盐指在将氧气经向透过输送到东南太平洋东部氧最小区中发挥重要作用

为何海洋隐藏的“缺氧荒漠”重要

在海洋被阳光照亮的表层之下，存在着广阔的“氧最小区”——这些水层中的氧气非常稀少，许多动物难以在其中生存。随着气候变暖，这些隐秘的荒漠正不断扩张，威胁渔业、海洋生物多样性和海洋化学。本研究探讨了一种长期被忽视的过程，即盐指作用，它悄然将新鲜氧气输送到秘鲁和智利海岸附近这个地球上最大低氧区之一，阐明了这些脆弱环境未来可能如何变化。

一片深处的低氧水域

东南太平洋东部拥有世界上最广泛的氧最小区之一。受富营养的近海上升流支撑，表层水域生物繁茂，但当有机物下沉并分解时，会在深处消耗氧气。在大约100到450米之间，氧含量降到缺氧甚至功能性零的水平，形成一层厚重、令人窒息的水体。该水域夹在上方和下方良好通风的水体之间，因此其氧气含量取决于混合将氧气穿过其陡峭上边界和较缓下边界的效率。

不同水团的分层为其奠定基础

在智利中部近海，三股水团相互叠置，造成温度和盐度上的强烈对比。近表层是相对较淡且富含氧气的水。其下方是一股来自赤道的次表层水，异常咸且氧含量极低，构成氧最小区的核心。更深处流动的是更冷、更清淡的南极中层水，含有更多的氧。当这些水层相遇时，它们在热和盐性质上的差异使水柱在微妙层面上变得不稳定，为一种称为双扩散的特殊混合方式创造条件。

盐指：微小结构却影响深远

双扩散产生的原因在于热量和盐分以不同的分子速度扩散。当温暖、咸的水位于较冷、较淡的水上方时，热量向下散失的速度比盐分快。这会形成狭窄的向下流动的咸水羽状流——“盐指”，而较冷、更淡的水则在其间向上运动。研究人员在2020至2022年间的三次航次中，使用高灵敏度的微结构探测仪、标准的温度—盐度—氧剖面和流速计，测量了靠近氧最小区南缘水柱的湍流和细尺度结构。他们发现，在低氧核心正下方，条件在大部分时间里有利于盐指活动，产生的混合强度可能比该处常见的切变驱动湍流高出一到两个数量级。

自上而下与自下而上的氧气供应比较

在氧最小区的上边界附近，强烈的垂直氧梯度使该界面成为自上而下通风的天然通道。然而，该处水体高度分层，抑制了湍流混合并使扩散率保持低位。相比之下，盐指发生的下边界处氧梯度更平缓，但有效扩散率要高得多。当团队将他们的湍流测量与氧剖面结合分析时，发现在许多情况下来自下方的向上氧通量可以与来自上方的向下通量相匹配，有时甚至相当或更大。在某些时期，通过下边界的盐指驱动混合贡献了超过三分之二的总垂直混合量，这意味着这一微妙过程在维持低氧层内现存氧气方面发挥了重要作用。

对变化中的海洋意味着什么

这些发现推翻了氧最小区主要由上层通风的简单观念。相反，它们表明持续的深层盐指混合可以提供稳定的自下而上的氧气补给，其数量可与或超过自上而下的输入。因为驱动盐指的温度和盐度结构在东南太平洋东部大范围内似乎相对稳定，这一机制可能在广阔区域和长时间尺度上发挥作用，其他上升流系统中也存在类似条件。要准确预测在变暖和去氧化的海洋中这些低氧区将如何扩展或收缩，气候和海洋模型需要纳入盐指及其他细尺度混合过程——而不仅仅是表层常见的湍流形式。

引用: Pinto-Juica, M., Pizarro, O., Rodríguez-Santana, Á. et al. Salt fingers contribute substantially to diapycnal oxygen transport into the oxygen minimum zone of the eastern South Pacific. Commun Earth Environ 7, 175 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03194-8

关键词: 氧最小区, 盐指作用, 海洋混合, 东南太平洋东部, 海洋缺氧化