Российские ученые исследовали мезомасштабный вихрь в Карском море
Сотрудники Морского гидрофизического института РАН (МГИ РАН) совместно с коллегами из Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Московского физико-технического института и ряда других организаций впервые детально описали структуру и динамику мезомасштабного антициклонического вихря в прикромочной ледовой зоне северо-восточной части Карского моря.
Арктика меняется быстрее, чем любой другой регион планеты. Площадь морского льда неуклонно сокращается, прикромочная ледовая зона — переходная полоса между сплошным ледяным покровом и открытой водой — расширяется и становится все более динамичной. Именно здесь атмосфера, океан и лед взаимодействуют особенно интенсивно, порождая вихревые структуры, способные переносить тепло, пресную воду и питательные вещества на десятки километров. Наблюдений за такими структурами в российских арктических морях до сих пор было крайне мало.
«Такие вихри активно переносят холодную распресненную воду, влияют на таяние льдов и распределение планктона, но их механизмы образования и характеристики почти не изучены. Полученные нами данные уникальны и необходимы для улучшения климатических моделей, чтобы точнее прогнозировать скорость таяния льда и изменения арктических экосистем», — рассказал один из авторов исследования, руководитель лаборатории морских полярных исследований МГИ РАН, кандидат физико-математических наук Игорь Козлов.
Вихрь был зафиксирован на спутниковых снимках 29 июля 2024 года и прослеживался до 11 августа. Его средний радиус составил около 12 км. Это нижняя граница размеров, характерных для мезомасштабных вихрей в прикромочных зонах Арктики. За период наблюдений структура сместилась на северо-восток на 22,8 км, а ее площадь почти удвоилась. Ядро вихря было сосредоточено в верхних 12,5 метрах водной толщи и содержало около 4,9 км³ холодной распресненной воды с отрицательными аномалиями теплосодержания и солености.
С 30 июля по 4 августа 2024 года в ходе рейса НИС «Профессор Молчанов» ученые провели измерения температуры, солености и плотности воды внутри вихря и за его пределами, а также отобрали пробы фитопланктона. Полученные данные были дополнены анализом спутниковых снимков в радиолокационном, инфракрасном и видимом диапазонах, а для описания вертикальной структуры и оценки угловой скорости вращения применялись элементы теории эллипсоидальных вихрей.
«Мы впервые провели совместный анализ контактных измерений и спутниковых данных в области существования мезомасштабного вихря в прикромочной ледовой зоне на северо-востоке Карского моря», — отметил Игорь Козлов.
Биологические измерения также выявили существенные различия между водами внутри вихря и за его пределами. Первичная продукция фитопланктона варьировалась от 45 до 110 мг углерода на м² в сутки, достигая максимума у границы ядра, там, где более глубинные воды богатые питательными веществами воды поднимаются в освещенный слой. Видовой состав фитопланктона при этом значимо не менялся.
По словам ученых, полученные количественные характеристики вихря могут использоваться для верификации региональных и глобальных моделей высокого разрешения, а учет вихревой активности в прикромочной зоне способен повысить точность краткосрочных прогнозов ледовой обстановки. Это важнейшие данные для навигации по Северному морскому пути. Не менее значима и методическая сторона. Работа показала, что оперативная корректировка маршрута судна по спутниковым данным существенно повышает отдачу от дорогостоящих арктических экспедиций и может стать стандартным подходом для будущих исследований в российских арктических морях.
Исследование выполнено при поддержке Российской национальной научно-образовательной программы «Плавучий университет» Минобрнауки России, а также в рамках госзаданий.