Океанологи СПбГУ выявили особенности трансформации энергии в океанических вихрях

Дата публикации: 03 августа 2023

Ученые СПбГУ выяснили, что мезомасштабные океанические вихри могут передавать свою потенциальную и кинетическую энергию тонким вихревым нитям — филаментам. В качестве объекта исследования было выбрано Норвежское море. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в Journal of Marine Science and Engineering.

Океанические или мезомасштабные вихри — это круговое или спиралевидное движение воды в океанах, которое образуется под воздействием течения, ветра, гравитации и других сил. Вихри — один из главных механизмов горизонтального перемешивания, они способны переносить тепло, массу, кинетическую энергию и биохимические характеристики из области своего образования на значительные расстояния, иногда превышающие сотни километров. Наличие теплых или холодных вихрей океана определяет локальную погоду побережья и влияет на климат. Кроме того, мезомасштабные вихри играют важную роль в глобальной океанической циркуляции.

Несмотря на повсеместное распространение, районы вихревой активности, как правило, приурочены к областям неустойчивости крупных циркуляционных структур. Именно неустойчивость интенсивных струйных течений в океане, таких как Гольфстрим или Куросио, приводит к рождению вихрей. Другой важной причиной их генерации является их слияние и взаимодействие вихрей с топографией дна.

Несмотря на значительный прогресс в изучении кинематических свойств и динамических особенностей вихрей, необъясненными остаются достаточно много явлений. Так, в научном сообществе пока нет понимания, как вихрям удается сохраняться в неоднородных внешних течениях.

Лофотенская котловина Норвежского моря является самым динамически активным транзитным регионом, который характеризуется локальными максимумами дисперсии уровня океана и кинетической энергии вихрей. Динамическая активность в этой области по большей части обусловлена мезомасштабными вихрями, образующимися в Норвежском течении, которое и переносит Атлантическую воду в Арктику. При этом у Лофотенской котловины есть уникальная природная особенность — это квазипостоянный антициклон, расположенный в центре, а сама котловина из-за ее гидродинамических условий и особенностей топографии буквально «кишит» мезомасштабными вихрями.

Ученые СПбГУ установили, что при эволюции мезомасштабных вихрей на фоне деформирующего их течения следует ожидать перекачку энергии от вихрей к филаментам — вихревым нитям.

«Основной вывод работы заключается в том, что при эволюции мезомасштабных вихрей следует ожидать перекачку энергии от вихрей к филаментам, то есть от мезомасштабных движений к субмезомасштабным. Это прямой энергетический каскад, и связан он с неограниченным вытягиванием вихрей в вихревые нити (филаменты). Одновременно уменьшение энергии вихрей при  том же процессе вытягивания возвращает энергию в течения», — рассказала профессор кафедры океанологии СПбГУ Татьяна Белоненко.

Для исследования ученые привлекли спутниковые и модельные данные, в том числе реанализы, в которых глобальная гидродинамическая модель ассимилирует спутниковые и натурные измерения. Как отметила Татьяна Белоненко, в перспективе ученые планируют исследовать взаимодействия между мезомасштабными вихрями, фронтами, морской топографией и биологической продуктивностью океана, а также воздействия этих факторов на океанские экосистемы.

 

Для информации
Проект «Исследование динамики изолированных вихрей в океане с использованием методов дистанционного зондирования, in situ и модельных данных» поддержан грантом Российского научного фонда. Отметим, что в прошлом году СПбГУ занял первое место в России по количеству грантов РНФ: ученые Университета получили 112 грантов, это 5,5% от общего числа победивших проектов и наибольшее число грантов от одной организации. Санкт?Петербургский государственный университет — первый университет России был основан 28 января (8 февраля) 1724 года, когда Петр I издал указ об учреждении Университета и Российской академии наук. Сегодня СПбГУ — научный, образовательный и культурный центр мирового уровня. В 2024 году Санкт?Петербургский университет отметит свой 300-летний юбилей.

 

План мероприятий в рамках празднования юбилея Университета был утвержден на заседании оргкомитета по празднованию 300?летия СПбГУ, который провел заместитель председателя Правительства РФ Дмитрий Чернышенко. Среди таких мероприятий — присвоение малой планете имени в честь СПбГУ, выпуск банковских карт со специальным дизайном, создание почтовых марок, посвященных истории первого университета России, брендирование самолета авиакомпании «Россия» и многое другое. Кроме того, Университет запустил сайт, посвященный предстоящему празднику, с информацией о выдающихся универсантах, научных достижениях и подробностях подготовки к юбилею.

Пресс-служба и сайт СПбГУ spbu.ru

Поделиться: