新教员进入海洋研究领域
当海滩游客凝视大海时,大多数人看到的是一片明显均匀的广阔水域,一直延伸到地平线。
对龚东来来说,情况却大不相同。龚是威廉玛丽大学弗吉尼亚海洋科学研究所的一名新教员,是一名物理海洋学家,他使用滑翔机和系泊来研究沿海水域的运动和特性。他的研究重点之一是中大西洋湾——哈特拉斯角和科德角之间的凹弧水域,包括切萨皮克湾、特拉华湾和哈德逊河的入口。
龚博士的研究表明,这一地区是一个动态系统,在这个系统中,不同盐度、温度、含氧量和密度的水体沿着大陆架流动和旋转,影响着从天气和气候到鱼类和贝类幼虫的扩散、污染物的运输以及该地区5000万沿海居民的商业和娱乐活动。
2012年10月,龚在伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)进行了两年的博士后研究后,来到了VIMS。2010年,他在罗格斯大学获得博士学位,论文题目是《新泽西州中/外大陆架的中尺度变化:环境强迫对环流、水文和运输的影响》。
遴选委员会主席、VIMS副教授Courtney Harris表示:“东来为VIMS带来了尖端技术的专业知识,并拥有出色的教学记录。他在中大西洋湾和新泽西州近海的研究经验很容易转移到对弗吉尼亚沿海水域的研究上。”
在获得博士学位之前,龚在麻省理工学院获得物理学硕士学位,论文题为“类星体光谱在紫外线和x射线:探测星系际介质使用氦和氧”。他说,他从物理学转向海洋科学反映了他与世界联系并解决人类最紧迫挑战的愿望。
龚说:“我一直喜欢太空和飞机,小时候就想成为一名宇航员或飞行员。”“我最初的职业规划是进入天体物理学或宇宙学领域。这是一个非常迷人的领域,有一些非常酷的研究。但随着我的进步,我觉得我需要与日常世界建立更强的联系,我可以触摸、看到和感觉到的东西。我也开始学习航海。在海洋上,体验它的自由和美丽,并与他人分享这种经历,让我意识到海洋是我与世界其他地方接触和联系的方式。”
中大西洋湾
在VIMS,龚期待着继续他对中大西洋湾的研究。“作为一名物理海洋学家,”他说,“我提出的问题是,‘这个地区是如何响应不同种类的物理强迫而发生变化的?“英国的地形非常复杂——许多近海峡谷和一些地区东西走向的海岸线,在其他地区南北走向。”我感兴趣的是了解水的性质和运动如何影响生物、化学、地质、渔业以及与之相关的所有人类方面。”
龚可以把对中大西洋湾的研究一直追溯到海洋学家先驱亨利·毕格罗。但是,龚并没有依赖于比格罗和其他20世纪科学家使用的尼斯金瓶和漂流器,而是使用了最现代的海洋研究工具——无人驾驶的滑翔机。
滑翔机是鱼雷形状的自主水下航行器,它结合浮力的变化和一对鳍来推动自己在水中前进。龚说,它们最有价值的特点是能够在广阔的地区执行扩展任务。
“一架滑翔机可以在外飞行很长时间,”他说。“我们可以在任何地方部署他们,时间从几周到几个月不等;目前的设计正在推进一年。你可以在船上安装各种传感器——ctd、声学和光学传感器、营养分析仪——然后将收集到的数据通过卫星无线传输到船上或岸上的佳博体育。当滑翔机在水面上时,它的尾巴会伸出水面——你给它后面的气囊充气——然后它就可以在世界上任何地方实时通话了。你可以在北极部署一个滑翔机,并与它通信——告诉它去哪里,多长时间从VIMS这里收集数据。”
北极研究
事实上,龚在阿拉斯加北坡楚科奇海的一个为期两年的项目中,作为他博士后研究的一部分,曾在北极水域使用过滑翔机。他现在正在分析这些数据以供发表,重点研究水团在从太平洋经过白令海峡进入北极时是如何变化的。由于北极地区气候迅速变暖和海冰逐渐消失,北极水域成为当前海洋学研究的热点。
哈里斯说龚对北极研究的兴趣“补充了VIMS目前的研究项目 关注高纬度环境,并提供了一个令人兴奋的专业之间的联系。他在北极的经验将帮助VIMS更好地应对极地地区的气候变化及其对当地海平面的最终影响。”海洋学难题
在他的北极研究之前,在离他的新家格洛斯特角更近的地方,龚利用滑翔机和系泊处的数据来解决大西洋中部海域的海洋学难题——他称之为“盐预算困境”。简单地说,根据降水和蒸发之间的估计差异,白湾的水比应有的盐度要高。这种影响在更远的南边,更靠近切萨皮克湾的地方变得更加明显。
龚通过研究控制海湾的一个关键海洋学特征的因素——“大陆架断裂锋”来解决这个难题。这种波动的边界将受河流输入影响较大的大陆架相对新鲜和寒冷的水域与大陆斜坡向海的较温暖、较咸的水域分开。
“正面是一个复杂的三维特征,”龚说。“它的形状和结构会随季节而变化——主要在夏季和冬季之间发生变化——每隔几天到几周就会发生较小程度的变化。”他的研究表明,这些变化是由风、海洋压力梯度、地下“冷池”的运动以及墨西哥湾流旋转的漩涡和环的影响所驱动的。
龚说,这些漩涡——连同热带风暴和东北风——可能有助于解释印度洋盐预算不平衡的原因。他解释说:“漩涡或环可以将温暖的咸水团带入海湾。”“然后风暴可以帮助将这些侵入物中的盐带到架子上。所有这些过程——锋面、漩涡和风暴的变化——都对跨大陆架交换及其对浮游生物、幼虫和鱼类的影响有影响。”未来的研究
在VIMS,龚计划从两个方向——深海和像切萨皮克湾这样的浅水河口——来进行他对中大西洋湾的研究。
龚说:“我真的很想看看海底峡谷。”“来自西海岸的研究表明,峡谷在促进物质、生物和营养物质在大陆架断裂上的交换方面发挥着重要作用。”他已经向美国国家科学基金会提交了一份提案,建议在长岛附近的哈德逊峡谷附近放置滑翔机和系泊设施,并将目光投向弗吉尼亚州附近的诺福克峡谷。
至于切萨皮克湾,龚推测墨西哥湾暖流的漩涡和环偶尔会向海湾口移动,并想知道这可能会对海湾及其海洋生物产生什么影响。“有一些有趣的问题有待探索,”他说。“我计划设计一些研究,重点关注斜坡、大陆架和河口之间的这种耦合。”
龚计划从另一个角度研究切萨皮克湾和弗吉尼亚州的沿海海洋——从一个水手的角度。“帆船仍然是我的激情所在,”他说,“我希望在弗吉尼亚做更多的帆船运动。”