Возникновение подводных волн в Карских Воротах увязали с приливами
09.10.2026
Научный коллектив сотрудников двух институтов Российской академии наук и Московского физико-технического института (МФТИ) завершил масштабное исследование сложного природного явления в северных морях: возникновения в проливе Карские Ворота весьма мощных подводных волн. Ученые связали этот феномен с деятельностью морских приливов, сообщает ТАСС со ссылкой на в пресс-службу Минобрнауки России.
"Российские ученые выяснили, как в проливе между Баренцевым и Карским морями возникают внутренние волны, способные смещать слои воды по вертикали почти на 30 метров. Их сочетание помогает объяснить, почему волны регулярно появляются в разных частях пролива и распространяются в разных направлениях", - отметили в пресс-службе.
Как напомнили ученые, морская вода неоднородна: более легкие теплые или опресненные воды могут лежать над более плотными. Границы между такими слоями способны колебаться подобно поверхности моря. Так возникают внутренние волны, чей размах достигает десятков метров, причем на поверхности может быть почти спокойно. При разрушении эти волны усиливают перемешивание воды и участвуют в переносе тепла и питательных веществ между глубиной и поверхностными слоями.
Один из районов, где внутренние волны встречаются особенно часто - пролив Карские Ворота между Новой Землей и островом Вайгач. Здесь сильные приливные течения проходят над сложным подводным рельефом: мелководные возвышенности соседствуют с глубокими желобами. Ранее происхождение коротких внутренних волн в проливе связывали прежде всего с преобразованием внутреннего прилива - медленного колебания слоев воды, вызванного приливными силами. Однако спутниковые снимки показали более сложную картину: многочисленные группы волн расходились в разных направлениях.
В ходе экспедиции "Плавучего университета МФТИ" Минобрнауки России в июле 2023 года на борту научно-исследовательского судна "Дальние Зеленцы" ученые измеряли температуру и соленость воды на разных глубинах. Частые измерения позволили проследить быстрые смещения водных слоев. За восемь часов наблюдений зарегистрировали более 30 волнообразных колебаний, отдельные из которых достигали почти 30 м.
Судовые данные были сопоставлены со спутниковыми изображениями и расчетами приливных течений с учетом уточненного рельефа дна. Спутники позволили увидеть следы внутренних волн: связанные с ними течения меняют мелкую рябь на поверхности моря, создавая характерные полосы. Совместный анализ помог связать наблюдаемые волны с условиями их рождения. Сопоставив судовые измерения, спутниковые снимки и расчеты приливных течений, исследователи выделили три механизма образования таких волн.
Механизмы образования волн
Первый механизм действует, когда течение проходит над подводной возвышенностью. Вода при этом поднимается и опускается, возмущая границы между слоями разной плотности. Особенно благоприятны условия, когда скорость потока близка к скорости распространения внутренней волны. При изменении течения возникшие возмущения могут отделяться от препятствия и уходить в виде групп коротких волн. По расчетам авторов, в некоторых мелководных районах пролива подходящий режим может возникать до четырех раз в сутки.
Второй механизм связан с самим внутренним приливом. Его протяженная волна постепенно меняет форму, становится круче и порождает последовательность более коротких волн. Наблюдения показали, что оба механизма могут действовать в одном районе, а их вклад меняется в течение приливного цикла. Сопоставление данных также указывает, что во время сильных приливов возрастает роль преобразования внутреннего прилива, а при их ослаблении - образования волн в потоке над неровностями дна.
Третий механизм исследователи связывают с морским фронтом - границей между водами с разными свойствами. Приливные течения перемещают эту границу поперек пролива. По наблюдениям, ее положение изменилось примерно на два-три километра менее чем за сутки. Авторы предполагают, что такие движения способны порождать отдельные группы внутренних волн. Это объяснение согласуется со спутниковыми снимками, на которых волны распространяются от фронтальной зоны в разные стороны.
Отдельно ученые отметили роль суточной составляющей прилива. Расчеты показали, что связанные с ней течения в Карских Воротах могут быть сопоставимы по скорости с течениями основного полусуточного прилива. Поэтому для понимания рождения волн важно учитывать сочетание приливов с разными периодами.
Водные массы и морской лед
"В Карских Воротах гидрологические условия постоянно меняются: течение то усиливается, то ослабевает, а границы водных масс смещаются. Это влияет на образование внутренних волн, перемешивание разных слоев и даже морской лед. Зимой, когда почти вся Арктика скована им, интенсивные течения вместе с приливом могут и вовсе разрушать морской лед: мы часто наблюдаем это по спутниковым снимкам, однако добраться до тех мест в зимний период очень сложно", - рассказал первый автор исследования, сотрудник лаборатории морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН Илья Копышов.
Полученные результаты помогают проследить, как энергия приливов переходит в короткие внутренние волны, а затем может расходоваться на перемешивание воды. Это необходимо для более точного описания обмена теплом в арктических морях для уточнения климатических моделей. По мнению авторов, похожее сочетание механизмов может действовать и в других арктических проливах с сильными приливами и выраженным разделением воды на слои.
Анализ механизмов образования внутренних волн выполнен при поддержке гранта Российского научного фонда. В работе участвовали сотрудники МФТИ, Морского гидрофизического института РАН (Севастополь) и Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН. Результаты опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Oceans.
Источник: ТАСС
"Российские ученые выяснили, как в проливе между Баренцевым и Карским морями возникают внутренние волны, способные смещать слои воды по вертикали почти на 30 метров. Их сочетание помогает объяснить, почему волны регулярно появляются в разных частях пролива и распространяются в разных направлениях", - отметили в пресс-службе.
Как напомнили ученые, морская вода неоднородна: более легкие теплые или опресненные воды могут лежать над более плотными. Границы между такими слоями способны колебаться подобно поверхности моря. Так возникают внутренние волны, чей размах достигает десятков метров, причем на поверхности может быть почти спокойно. При разрушении эти волны усиливают перемешивание воды и участвуют в переносе тепла и питательных веществ между глубиной и поверхностными слоями.
Один из районов, где внутренние волны встречаются особенно часто - пролив Карские Ворота между Новой Землей и островом Вайгач. Здесь сильные приливные течения проходят над сложным подводным рельефом: мелководные возвышенности соседствуют с глубокими желобами. Ранее происхождение коротких внутренних волн в проливе связывали прежде всего с преобразованием внутреннего прилива - медленного колебания слоев воды, вызванного приливными силами. Однако спутниковые снимки показали более сложную картину: многочисленные группы волн расходились в разных направлениях.
В ходе экспедиции "Плавучего университета МФТИ" Минобрнауки России в июле 2023 года на борту научно-исследовательского судна "Дальние Зеленцы" ученые измеряли температуру и соленость воды на разных глубинах. Частые измерения позволили проследить быстрые смещения водных слоев. За восемь часов наблюдений зарегистрировали более 30 волнообразных колебаний, отдельные из которых достигали почти 30 м.
Судовые данные были сопоставлены со спутниковыми изображениями и расчетами приливных течений с учетом уточненного рельефа дна. Спутники позволили увидеть следы внутренних волн: связанные с ними течения меняют мелкую рябь на поверхности моря, создавая характерные полосы. Совместный анализ помог связать наблюдаемые волны с условиями их рождения. Сопоставив судовые измерения, спутниковые снимки и расчеты приливных течений, исследователи выделили три механизма образования таких волн.
Механизмы образования волн
Первый механизм действует, когда течение проходит над подводной возвышенностью. Вода при этом поднимается и опускается, возмущая границы между слоями разной плотности. Особенно благоприятны условия, когда скорость потока близка к скорости распространения внутренней волны. При изменении течения возникшие возмущения могут отделяться от препятствия и уходить в виде групп коротких волн. По расчетам авторов, в некоторых мелководных районах пролива подходящий режим может возникать до четырех раз в сутки.
Второй механизм связан с самим внутренним приливом. Его протяженная волна постепенно меняет форму, становится круче и порождает последовательность более коротких волн. Наблюдения показали, что оба механизма могут действовать в одном районе, а их вклад меняется в течение приливного цикла. Сопоставление данных также указывает, что во время сильных приливов возрастает роль преобразования внутреннего прилива, а при их ослаблении - образования волн в потоке над неровностями дна.
Третий механизм исследователи связывают с морским фронтом - границей между водами с разными свойствами. Приливные течения перемещают эту границу поперек пролива. По наблюдениям, ее положение изменилось примерно на два-три километра менее чем за сутки. Авторы предполагают, что такие движения способны порождать отдельные группы внутренних волн. Это объяснение согласуется со спутниковыми снимками, на которых волны распространяются от фронтальной зоны в разные стороны.
Отдельно ученые отметили роль суточной составляющей прилива. Расчеты показали, что связанные с ней течения в Карских Воротах могут быть сопоставимы по скорости с течениями основного полусуточного прилива. Поэтому для понимания рождения волн важно учитывать сочетание приливов с разными периодами.
Водные массы и морской лед
"В Карских Воротах гидрологические условия постоянно меняются: течение то усиливается, то ослабевает, а границы водных масс смещаются. Это влияет на образование внутренних волн, перемешивание разных слоев и даже морской лед. Зимой, когда почти вся Арктика скована им, интенсивные течения вместе с приливом могут и вовсе разрушать морской лед: мы часто наблюдаем это по спутниковым снимкам, однако добраться до тех мест в зимний период очень сложно", - рассказал первый автор исследования, сотрудник лаборатории морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН Илья Копышов.
Полученные результаты помогают проследить, как энергия приливов переходит в короткие внутренние волны, а затем может расходоваться на перемешивание воды. Это необходимо для более точного описания обмена теплом в арктических морях для уточнения климатических моделей. По мнению авторов, похожее сочетание механизмов может действовать и в других арктических проливах с сильными приливами и выраженным разделением воды на слои.
Анализ механизмов образования внутренних волн выполнен при поддержке гранта Российского научного фонда. В работе участвовали сотрудники МФТИ, Морского гидрофизического института РАН (Севастополь) и Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН. Результаты опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Oceans.
Источник: ТАСС