Ученые обнаружили аномально высокие внутренние волны в Арктике
30.01.2024
Молодежная группа ученых-океанологов впервые обнаружила аномально высокие внутренние волны в российском секторе Арктики. Ученые проводили измерения в проливе Карские Ворота, соединяющем Баренцево и Карское моря. Было выявлено, что при взаимодействии морских течений с неровным дном пролива регулярно возникают аномально мощные внутренние волны высотой до 40 метров. Открытие столь мощных внутренних волн может быть полезным в решении ряда прикладных задач, связанных с разведкой и добычей нефтегазовых месторождений в Арктике, прокладкой трубопроводов и подводных коммуникаций, обеспечением безопасности судоходства по Северному морскому пути.
Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ, №21-17-00278), опубликованы в журнале Remote Sensing.
Работа выполнялась большим коллективом молодых ученых из четырех ведущих отечественных организаций в области морских наук и океанологии – Морского гидрофизического института РАН, Института океанологии РАН им. П.П. Ширшова, Московского физико-технического института и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова в рамках одной из первых молодежных экспедиций программы "Плавучий университет". Экспедиция проходила летом 2021 года на борту научно-исследовательского судна "Академик Иоффе". Исследователи ставили перед собой цель определить районы генерации интенсивных внутренних волн в Арктике, понять причины их образования, оценить размеры и скорости распространения.
Для регистрации внутренних волн использовались спутниковые данные, беспилотник и специальные датчики температуры. Ключевую роль в эксперименте сыграл новый прибор – термопрофилемер TPArctic, разработанный для целей экспедиции в Морском гидрофизическом институте РАН.
"Этот прибор представляет собой кабель длиной около 50 м, который погружается в воду с борта судна вертикально вниз, измеряет температуру воды по всей своей длине и в онлайн режиме передает измерения на экран компьютера. Именно благодаря ему мы смогли зарегистрировать интенсивные колебания температуры морской воды на глубинах от 20 до 60 м. Параллельно с этими измерениями проводилась видеосъемка с дрона, что позволило определить размеры волн, направление и скорость их распространения", – рассказывает руководитель проекта, заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН кандидат физико-математических наук Игорь Евгеньевич Козлов.
Энергия самых мощных волн, которые удалось зарегистрировать ученым, достигала 1-2 мегаджоуля на метр длины волнового гребня. Исследователи выявили, что образование волн-гигантов происходит, когда в проливе ослабевает приливное течение. Внутренние волны движутся со скоростью около 1 м/с в сторону Карского моря, в так называемом сверхкритическом режиме, когда скорость фоновых течений значительно превышает скорость распространения самих волн.
"Образование таких высоких внутренних волн в районе с не самым сильным приливным форсингом говорит о том, что внутренние волны большой амплитуды могут образовываться и в ряде других районов Арктики. Приливной характер генерации столь интенсивных волн указывает, что их образование происходит регулярно. По мере своего распространения эти волны могут обрушаться, вызывая сильное вертикальное перемешивание в толще воды. Оценить влияние внутренних волн на вертикальное перемешивание, а далее и на все остальные биогеохимические процессы, можно только с помощью очень чувствительного современного оборудования – микроструктурных зондов. Недавно нашим институтом было приобретено несколько таких микроструктурных зондов в рамках национального проекта "Наука". Это позволило летом 2023 года впервые провести уникальные измерения характеристик морской турбулентности в российской Арктике в очередном рейсе "Плавучего университета". Мы ожидаем, что анализ результатов прошлогодней экспедиции позволит разгадать еще больше тайн динамики океана, скрытых в морских глубинах и подо льдом Арктики", – заключил первый автор статьи Игорь Козлов.
Источник: материал предоставлен руководителем проекта И.Е. Козловым
Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ, №21-17-00278), опубликованы в журнале Remote Sensing.
Работа выполнялась большим коллективом молодых ученых из четырех ведущих отечественных организаций в области морских наук и океанологии – Морского гидрофизического института РАН, Института океанологии РАН им. П.П. Ширшова, Московского физико-технического института и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова в рамках одной из первых молодежных экспедиций программы "Плавучий университет". Экспедиция проходила летом 2021 года на борту научно-исследовательского судна "Академик Иоффе". Исследователи ставили перед собой цель определить районы генерации интенсивных внутренних волн в Арктике, понять причины их образования, оценить размеры и скорости распространения.
Для регистрации внутренних волн использовались спутниковые данные, беспилотник и специальные датчики температуры. Ключевую роль в эксперименте сыграл новый прибор – термопрофилемер TPArctic, разработанный для целей экспедиции в Морском гидрофизическом институте РАН.
"Этот прибор представляет собой кабель длиной около 50 м, который погружается в воду с борта судна вертикально вниз, измеряет температуру воды по всей своей длине и в онлайн режиме передает измерения на экран компьютера. Именно благодаря ему мы смогли зарегистрировать интенсивные колебания температуры морской воды на глубинах от 20 до 60 м. Параллельно с этими измерениями проводилась видеосъемка с дрона, что позволило определить размеры волн, направление и скорость их распространения", – рассказывает руководитель проекта, заведующий лабораторией морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН кандидат физико-математических наук Игорь Евгеньевич Козлов.
Энергия самых мощных волн, которые удалось зарегистрировать ученым, достигала 1-2 мегаджоуля на метр длины волнового гребня. Исследователи выявили, что образование волн-гигантов происходит, когда в проливе ослабевает приливное течение. Внутренние волны движутся со скоростью около 1 м/с в сторону Карского моря, в так называемом сверхкритическом режиме, когда скорость фоновых течений значительно превышает скорость распространения самих волн.
"Образование таких высоких внутренних волн в районе с не самым сильным приливным форсингом говорит о том, что внутренние волны большой амплитуды могут образовываться и в ряде других районов Арктики. Приливной характер генерации столь интенсивных волн указывает, что их образование происходит регулярно. По мере своего распространения эти волны могут обрушаться, вызывая сильное вертикальное перемешивание в толще воды. Оценить влияние внутренних волн на вертикальное перемешивание, а далее и на все остальные биогеохимические процессы, можно только с помощью очень чувствительного современного оборудования – микроструктурных зондов. Недавно нашим институтом было приобретено несколько таких микроструктурных зондов в рамках национального проекта "Наука". Это позволило летом 2023 года впервые провести уникальные измерения характеристик морской турбулентности в российской Арктике в очередном рейсе "Плавучего университета". Мы ожидаем, что анализ результатов прошлогодней экспедиции позволит разгадать еще больше тайн динамики океана, скрытых в морских глубинах и подо льдом Арктики", – заключил первый автор статьи Игорь Козлов.
Источник: материал предоставлен руководителем проекта И.Е. Козловым