我们主要利用自主研制的海底热流探针、海水盐度-温度-深度剖面仪 (CTD) 、以及将自主研制的微型测温探头搭载在海底地震仪 (OBS) 和沉积物捕获器上 (图1) , 在我国南海, 东印度洋和西太平洋开展了170多个站位的深海探测, 获取到上述海域海底底水温度数据 (其中南海 (SCS) 158个站位、东印度洋 (EIO) 30个站位及西太平洋 (WPO) 37个站位) (图2) 。
图1 深海海底底水温度探测设备
(a) 中科院南海海洋研究所地热组自主研制的海底热流探针;
(b) 海底地震仪 (OBS) (搭载自主研制的微型测温探头) ;
(c) 沉积物捕获器 (搭载自主研制的微型测温探头)
图2 南海、东印度洋及西太平洋底水温度 (BWT) 探测站位分布 (红色点为观测站位)
2 研究结果基于这批实测的深海海底底水温度数据, 获得了深海海底底水温度随水深变化的经验关系 (图3) 。研究结果表明:1) 在水深不超过2000米的海域, 其底水温度随着水深增加而快速降低。比如在浅水海域, 底水温度大概为25℃, 这主要是受近海面与太阳辐射有关, 而且也是呈现季节性波动;而在水深500米左右的海域底水温度大概10℃左右, 1000米左右的海底底水温度在5℃左右, 到2000米左右的海底, 其底水温度降低到3℃左右;2) 而水深在2000-3500米的海域, 南海的底水温度变化很小 (其变化量大概在0.5℃以内) 、而西太平洋及东印度洋的底水温度随着深度增大而分别降低到1.6℃和1.3℃左右;3) 在水深超过3500m的深海海域, 底水温度几乎没什么变化;其中南海的海底底水温度 (BTW) 约为2.47℃, 西太平洋和东印度洋的底水温度稍低, 分别约为1.60℃、1.34℃, 而南大洋底水温度更低, 在0℃以下 (Orsi et al, 1999) , 尤其是靠近冰架区, 其底水温度低至零下2.13℃ (Jacobs et al, 1970) ;4) 而在水深超过4800米的海域, 底水温度通常会随着水深越深温度稍有升高, 在东印度洋和西太平洋海底底水温度随深度的升高率大概为0.10～0.12℃/km, 这主要是海水绝热自压效应导致。当然, 深海也有局部区域的底水温度非常高, 比如洋中脊上的热液喷口及小范围区域内, 其温度可高达300-400℃, 甚至更高。
图3 南海、东印度洋及西太平洋底水温度 (BWT) -深度 (Z) 分布
(a.三个海域底水温度-深度分布对比;b.三个海域底水温度