Новости

26 января, 2024 12:25

Ученые обнаружили аномально высокие внутренние волны в Арктике

Молодежная группа ученых-океанологов впервые обнаружила аномально высокие внутренние волны в российском секторе Арктики. Ученые проводили измерения в проливе Карские Ворота, соединяющем Баренцево и Карское моря. Было выявлено, что при взаимодействии морских течений с неровным дном пролива регулярно возникают аномально мощные внутренние волны высотой до 40 метров. Открытие столь мощных внутренних волн может быть полезным в решении ряда прикладных задач, связанных с разведкой и добычей нефтегазовых месторождений в Арктике, прокладкой трубопроводов и подводных коммуникаций, обеспечением безопасности судоходства по Северному морскому пути. Результаты исследования, поддержаного Российским научным фондом, опубликованы в журнале Remote Sensing.
Источник: заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН, кандидат физико-математических наук Игорь Козлов
Источник: заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН, кандидат физико-математических наук Игорь Козлов
Источник: заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН, кандидат физико-математических наук Игорь Козлов
3 / 4
Источник: заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН, кандидат физико-математических наук Игорь Козлов
Источник: заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН, кандидат физико-математических наук Игорь Козлов
Источник: заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН, кандидат физико-математических наук Игорь Козлов

Внутренние волны образуются под водой на границе между менее плотными (теплыми и менее солеными) и более плотными (холодными и более солеными) водами. Чаще всего они возникают, когда морские течения (в том числе приливные) встречают на своем пути неровное морское дно. Это выводит частицы воды из равновесия, а возникающие колебания могут распространяться в стороны от источника на большие расстояния – десятки и даже сотни километров. Обычно интенсивные внутренние волны имеют высоту более 10 метров, но известны случаи, когда их высота в Арктике достигала величины многоэтажного дома – 40-50 метров. Такие высокие волны оказывают сильное воздействие на перенос тепла, питательных веществ, живых организмов и загрязнений как по вертикали, так и по горизонтали. Они могут влиять на передачу акустических сигналов под водой, повреждать подводные конструкции, взламывать морской лед и приводить к образованию полыней. Авторы статьи впервые зафиксировали огромные внутренние волны высотой 40 метро в проливе Карские Ворота.

Работа выполнялась большим коллективом молодых ученых из четырех ведущих отечественных организаций в области морских наук и океанологии – Морского гидрофизического института РАН, Института океанологии РАН им. П.П. Ширшова, Московского физико-технического института и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова в рамках одной из первых молодежных экспедиций программы «Плавучий университет». Экспедиция проходила летом 2021 года на борту научно-исследовательского судна «Академик Иоффе». Исследователи ставили перед собой цель определить районы генерации интенсивных внутренних волн в Арктике, понять причины их образования, оценить размеры и скорости распространения.


Источник: заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН, кандидат физико-математических наук Игорь Козлов

Для регистрации внутренних волн использовались спутниковые данные, беспилотник и специальные датчики температуры. Ключевую роль в эксперименте сыграл новый прибор – термопрофилемер TPArctic, разработанный для целей экспедиции в Морском гидрофизическом институте РАН.

«Этот прибор представляет собой кабель длиной около 50 м, который погружается в воду с борта судна вертикально вниз, измеряет температуру воды по всей своей длине и в онлайн режиме передает измерения на экран компьютера. Именно благодаря ему мы смогли зарегистрировать интенсивные колебания температуры морской воды на глубинах от 20 до 60 м. Параллельно с этими измерениями проводилась видеосъемка с дрона, что позволило определить размеры волн, направление и скорость их распространения», – рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН кандидат физико-математических наук Игорь Евгеньевич Козлов.

Энергия самых мощных волн, которые удалось зарегистрировать ученым, достигала 1-2 мегаджоуля на метр длины волнового гребня. Исследователи выявили, что образование волн-гигантов происходит, когда в проливе ослабевает приливное течение. Внутренние волны движутся со скоростью около 1 м/с в сторону Карского моря, в так называемом сверхкритическом режиме, когда скорость фоновых течений значительно превышает скорость распространения самих волн.

«Образование таких высоких внутренних волн в районе с не самым сильным приливным форсингом говорит о том, что внутренние волны большой амплитуды могут образовываться и в ряде других районов Арктики. Приливной характер генерации столь интенсивных волн указывает, что их образование происходит регулярно. По мере своего распространения эти волны могут обрушаться, вызывая сильное вертикальное перемешивание в толще воды. Оценить влияние внутренних волн на вертикальное перемешивание, а далее и на все остальные биогеохимические процессы, можно только с помощью очень чувствительного современного оборудования – микроструктурных зондов. Недавно нашим институтом было приобретено несколько таких микроструктурных зондов в рамках национального проекта «Наука». Это позволило летом 2023 года впервые провести уникальные измерения характеристик морской турбулентности в российской Арктике в очередном рейсе «Плавучего университета». Мы ожидаем, что анализ результатов прошлогодней экспедиции позволит разгадать еще больше тайн динамики океана, скрытых в морских глубинах и подо льдом Арктики», – заключил первый автор статьи Игорь Козлов.

Источник: заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН, кандидат физико-математических наук Игорь Козлов

18 июля, 2024
Чувствительный к летучим соединениям молока «электронный нос» с 83% точностью оценил количество бактерий в продукте
Ученые создали датчик, который, подобно человеческому носу, улавливает летучие соединения, содержа...
18 июля, 2024
Кристаллографы СПбГУ расшифровали структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Международная группа ученых под руководством кристаллографа Санкт-Петербургского государственного ун...