Из вихрей в нити

Океанические вихри в десятки километров размером — это круговое или спиралевидное движение воды в океанах, которое возникает под воздействием сильных течений, ветра и силы тяжести. Географы называют их мезомасштабными. Такие вихри переносят тепло, массу и кинетическую энергию из области своего образования на значительные расстояния, иногда превышающие тысячу километров. Это один из главных механизмов горизонтального перемешивания океанов. Теплые или холодные вихри также определяют локальную погоду у побережий и сильно влияют на климат. Круговые потоки воды играют свою роль и в глобальной океанической циркуляции.

Районы активных вращающихся потоков обычно образуются в местах, где сильные океанические течения неустойчивы. Их генерируют течения вроде Гольфстрима или Куросио. Порождает их и взаимодействие потоков воды с дном океана. Ученые знают уже многое о вихрях и их свойствах. Но многое остается загадкой. К примеру, непонятно, как им удается сохраняться при сильных изменениях внешних течений.

Российско-норвежская группа ученых во главе с В.В. Жмуром, профессором Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, построила гидродинамическую модель морских мезомасштабных вихрей, чтобы выяснить, как такой вихрь эволюционирует в океане.

Проверку своей теории ученые проводили в Лофотенской котловине Норвежского моря. Она уникальна тем, что над ее центром почти всегда находится антициклон, а сама котловина из-за особенностей своей топографии и течений буквально кишит мезомасштабными вихрями. Они образуются благодаря Норвежскому течению, которое переносит атлантическую воду в Арктику.

Для исследования ученые привлекли спутниковые данные и натурные измерения. Они отследили эволюцию вихря, который в течение нескольких недель менял свою форму от кругового пятна на поверхности воды к эллиптическому, а затем сильно вытянутому. При вытягивании вихрь уменьшал энергию своего движения в несколько раз и возвращал ее течению.

Именно такое поведение вихря и предсказывала модель ученых. Теперь на ее основе они планируют исследовать взаимодействия между самими вихрями, их связь с фронтами течений и морской топографией, а также их влияние на биологическую продуктивность океана. Результаты исследования опубликованы в Journal of Marine Science and Engineering.