Арктические исследования: как спутниковые наблюдения и моделирование открывают новые горизонты в изучении океанических вихрей

Российские ученые впервые протестировали глобальные вихреразрешающие модели океана в прикромной зоне Арктики, сопоставив их со спутниковыми данными о океанических вихрях. Предварительный анализ продемонстрировал обнадеживающее совпадение, однако необходимо провести верификацию на более длительных временных рядах. Этот подход поможет выяснить, могут ли глобальные модели океана адекватно отображать вихревую динамику в этой чувствительной зоне, что, в свою очередь, углубит понимание влияния вихрей на арктический климат. Результаты исследования опубликованы в Journal of Sea Research.

В океане, как и в атмосфере, образуются вихревые структуры — циклоны и антициклоны, диаметр которых может достигать сотен километров. Эти вихри способны перемещать триллионы тонн тепла, соли и биогенных веществ, оказывая значительное влияние на региональный климат, вертикальное перемешивание, перенос энергии и даже рыбный промысел. Изучение вихревой динамики стало одной из ключевых задач современной океанологии.

Прикромная ледовая зона, расположенная на границе открытого океана и сплоченного ледового поля, характеризуется высокой активностью вихревых процессов. Однако сложные погодные условия и наличие льда затрудняют регулярные натурные измерения и использование спутниковой альтиметрии — основного источника информации о вихрях. Поэтому исследователям необходимо понять, насколько точно глобальные модели могут отображать вихревую динамику в этом регионе.

Для решения этой задачи российские ученые предложили комбинированный подход, основанный на сравнении данных спутниковых радаров с синтезированной апертурой (РСА) и двумя глобальными модельными реанализами. Исследование проводилось при участии лаборатории арктической океанологии МФТИ, Университета Тромсе (Норвегия) и Тихоокеанского океанологического института им. В. И. Ильичева (Владивосток).

Выбором для исследования стал пролив Фрама, расположенный между Шпицбергеном и Гренландией — область с высокой энергетической активностью, идеальная для изучения вихрей в прикромной зоне. Ученые использовали авторский метод, создавая массив лагранжевых карт, на которых визуализировались вихри различных типов, их центры и границы. Лагранжев подход, активно развивающийся в океанологии, ранее использовался для моделирования переноса радиоактивных загрязнений от АЭС Фукусима и определения оптимальных зон для рыбного промысла.

«Мы использовали готовые массивы данных из реанализов, провели численные расчеты и сравнили их со спутниковыми наблюдениями. Такой подход ранее не применялся для данного региона», — прокомментировал Никита Сандалюк, старший научный сотрудник лаборатории арктической океанологии МФТИ и первый автор статьи.

Модели показали способность воспроизводить структуру и полярность вихрей, однако выявлены различия в масштабе и расположении их центров.

«Было приятно обнаружить, что реанализы адекватно работают в прикромной зоне. Но нельзя делать окончательный вывод, так как это всего лишь тест-кейс для нескольких вихрей. Тем не менее, результаты вдохновляют на дальнейшие исследования», — добавил Сандалюк.

Работа подтверждает перспективность комбинированного подхода для изучения вихревых образований в прикромных ледовых зонах Арктики, открывая новые возможности для глубокого понимания динамики океана и его влияния на климат.

Источник: Спутниковые наблюдения в сочетании с моделированием показали перспективу для исследования океанических вихрей в Арктике — За науку