Новости

5 декабря, 2023 14:30

Ученые измерили аномально быстрые течения на границе океанических вихрей в Атлантике

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.
Научно-исследовательское судно «Академик Сергей Вавилов», с которого проводились измерения. Источник: Дмитрий Фрей
Положение вихрей в районе исследований, в юго-западной Атлантике по спутниковым данным: уровень моря, концентрация хлорофилла А, температура поверхности моря. Источник: Дмитрий Фрей
3 / 4
Научно-исследовательское судно «Академик Сергей Вавилов», с которого проводились измерения. Источник: Дмитрий Фрей
Положение вихрей в районе исследований, в юго-западной Атлантике по спутниковым данным: уровень моря, концентрация хлорофилла А, температура поверхности моря. Источник: Дмитрий Фрей

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.


Палубные работы в рейсе. Источник: Дарья Смирнова

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.

Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ

28 февраля, 2024
Вещество из печени дальневосточного кальмара уменьшило воспаление при повреждении почек
Ученые показали, что вещество, выделенное из печени дальневосточного кальмара, снижает воспаление ...
27 февраля, 2024
Прозрачные электроды помогут ускорить Интернет и пригодятся для «умных» окон
Ученые разработали прозрачный электрод — элемент, проводящий электрический ток, — на основе соедин...