nær-inertielle bølgeenergien ved havbunnen kommer fra bølger som beveger seg ned fra de øvre havlagene. De resterende 32 prosentene stammer fra lokale strømmer nær havbunnen.

«Resultatet viser at dyphavet ikke er en stillestående vannmasse», sa forskerne. «Dette arbeidet knytter vindfeltet ved havoverflaten, de øvre havlagene og havbunnen sammen i en sammenhengende energibane.»

Forskerne skriver at fordelingen mellom energi som overføres ovenfra, og energi som oppstår lokalt, kan gi bedre grunnlag for å beskrive blandingsprosesser i numeriske havmodeller. Den kan også brukes til å vurdere hvordan det globale havets energibudsjett henger sammen i klimasimuleringer.

Målinger kan forbedre undervannsvarsling

Målestasjonene brukte omvendte ekkolodd med trykk- og strømsensorer nær havbunnen. Instrumentene registrerte hvor lang tid akustiske signaler brukte på å gå mellom havbunnen og overflaten og tilbake. De målte også trykk og strømmer tett ved havbunnen.

Nettverket ble opprinnelig satt ut mellom 2004 og 2006 som del av Kuroshio Extension System Study, finansiert av U.S. National Science Foundation. Forskere fra University of Rhode Island, Woods Hole Oceanographic Institution og University of Hawaii drev nettverket.

Funnene kan bidra til bedre varsling av akustiske forhold under vann. Forskerne forklarer at stormer ved overflaten kan påvirke temperatur og saltholdighet flere tusen fot lenger nede, og dermed endre forholdene i dyphavet over tid.

Slike endringer er vanskelige å fange opp med sporadiske observasjoner fra skip. Forskerne peker derfor på behovet for langsiktige, kontinuerlige målinger gjennom hele vannsøylen.

Temperatur og saltholdighet påvirker hvordan lyd beveger seg under vann, blant annet lydens spredningsbaner og overføringstap. Ved å kombinere målingene med modeller for akustisk utbredelse kan forskere vurdere lydkanaler og forplantningsforhold bedre.

Dette kan igjen støtte varsling av det akustiske miljøet under vann, med mulig betydning for undervannsdeteksjon og kommunikasjon.

Studien er publisert i det fagfellevurderte tidsskriftet Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers.