Впервые описана круглогодичная активность арктических вихрей в Баренцевом море: Науки о Земле

Район, где проводилось исследование развития вихря в Баренцевом море

© Игорь Козлов / из личного архива

Океанологи впервые составили круглогодичную карту активности вихревых процессов в мелководной части Баренцева моря. Для этого авторы использовали радиолокационные спутники Sentinel 1, эффективно работающие вне зависимости от облачности и полярной ночи. Проанализировав более трех тысяч снимков, ученые зафиксировали вихри с горизонтальными размерами от сотен метров до десятков километров, которые возникают при столкновении теплых атлантических и холодных арктических вод, перемешивают океан и ускоряют таяние льдов, а также влияют на погоду и навигацию в прибрежных регионах. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Estuarine, Coastal and Shelf Science.

Морские банки можно сравнить с огромными подводными плато, вершина которых часто находится очень близко к поверхности воды. Такое обширное мелководье с глубиной менее 100 метров — Шпицбергенская банка — находится между островами Медвежий и Хопен в северо-западной части Баренцева моря. Здесь сталкиваются теплые соленые воды Атлантики и холодные опресненные воды Арктики. Из-за разницы в направлении их течения, а также существования потоков воды с разной соленостью в этом регионе постоянно возникают многочисленные подводные вихри — от небольших водоворотов до гигантских круговоротов в десятки километров. Независимо от размеров, подводные вихри создают опасность как для пловцов и маломерных судов, так и для подводных аппаратов и трубопроводов.

Однако до сих пор ученые не имели полного годового цикла наблюдений за этими вихрями, так как зимой регион часто скрыт облаками, а обычные спутниковые оптические сенсоры не могут «видеть» поверхность воды сквозь тучи и в условиях полярной ночи.

Исследователи из Морского гидрофизического института РАН (Севастополь), Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москва) и Московского физико-технического института (Долгопрудный) впервые составили подробную круглогодичную картину вихревой активности в районе Шпицбергенской банки в северо-западной части Баренцева моря. Для этого авторы использовали данные со спутниковых радиолокаторов Sentinel-1A/B. Они работают в любую погоду и в любое время суток, а их сигнал чувствителен к изменениям шероховатости морской поверхности, вызванным вихревыми течениями.

Всего ученые проанализировали более трех тысяч радиолокационных изображений высокого разрешения, полученных спутниками с января по декабрь 2018 года. На каждом снимке авторы вручную выявляли структуру вихрей по характерным спиралевидным проявлениям. Затем для каждого вихря исследователи определили тип — циклонический (вращение против часовой стрелки) или антициклонический (в противоположную сторону), — а также диаметр, координаты центра и принадлежность к открытой воде или прикромочной ледовой зоне.

Всего за год океанологи зарегистрировали 1 758 вихрей в прикромочной зоне и 1 631 — в открытой воде. Их радиус колебался от 200 метров до 40 километров, при этом вихри в ледовой зоне были в среднем вдвое крупнее. Больше всего оказалось вихрей небольшого размера, с диаметром 2–4 километра, которые называются субмезомасштабными. Вихри такого размера и меньше чаще всего упускали даже самые лучшие существующие модели динамики океана из-за их небольшого размера и сезонных помех. А именно они играют ключевую роль в перемешивании воды, вертикальном переносе тепла и различных элементов.

«Арктика теплеет быстрее остальных регионов планеты, и ледяной покров Баренцева моря сокращается рекордными темпами. Вихри интенсивно перемешивают воду, поднимают теплые и соленые атлантические воды к поверхности, ускоряют таяние льда и перераспределяют питательные вещества. Как показали недавние работы, именно субмезомасштабные вихри ответственны за доставку тепла из глубины в зону ледяного покрова. Поэтому точное определение их количества критически важно для прогнозов исчезновения морского льда в летний период. В дальнейшем мы планируем детально исследовать скорость вращения таких вихрей, скорость дрейфа морского льда, попадающего в них, а также интенсивность турбулентного обмена внутри таких вихрей», — поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Игорь Козлов, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН.

Таким образом, исследование впервые позволило количественно оценить вихревую активность в Баренцевом море на протяжении целого года. Интересно, что восточный склон Шпицбергенской банки оказался намного активнее западного — вероятно, из-за встречных течений арктических и атлантических вод и положения границы, где они сталкиваются. Авторы также получили прямое доказательство быстрой эволюции вихрей у острова Хопен, выяснив, что их количество и расположение сильно меняются под действием приливов всего за сутки.

Источник: indicator.ru