Ученые впервые обнаружили в океане необычные структуры (модоны), состоящие из двух противонаправленных вихревых течений. Такие образования могут переносить воду на расстояние вплоть до тысячи километров со скоростью, которая примерно в десять раз выше чем другие механизмы перемещения воды в океане. Модоны были обнаружены в Южном океане, пишут ученые в статье в Geophysical Research Letters.

Chris W. Hughes et al./ Geophysical Research Letter, 2017

 

Перемещение воды в верхних слоях океанов в умеренных широтах обычно происходят со скоростью порядка одного — двух сантиметров в секунду. Именно с такой скоростью распространяются волны Россби, бегущие вдоль границы между теплым верхним слоем океана и более глубокими холодными слоями. Из-за того, что океанские течения петляют, в результате меандрирования от них могут отрываться отдельные вихри, которые потом продолжают самостоятельное движение. Теоретические оценки и численное моделирование предсказывают и возможное образование в океанских приповерхностных течениях модонов — систем из двух противонаправленных вихрей, которые двигаются парой и со значительно большей скоростью, чем отдельные вихри и волны Россби. Однако в реальности такие структуры до настоящего дня обнаружить не удавалось, сообщает N+1.

Океанологи из Ливерпульского университета Крис Хьюз (Chris W. Hughes) и Питер Миллер (Peter I. Miller) впервые обнаружили модоны при анализе информации о перемешивании океанской воды в морях и океанах Земли с 1993 по 2016 годы. Для этого ученые использовали данные нескольких спутниковых высотомеров, исходя из которых были построены карты геострофических течений и получены видео с изменением скорости потоков. Из-за того, что модоны имеют довольно небольшие размеры и высокую скорость, их сложно обнаружить на отдельных статичных изображениях, тем не менее их необычная парная природа хорошо заметна именно на видео.

Карта температуры воды на поверхности океана вокруг модона. Цветом обозначены температурные отклонения от -4 градусов Цельсия (фиолетовый цвет) до 4 градусов Цельсия (красный цвет). Модоны обозначены черными кругами
Chris W. Hughes et al./ Geophysical Research Letter, 2017

 

В результате анализа видео ученым удалось четко увидеть всего девять модонов (восемь пар вихрей вокруг Австралии и один — в районе южного побережья Африки), и множество похожих короткоживущих структур. Похожие на модоны парные структуры также наблюдались в Тихом океане вблизи Аляски и в Индийском океане около Мадагаскара, однако взаимодействия между вихрями в них были довольно слабыми, чтобы образовалась устойчивая структура.
Наиболее ярко выраженные настоящие модоны были обнаружены в Тасмановом море и перемещались от берегов южного побережья Австралии в сторону Новой Зеландии. Типичный размер вихря внутри одного модона составил около 100 километров. Такие структуры могут существовать в течение примерно 6 месяцев и переносить воду на расстояния около тысячи километров. При этом скорость переноса воды с модонами составляет от 10 до 20 сантиметров в секунду, что более, чем в десять раз больше обычных скоростей, характерных для волн Россби.

 


Структура обнаруженного модона по данным спутниковых высотомеров (a,b) и полученная с помощью теоретического анализа (c)
Chris W. Hughes et al./ Geophysical Research Letter, 2017

 

Авторы работы утверждают, что обнаружение таких двойных вихревых структур подтверждают теоретические модели, которые используются для моделирования океанских течений. Это поможет в будущем точнее предсказывать пути переноса питательных веществ и углеродных соединений океанской водой. Ученые надеются что с повышением точности измерительных спутниковых приборов удастся полнее описать механизм образования и динамику таких систем.
Перемешивание и транспорт воды в океане происходит не только в приповерхностном слое, но и за счет придонных потоков. Поэтому очень сильное влияние на него оказывает рельеф океанского дна. Именно столкновение потоков с вертикальными участками антарктического дна помогает перемешать воду в Южном океане. Иногда более масштабные неровности дна мирового океана приводят к неожиданным эффектам. Например, из-за особенностей циркуляции воды в Тихом и Индийском океане существует вода, которая не перемешиваются с другими потоками и уже более тысячи лет не покидала океан.

Навіны ад Belprauda.org у Telegram. Падпісвайцеся на наш канал https://t.me/belprauda.

Recommend to friends
  • gplus
  • pinterest
Поддержать проект: