Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Подводные штормы в Карских Воротах

По информации Морского гидрофизического института РАН

Волны в морской среде могут возникать не только на поверхности, но и внутри толщи воды. История знает немало случаев, когда гребное судно, несмотря на усилия команды, вдруг перестаёт двигаться вперёд.

Волны в морской среде могут возникать не только на поверхности, но и внутри толщи воды. История знает немало случаев, когда гребное судно, несмотря на усилия команды, вдруг перестаёт двигаться вперёд. Известно и несколько трагических примеров — странная гибель подводных лодок, фрагменты которых были найдены на больших глубинах. Виною подобных событий считают внутренние волны, возникающие под водой. При этом на морской поверхности может быть полный штиль.

Поверхностные сигнатуры шлейфов внутренних волн на спутниковом снимке центральной области пролива Карские Ворота, полученном 8 августа 2021 года. Начальная и конечная точки работы океанографических станций показаны красными и зелёными кружками соответстве
А — Батиметрическая карта Карских Ворот. Расположение станций показано красными (место начала работы) и зелёными (место окончания работы) точками. Б — Топография дна вдоль пролива Карские Ворота, по данным корабельного эхолота (синяя линия) и навигационного программного обеспечения OpenCPN версии 5.0.0 (зелёная линия). На вставке на панели (А) показано расположение района исследований (красный прямоугольник между Баренцевым и Карским морями).
Наука и жизнь // Иллюстрации

Внутренние волны образуются на границе между менее плотными (тёплыми и менее солёными) и более плотными (холодными и более солёными) водами. Чаще всего они появляются, когда морские течения (в том числе приливные) встречают на своём пути неровное морское дно. Это выводит частицы воды из равновесия, а возникающие колебания могут распространяться в стороны от источника на большие расстояния — десятки и даже сотни километров. Обычно интенсивные внутренние волны имеют высоту более 10 м и порою достигают 150 м. Такие волны оказывают сильное воздействие на перенос тепла, питательных веществ, живых организмов и загрязнений как по вертикали, так и по горизонтали. Они могут влиять на передачу акустических сигналов под водой, повреждать подводные конструкции, взламывать морской лёд и приводить к образованию полыней.

Группа океанологов из Морского гидрофизического института РАН, Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, Московского физико-технического института и Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова впервые обнаружила аномально высокие внутренние волны в российском секторе Арктики. Исследователи проводили измерения в проливе Карские Ворота в рамках одной из первых молодёжных экспедиций программы «Плавучий университет». Экспедиция проходила летом 2021 года на борту научно-исследовательского судна «Академик Иоффе».

Пролив Карские Ворота длиной 30 км и шириной 56 км соединяет Баренцево и Карское моря и известен очень сложным рельефом дна со множеством подводных хребтов и каналов. Взаимодействие сильных приливных течений с волнистым рельефом приводит здесь к возникновению интенсивных внутренних приливов, что создаёт волны во внутренних слоях океана. О регулярно формирующихся здесь внутренних волнах свидетельствуют многочисленные спутниковые и радарные снимки. Целью экспедиции было выявление районов генерации интенсивных внутренних волн в Арктике, причин их образования, оценка размеров 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 в Морском гидрофизическом институте РАН. Прибор погружается в воду с борта судна вертикально вниз, измеряет температуру воды по всей своей длине (48 м) с точностью 0,1°C, с интервалом в 1,5 м и в онлайн-режиме передаёт результаты на компьютер. Таким образом, визуализируется вертикальный профиль температуры морской воды, позволяющий фиксировать распространение внутренних волн в режиме реального времени. (Напомним, что плотность воды максимальна при 4°С и уменьшается с ростом температуры. То есть, измеряя температуру, можно определять глубину слоя температурного скачка, называемого термоклином, и скачка плотности воды, где и формируются внутренние волны.) С помощью такого термопрофилемера океанологи смогли зарегистрировать интенсивные колебания температуры морской воды на глубинах от 20 до 60 м. Благодаря видеосъёмке с дрона удалось определить размеры волн, направление и скорость их распространения. Исследователи обнаружили, что при взаимодействии морских течений с неровным дном пролива регулярно возникают аномально мощные внутренние волны высотой до 40 м. 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.

Пролив Карские Ворота — район с наиболее интенсивным морским движением в Северном Ледовитом океане. Ведь Северный морской путь, основной трансполярный маршрут, соединяющий Тихий и Атлантический океаны, проходит через этот пролив. Открытие здесь 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 и обеспечением безопасности судоходства по Северному морскому пути. При этом океанологи считают, что внутренние волны большой амплитуды могут образовываться и в других районах Арктики. Приливной характер генерации столь интенсивных волн указывает, что их образование происходит регулярно.

Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в журнале «Remote Sensing», статья: Kozlov I. E., Kopyshov I. O., Frey D. I. et al. Multi-Sensor Observations Reveal Large-Amplitude Nonlinear Internal Waves in the Kara Gates, Arctic Ocean. Remote Sens. 2023, 15, 5769.

Иллюстрации из указанной статьи.

 

Продолжение статьи читайте в номере журнала

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie и рекомендательные технологии. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie и рекомендательных технологий на вашем устройстве. Подробнее

Товар добавлен в корзину

Оформить заказ

или продолжить покупки