Загадочные водовороты в Арктике
|
Океанологи раскрыли причину сезонных изменений характера водоворотов в Арктике, которые много лет оставались загадкой. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Physical Oceanography. Крупные водовороты в океане действуют подобно атмосферным циклонам: перемешивают толщу воды, разносят тепло и питательные вещества по всей планете. Но, если в большинстве океанов водовороты проявлены на всех глубинах, а сильнее всего — на поверхности, то в Северном ледовитом океане картина другая. |
Летом водовороты в Арктике похожи на аналогичные процессы в других частях Мирового океана, а зимой они затихают вблизи поверхности, опускаясь на глубину 50 метров и более. Эта сезонная смена в арктической вихревой активности океана несколько десятилетий озадачивала ученых. Теперь американские океанологи из Массачусетского технологического института (MIT) вместе с коллегами из Франции и Норвегии нашли объяснение загадочной турбулентности океана в Арктике. Оказалось, что причина — в силах трения льда и стратификации океана. |
Моделируя физику океана, ученые обнаружили, что зимой лед действует как фрикционный тормоз, замедляя поверхностные воды и не позволяя им превращаться в турбулентные водовороты. При этом на глубинах от 50 до 300 метров более плотные соленые слои океана продолжают перемешиваться круглый год. "В большей части океана эти водовороты простираются до поверхности, — приводятся в пресс-релизе MIT слова одного из авторов исследования, профессора океанографии Джона Маршалла (John Marshall). — Но арктической зимой мы обнаруживаем, что водовороты как бы живут под поверхностью, как подводные лодки, болтающиеся на глубине, и не поднимаются на поверхность". |
Для своего исследования авторы взяли данные об активности Северного Ледовитого океана, предоставленные Океанографическим институтом Вудс-Хоул, собранные с датчиков, измеряющих скорость воды на разных глубинах в период с 2003 по 2018 год. Усредненные данные позволили выявить четкую сезонную тенденцию: в летние месяцы с очень небольшим ледяным покровом ученые наблюдали высокие скорости и большую вихревую активность на всех глубинах, а зимой, по мере роста и увеличения толщины льда, водовороты на мелководье исчезали, тогда как более глубокие воды продолжали проявлять высокую скорость движения. |
Чтобы выяснить причину этого любопытного сезонного изменения вихревой активности, исследователи провели "анализ бароклинной нестабильности". Эта модель использует набор уравнений, описывающих физику океана, и определяет, как развиваются нестабильные системы, такие как водовороты, при различных условиях. Исследователи обнаружили, что без трения со льдом водовороты свободно образуются на всех глубинах океана. С увеличением трения и толщины льда скорость движения воды замедляется, и водовороты исчезают на первых 50 метрах океана. Ниже этой границы, где плотность воды в силу стратификации резко меняется, водовороты продолжают вращаться. |
Результаты исследования предполагают, что в будущем турбулентность Северного Ледовитого океана будет только увеличиваться. При меньшем количестве льда вода будет свободно закручиваться в водовороты и на поверхности, и на глубине. Повышенная активность может принести теплую воду из других частей мира, что приведет к дальнейшему нагреванию Арктики. "По мере того как Арктика нагревается, этот механизм миграции водоворотов исчезнет, потому что летом льда не будет, а зимой он будет более подвижным, — объясняет Маршалл. — Таким образом, мы ожидаем увидеть в будущем Арктику гораздо более нестабильной, что будет иметь серьезные последствия для крупномасштабной динамики климатической системы". Авторы надеются, что их данные будут учтены в климатических моделях для получения более точных прогнозов изменения климата в Арктике и по всему миру. |
Источник |
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|