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海洋海底物质再悬浮在海洋工程、环境科学等领域意义重大，但深海环境下相关研究较少。研究人员在南海神狐峡谷（1405 米）开展原位观测，记录到沉积物再悬浮事件和下坡流。发现松散聚集体再悬浮所需条件低，扫掠是主因。该研究有助于理解南海巨型海底雾状层形成。
在广阔无垠的海洋世界里，海底物质的再悬浮现象如同隐藏在深海的神秘谜题，吸引着众多科研人员的目光。海洋海底物质再悬浮可不是一个简单的现象，它在海洋工程、环境科学等多个领域都有着举足轻重的地位。比如说，在海洋工程建设中，如果不能准确了解海底物质再悬浮规律，可能会导致工程设施受到意想不到的影响；在环境科学研究里，它又和海洋生态系统的物质循环、能量流动紧密相连。
然而，长期以来，人们对深海环境下的海底物质再悬浮了解甚少。以往大多数研究都集中在近岸浅海区域，在那些地方，研究人员对近底剪切应力（near-bed shear stress）在沉积物再悬浮中的作用有了一定认识，知道当近底剪切应力超过某个阈值时，沉积物会被侵蚀并悬浮起来。但从微观角度看，小尺度的近底湍流相干结构（turbulent coherent structures）对再悬浮的影响更为关键。这些湍流相干结构包含喷射（ejection）、扫掠（sweep）、向上加速（up-acceleration）和向下减速（down-deceleration）等一系列湍流猝发事件，它们能在海底引发快速且显著的压力波动。尽管在河口、海岸和湖泊等地，相关研究取得了不少成果，但在深海，尤其是水深超过 1000 米的区域，相关研究却寥寥无几。
为了揭开深海海底物质再悬浮的神秘面纱，国内的研究人员踏上了探索之旅。他们来到南海北部陆坡神狐峡谷的谷底，这里水深约 1405 米。研究人员开展了原位实地观测研究，对海底流速、近底剪切应力、湍流相干结构、浊度以及声学背散射等多个关键指标进行了调查分析，还通过分析数字视频来探究再悬浮的海底物质。
研究得出了一系列令人瞩目的结论。在这次观测中，研究人员记录到了一次沉积物再悬浮事件，同时还观测到了下坡流。让人意外的是，尽管最大近底剪切应力小于细粒沉积物的临界剪切应力，但悬浮颗粒浓度却和流速同步变化。进一步研究发现，这是因为松散聚集体的再悬浮所需的流速较低，超过 0.1m/s 即可，而且所需的近底剪切应力也较小。在导致再悬浮的因素中，扫掠是主要贡献者，其次是喷射，而向下减速和向上加速的贡献则微乎其微。另外，研究人员还观察到近底剪切应力和扫掠都呈现出双峰特征，在悬浮颗粒浓度达到最高时，这两个参数都降至较小的值。在近底垂直剖面中，声学背散射的幅度随着离海底距离的增加而增大，这可以用再悬浮的松散聚集体沉降缓慢来解释，这一发现也为南海巨型海底雾状层（bottom nepheloid layers）的形成提供了重要线索。
该研究成果意义非凡。它填补了深海海底物质再悬浮研究的部分空白，让人们对深海环境下的这一现象有了更深入的认识。这些发现有助于完善海洋动力学理论，为海洋工程在深海区域的建设和规划提供更可靠的依据，同时也为海洋环境科学研究中关于深海物质循环和生态系统的研究提供了新的思路。该研究论文发表在《Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers》上。
研究人员在开展这项研究时，用到了几个主要关键的技术方法。首先是原位观测技术，利用搭载多种仪器的着陆器在神狐峡谷谷底进行实地监测，获取现场数据。其中，RBRmaestro3C.T.D 用于测量浊度和温度，6MHz ADV 用来记录 1s 平均流速、声学背散射和流向。此外，还通过分析数字视频来辅助解释再悬浮的海底物质。
下面来详细介绍研究结果：
- 直接分析原始时间序列：在监测期间，2020 年 9 月 3 日记录到了最高的近底浊度，研究人员对这一天的数据进行了详细分析。通过对相关仪器测量数据的分析，发现悬浮颗粒浓度与流速同步变化，尽管发生了再悬浮，但流速和近底剪切应力却低于临界值。
- 近底剪切应力和湍流相干结构的特征：研究发现扫掠是导致再悬浮的主要因素，其次是喷射，而向下减速和向上加速对再悬浮的贡献很小。同时，近底剪切应力和扫掠呈现出双峰特征，在悬浮颗粒浓度最高时，它们的值反而变小。
- 声学背散射的垂直分布特征：在近底垂直剖面中，声学背散射幅度随着离海底距离的增加而增大，这一现象与再悬浮的松散聚集体沉降缓慢有关，对解释南海巨型海底雾状层的形成有重要意义。
综合来看，本次研究通过对南海神狐峡谷谷底的实地观测，深入分析了深海海底物质再悬浮事件。研究结论不仅揭示了深海环境下再悬浮现象的独特规律，还为后续相关研究指明了方向。在讨论部分，研究人员也指出，虽然本次研究取得了重要成果，但深海海底物质再悬浮仍有许多未知等待探索，比如不同类型海底物质在不同深海环境下的再悬浮机制等。这一研究成果为海洋科学领域的发展提供了宝贵的信息，有望推动相关领域进一步发展，让人类对深海的认识更加深入。
