Oceanografer beräknar vanligen storskalig ytcirkulation från havet från satellitinformation om havsnivå med hjälp av ett koncept som kallas "geostrofi", som beskriver förhållandet mellan oceaniska ytflöden och havsnivågradient. Omvänt, forskare förlitar sig på data från strömmätare i vattnet för att mäta rörelse i mindre skala. Ny forskning ledd av University of Hawaii at Mānoa (UHM) oceanograf Bo Qiu har bestämt från observationsdata vid vilken längdskala vid vilken användning av havsnivåhöjd inte längre ger en tillförlitlig beräkning av cirkulationen.

Processer i övre havet leder bort värme, transporterar näringsämnen och påverkar upptaget av koldioxid, vilket gör cirkulationen till en avgörande drivkraft för biologisk aktivitet i havet. Vattnets rörelse i havet bestäms av många faktorer, inklusive tidvatten; vindar; ytvågor; inre vågor, de som fortplantar sig inom havets lager; och skillnader i temperatur, salthalt eller havsnivåhöjd. Dessutom, som hög- och lågtryckssystem som syns på TV-väderkartor, havet är fullt av virvlar, långsamt virvlande vattenmassor.

"När längdskalorna blir mindre från flera hundra miles till några tiotals miles, vi upptäckte punkten där geostrofisk balans inte längre blir giltig – vilket betyder att havsnivån inte längre är användbar för att beräkna havscirkulationen, sa Qiu, professor vid UHM School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST). "Det beror på närvaron av oceaniska inre vågrörelser som väsentligen stör rörelsen som skulle orsakas av geostrofi."

Forskare använder havsnivån som ett medel för att beräkna havets cirkulation eftersom satelliter cirkulerar jorden dagligen, samla in havsnivådata ofta och noggrant. Före denna studie, publiceras i Naturkommunikation , oceanografer visste att havsnivån kan användas för att ge en bild av cirkulationen på ett generellt sätt, men inte i särskilt fina detaljer. Dock, den specifika detaljnivån som kan tillhandahållas med detta tillvägagångssätt var inte känd, fram till denna studie.

Ytterligare, i områden i havet med ihållande eller frekventa virvlar, Qiu och medförfattare från Japan Meteorological Agency, Caltech och NASA Jet Propulsion Laboratory fastställde att havsnivån på ett tillförlitligt sätt kan användas för att beräkna cirkulationen med en ganska hög upplösning, det är, på ganska små längdskalor (upplösning på 10 miles). Dock, i områden där rörelse domineras av inre vågor, satellithavsnivån kan endast användas för att sluta sig till rörelse i mycket stor skala (upplösning på 125 miles).

"Denna aspekt av studien var lite av en överraskning, " sa Qiu. "Jag förutsåg inte att övergångspunkten skulle variera med en storleksordning inom västra norra Stilla havet."

I framtiden, Qiu och kollegor hoppas kunna utveckla ett matematiskt tillvägagångssätt för att skapa mer detaljerade bilder av cirkulationen baserat på havsnivån på fler platser i Stilla havet.