КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 22-77-10004

НазваниеДинамика полярных вод в узких проливах и глубоководных желобах

РуководительФрей Дмитрий Ильич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2022 - 06.2025

Конкурс№71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-501 - Физика океана

Ключевые словаЦиркуляция океана, гравитационные течения, термохалинная структура, внутренние волны, ADCP измерения, CTD измерения, море Уэдделла, Карское море, спутниковая альтиметрия, пролив Брансфилда, Карские ворота, пролив Вилькицкого, канал Вима, желоб Святой Анны, численное моделирование

Код ГРНТИ37.25.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Узкие проливы и глубоководные желоба являются ключевыми точками для циркуляции вод в придонном и приповерхностном слое Мирового океана. Мониторинг течений в подобных узостях позволяет установить характеристики водообмена между отдельными морями в поверхностном слое, либо между отдельными глубоководными котловинами в абиссальном слое океана, что важно для климатических оценок перераспределения тепла при движении холодных полярных вод. Также в таких точках значительно увеличивается степень перемешивания вод, что является важным фактором для формирования наблюдаемой вертикальной стратификации океана. Главной целью данного проекта является исследование особенностей динамики придонных и приповерхностных потоков через ряд проливов и желобов. При этом планируется как определить региональные особенности течений через конкретные узости в морях российской Арктики и Атлантическом секторе Антарктики, так и установить фундаментальные закономерности, связанные с влиянием тех или иных физических процессов на динамику вод в желобах и проливах. В основу проекта заложены накопленные коллективом натурные измерения, выполненные за последние 5 лет в некоторых ключевых узостях на пути распространения полярных вод: в проливах Карские ворота и Вилькицкого (8 экспедиций), желобе Святой Анны (3 экспедиции), проливы Брансфилда и Антарктика (4 экспедиции), проходы хребта Саут-Скотия (2 экспедиции), канал Вима (6 экспедиций). Существенная часть данных из этого архива будет впервые детально проанализирована именно в ходе выполнения заявляемого проекта. В ходе выполнения проекта планируется решение следующего ряда задач. На основе комплексных измерений на серии разрезов будет изучена трехмерная структура течений в исследуемых регионах океана, при этом будет анализироваться как термохалинная (и, соответственно, плотностная) структура течений, так и их кинематическая структура. Сочетание подобных измерений позволяет исследовать различные аспекты динамики океана. Кроме этого, ключевой особенностью проекта является использование автономных океанографических заякоренных станций, активно применяемых коллективом проекта в высоких широтах Северного Ледовитого и Южного океанов. Важной задачей проекта является изучение изменчивости течений на различных временных масштабах с использованием данных автономных буйковых станций. Следует отметить, что измерения в исследуемых ключевых точках Мирового океана крайне немногочисленны, а в некоторых абиссальных каналах и проходах Южной Атлантики не выполнялись никогда. При этом они играют ключевую роль в переносе холодных полярных вод, в глобальном перераспределении тепла и в формировании наблюдаемой стратификации океана. Понимание этих процессов особенно важно в условиях изменяющегося климата, а также для настройки и валидации численных моделей циркуляции океана, в которых моделирование течений в узких проливах и желобах представляет собой важную и сложную задачу.

Ожидаемые результаты
Результатом выполнения проекта будет существенный вклад в понимание различных аспектов динамики вод в узких проливах и глубоководных желобах. В рамках проекта будут получены новые натурные данные по циркуляции в исследуемых узостях на пути распространения приповерхностных и придонных вод. Детальное проведение CTD и ADCP съемок в этих ключевых для распространения полярных вод точках позволяет анализировать одновременно и плотностную, и кинематическую структуру течений, что делает возможным исследования различных динамических процессов. В ходе проекта планируется получить фундаментальные знания об особенностях формирования стратификации вод в условиях узких проливов и желобов, оценить влияние внутренних волн на перемешивание и диссипацию энергии, определить особенности приливных потоков в узостях в придонном и приповерхностном слое, установить влияние ветрового форсинга, морского льда и крупных айсбергов на течения в проливах. Следует отметить, что детальные CTD и ADCP съемки в некоторых ключевых желобах на пути распространения глубинных и донных полярных вод либо единичны, либо не проводились никогда; недостаток натурных наблюдений также очевиден и для ряда проливов, особенно проливов российской части Арктики. При этом динамика вод в подобных узостях влияет на глобальные климатические процессы за счет регулирования переноса холодных полярных вод и особенно критична для изучения в условиях изменяющегося климата. В практическом отношении полученные результаты важны для валидации численных моделей циркуляции океана, в которых воспроизведение интенсивных течений в узостях является сложной задачей. Качественная работа подобных моделей важна для различных прикладных задач. В ходе проекта также будет установлена возможность использования спутниковой альтиметрии для воспроизведения потоков в верхнем слое океана в различных проливах; планируется изучение этого вопроса для вдольтрековых и интерполированных на регулярную сетку спутниковых продуктов. Исследования циркуляции вод в проливах Антарктического полуострова важны для понимания динамики экологических сообществ, в частности необходимы для оценки биомассы промысловых видов, что является основной темой ряда российских экспедиций в Южный океан в 2020-2022 гг. Кроме того, придонные течения обуславливают развитие бентосных организмов, а также важны для процессов осадконакопления и эрозии дна. Таким образом, изучение циркуляции в исследуемых районах важно не только с точки зрения физики течений, но и для дальнейших исследований биологических и геологических процессов. В рамках выполнения проекта будут получены следующие конкретные научные результаты: 1. Будет получена трехмерная структура течений и термохалинная структура вод в нескольких ключевых проливах (в Южном океане проливы Брансфилда и Антарктика; в Северном Ледовитом океане проливы Вилькицкого и Карские ворота) и глубоководных желобах (в Южном океане многочисленные проходы в хребте Саут-Скотия, а также в канале Вима юго-западной Атлантики; в Северном Ледовитом океане исследования будут сосредоточены в желобе Святой Анны). При этом запланирован как анализ измерений 2020-2022 гг, полученных в рейсах с участием исполнителей гранта, так и проведение новых измерений в рамках рейсов ИОРАН. 2. На основе анализа данных заякоренных станций будут определены механизмы, обуславливающие изменчивость придонных течений в глубоководных желобах на различных временных масштабах. Будет получена новая информация о внутренних волнах в малоизученных районах, проведено сравнение наблюдаемых внутренних волн в Арктике и Антарктике. 3. Будут установлены границы применимости спутниковой альтиметрии для исследования циркуляции верхнего слоя океана в условиях узких проливов высоких широт. Данные результаты будут получены как для вдольтрековой альтиметрии (уровня L3), так и для различных продуктов на регулярной сетке (L4). Проведение специальных подспутниковых измерений на треках спутников. 4. По данным атмосферных реанализов в сочетании с натурными измерениями течений будет определено влияние ветрового воздействия на циркуляцию вод в проливах Арктики и Антарктики. 5. Будет установлено влияние антарктических айсбергов на крупномасштабную циркуляцию района проливов Брансфилда и Антарктика. По данным натурных наблюдений будут оценены возможные изменения скорости течений в зависимости от прохождения айсбергов на север вдоль западной части круговорота Уэдделла.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---