«Научная Россия» scientificrussia.ru 05.12.2023
Ученые определили, что скорость течений на границе океанических вихрей юго-западной Атлантики превышает 7 километров в час на поверхности океана и 3,5 километра в час на глубине 600 метров. Такие вихри — одни из самых мощных в Мировом океане и образуются они при столкновении двух основных течений этого района: холодного Мальвинского и теплого Бразильского. Полученные данные могут быть полезны при настройке компьютерных моделей, которые прогнозируют состояние океана и используются в судоходстве и других направлениях хозяйственной деятельности человека в море. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Oceans.
На климат и морские экосистемы побережья Бразилии, Уругвая и Аргентины влияют наиболее интенсивные течения юго-западной Атлантики: Бразильское и Мальвинское. Они несут теплые субтропические и холодные субантарктические воды навстречу друг другу и сталкиваются недалеко от побережья Южной Америки, образуя так называемый океанический фронт — область резкого изменения температуры и солености воды. В районе столкновения течения образуются мощные океанические вихри, которые представляют собой круговые движения воды. Такие вихри значительно влияют на запасы тепла в океане, а также на перенос питательных веществ и функционирование морских экосистем.
Ученые из Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москва) и Морского гидрофизического института РАН (Севастополь) провели серию морских экспедиций на научно-исследовательских судах «Академик Сергей Вавилов» и «Академик Мстислав Келдыш» и получили уникальную информацию о динамической структуре 13 вихрей. Измерив акустический сигнал, отраженный от частиц в толще морской воды, в частности, планктона и мелких пузырьков воздуха, авторы впервые определили распределение скорости таких вихрей в верхнем слое океана вплоть до глубины 1 километра. Исследователи показали, что скорость вихрей очень высока и даже в глубинных слоях ниже 500 метров достигает скорости Гольфстрима — 3,5 километра в час. Оказалось, что интенсивные течения (со скоростью до 7 километров в час) наблюдаются не только на границе вихрей, но и в их центральной части, где находятся нескольких дополнительных и достаточно мощных течений. Также исследователи установили, что вихри имеют коническую форму, при которой течения на границе не просто становятся медленнее с глубиной, но и смещаются по горизонтали к центру.
Кроме того, ученые проанализировали данные о таких вихрях за весь период спутниковых альтиметрических измерений начиная с 1993 года по настоящее время. Альтиметры — спутниковые инструменты, отслеживающие изменения уровня поверхности моря в Атлантике. Кроме этого, использовались автономные буи Арго, позволяющие определять скорости течений, соленость и температуру воды на глубинах до 2 километров. Это позволило охватить весь регион юго-западной Атлантики и показать, что вихри в исследуемом регионе оказывают наиболее сильное влияние на распределение температуры и солености. Авторы обнаружили, что вихри накапливают тепло и могут быть на 7–10°С теплее на глубине 100–300 метров, чем окружающие воды. Таким образом вихри значительно влияют на запас и транспорт тепла в глубины океана.
«В рамках этой работы мы измерили трехмерную структуру скорости нескольких интенсивных океанических вихрей и показали, что они имеют коническую структуру с аномально высокими скоростями на периферии, достигающими 7 километров в час. В дальнейшем мы планируем исследовать океанические вихри по всей толще океана, вплоть до глубин в несколько километров. Ключевую роль в исследовании наименее изученного слоя океана, а именно его глубоководной части, продолжают играть измерения со специализированных научно-исследовательских судов. Дальнейшие экспедиции должны дать более полное представление о трехмерной структуре Мирового океана, что в свою очередь позволит создать более точные системы оценки и прогноза его состояния», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Дмитрий Фрей, ведущий научный сотрудник Института океанологии имени П.П. Ширшова.
«Исследуемые вихри оказывают мощнейшее влияние на структуру вод в исследуемом регионе. По данным буев Арго, ядра самых интенсивных вихрей на 10°С теплее в глубинных слоях — ниже 200 метров. Это может существенно влиять на условия развития морских экосистем», — рассказывает Арсений Кубряков, ведущий научный сотрудник Морского гидрофизического института РАН.
