激光捕捉风与浪的隐形共舞

波长约为一米的短波移动速度比风慢。这导致气流分离：波峰阻碍风流动，产生的压力差将能量传递给波浪。另一方面，长达100米的长波移动速度快于风，并通过其运动产生不同的气流模式。这些机制在波场的不同区域同时发生——这对改进大气和海洋模型至关重要。

对天气、气候和海洋生物化学的意义

风与波浪的相互作用是地球气候和天气系统的核心组成部分。虽然普遍认为这些复杂相互作用控制着大气与海洋之间能量、热量和温室气体的交换——影响海况、天气和洋流，但直至今日，其机制在很大程度上仍属未知。研究团队计划进一步开发该系统，以更精确捕捉水面下的运动。

"迄今为止，尚未有人如此接近海面测量气流，更不用说在如此精细尺度上绘制能量交换机制图，"首席作者巴克利表示。"我们的观测揭示了物理学的前沿领域。这将推动理论框架的发展，并建立更精确的海气交换过程描述——这些过程迄今仅被部分理解。"

公海上空的独特成像技术

该影像基于能穿透空气和水的激光：绿色光束击中空气中悬浮的水滴——类似于阳光照射下的雾气。这些水滴跟随气流运动，散射激光，使空气中最微小的运动变得可见。同时，激光穿透水面。在风驱水面处，光线发生折射——揭示出水面的结构。这种组合技术可同时实现空气侧和水体侧的可视化。该方法基于流体力学成熟技术粒子图像测速技术（PIV）。PIV可提供关于流动结构和风速的精确信息。这是该技术首次在公海上应用。

为变化中的世界开展尖端研究

亥姆霍兹Hereon研究中心的科研目标在于守护宜居世界。为此，约1000名员工为提升气候适应能力和可持续性创造知识并研发新技术——惠及气候、海岸与人类。从构想到创新的路径贯穿实验研究、建模与人工智能的持续互动，最终形成在计算机中映射气候海岸多样性参数或人类生物学的数字孪生体。这是种跨学科方法，涵盖从复杂系统的基础科学认知到场景应用的全链条。作为国内外研究网络及亥姆霍兹联合会的活跃成员，Hereon通过转化研究成果专长，支持政府、企业和社会塑造可持续未来。