Группа российских исследователей, в которую вошли океанологи Санкт‑Петербургского университета, выявила существование ранее неизвестных механизмов распространения волн Россби. В ходе работы им удалось зафиксировать точки, где перенос энергии прекращается, а траектории движения воды претерпевают изменения. Дополнительно ученые обнаружили асимметрию в динамике волновых процессов, зарождающихся у западных и восточных прибрежных течений. Результаты исследований, поддержанных грантами РНФ и СПбГУ, были опубликованы в журнале Physics of Fluids.
Волны Россби — это потоки воды, которые формируются под влиянием вращения Земли. Они играют важную роль в циркуляции океанских вод и переносе энергии на огромные расстояния, а также влияют на климат планеты.
В рамках первого исследования ученым удалось обнаружить отдельные точки, где энергия перестает перемещаться, то есть ее скорость становится нулевой. Океанологи Санкт‑Петербургского университета выяснили, что в этих местах волновые пути разделяются, и волны Россби начинают распространяться по‑новому. Это открытие меняет понимание того, как энергия переносится в океане.
Исследование проводилось с использованием комплексных математических моделей и компьютерного моделирования. Ученые СПбГУ показали, что обнаруженный механизм переноса энергии работает как в простых, так и в сложных условиях океанских течений, включая многослойные структуры воды.
Понимание нового механизма распространения волн Россби поможет улучшить прогнозы океанических процессов, лучше понять формирование вихрей и взаимодействие течений с рельефом дна. Это, в свою очередь, даст возможность более точно предсказывать изменения климата и движение морских вод.
«Цель наших исследований — разобраться, как трансформируются вихри в океане, когда они сталкиваются друг с другом или с большими течениями. В такой ситуации меняется запас не только их потенциальной энергии, но и кинетической. Мы изучаем два процесса. Первый — случаи, в которых энергия уходит от крупных вихрей к более мелким, образуя вытянутые структуры — филаменты. Второй — когда она возвращается в основное течение, а небольшие вихри сливаются и преобразуются в один большой. Наша основная задача — понять, как в океане распределяется энергия», — рассказала профессор СПбГУ Татьяна Белоненко (кафедра океанологии).
Второе исследование ученых СПбГУ было посвящено тому, как волны Россби распространяются от прибрежных течений в открытый океан. Оказалось, что они ведут себя по-разному в зависимости от места формирования. Западные течения создают волны с небольшими приростами энергии, которые движутся преимущественно в меридиональном направлении — вдоль берега. Восточные же генерируют более мощные потоки, расходящиеся зонально — перпендикулярно берегу.
«Волны Россби, исходящие от восточных течений, примерно в десять раз длиннее волн от западных течений. При этом в определенных условиях излучение волн в открытый океан может полностью прекращаться», — отметила Татьяна Белоненко.
Открытия ученых СПбГУ помогают понять процессы, происходящие в Мировом океане, и могут найти применение в различных областях океанографии и климатологии.
Информация предоставлена пресс-службой СПбГУ
Источник фото: ru.123rf.com
