Карское море — акватория в центре российской арктической зоны, которая имеет для нашей страны важное стратегическое значение. Этот регион богат углеводородами и биоресурсами. Кроме того, в море впадают реки Обь и Енисей, а также через него проходит Северный морской путь. В последние годы здесь стремительно растет судоходство, строится береговая транспортная инфраструктура.
Интерес к этой акватории присутствует и с научной точки зрения. Одним из таких исследований стала научная работа коллектива специалистов из Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН, МФТИ и ряда других организаций. Наблюдения в Карском море проводились в летнюю навигацию 2021 года в ходе экспедиции «Плавучий университет МФТИ—ИО РАН» на научно-исследовательском судне «Академик Иоффе». Результаты исследования опубликованы в журнале «Физика атмосферы и океана». Работа посвящена влиянию внутренних волн в Карском море на приводный слой атмосферы.
«Внутренние волны в океане образуются вследствие разной плотности водных слоев. На частицы воды действуют сила Архимеда, которая выталкивает их вверх, и сила тяжести, тянущая вниз. Если что-то выводит систему из равновесия, то частицы совершают колебательные движения, образуя те самые внутренние волны. Чаще всего причиной этих явлений становятся приливные движения или обтекание течениями донного рельефа», — рассказала ведущий автор исследования Екатерина Марчук, младший научный сотрудник лаборатории взаимодействия атмосферы и океана Института физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН.
Она пояснила, что внутренние волны распространены почти повсеместно. Существуют даже атласы их распространения. Эти волны — важный элемент динамической структуры океана, которые участвуют в перемешивании его слоев, переносе микроэлементов, питательных веществ и организмов в толщах воды.
Наибольшее число наблюдений внутренних волн приходится на экваториальные области и зоны умеренных широт. Между тем в теплый период благоприятные условия для их образования складываются и в северных широтах, где эти явления изучены в меньшей степени. Также почти не исследовано влияние внутренних волн на атмосферные процессы, включая изменение давления, температуры воздуха, скорости и направления ветра.
«Линейные размеры этих процессов сравнительно малы, чтобы их учитывать в глобальных и региональных климатических моделях. То есть они как бы “проваливаются” под модельную сетку. Однако в Арктике процессы такого масштаба играют ключевую роль во взаимодействии океана и атмосферы. Чтобы их “параметризировать” в моделях, нужно понимать их динамику», — сообщила Екатерина Марчук.
Профили температуры верхних слоев океана изучались с помощью измерительной системы термодатчиков (термокос), а метеорологические параметры измерялись посредством автоматической станции, расположенной на пеленгаторной палубе — самой высокой площадке судна. Ученые изучили колебания параметров воды и атмосферы и получили близкие спектральные пики. Это дает возможность предположить, что явления связаны между собой, и внутренние волны в океане воздействуют на нижние слои атмосферы, вызывая определенные изменения давления, скорости ветра и температуры в приводном слое.
Наталья Степанова, начальник экспедиции Плавучего университета МФТИ—ИО РАН и руководитель Центра Наук о Земле МФТИ, рассказывает: «Полученные в экспедициях результаты в дальнейшем используются группами ученых для настройки и контроля моделей погоды, океана и климатических моделей. Это важно для прогнозирования климатических изменений. Физтех работает в этом актуальном направлении, в ближайшие годы планируется изучение изменений климата и их экстремальных проявлений».
По словам ученых, проведенные исследования — это только первый шаг в области изучения влияния внутренних волн на региональные метеопараметры. Чтобы подтвердить выводы, требуются регулярные наблюдения.
Если удастся выявить зависимости, то полученные данные можно будет закладывать в вычислительные климатические модели. Они, в свою очередь, помогут получать более точные прогнозы погоды, ледовой обстановки, миграции биоресурсов и других региональных природных процессов.
