Циркуляция Ленгмюра подавляет турбулентность в приповерхностных водах

В поверхностном слое океана разбивающиеся волны являются основным источником воздушных пузырьков и турбулентной кинетической энергии. При устойчивом ветре эти пузырьки, а также другой поверхностный материал (например, водоросли или пена), могут выстраиваться в длинные полосы на поверхности.

Этот процесс организует циркуляция Ленгмюра — явление, при котором ветер и волны вызывают винтообразное вращение поверхностных вод, движущихся по направлению ветра. Эти спиральные течения осциллируют, и в зонах конвергенции поверхностные воды сходятся, а в зонах дивергенции — расходятся. Ранее было установлено, что в зонах конвергенции пузырьки от разбивающихся волн могут заглубляться на 15 метров и более, что важно для газообмена между океаном и атмосферой.

Автор исследования, Джеммрих, изучил, влияет ли конвергенция, вызванная циркуляцией Ленгмюра, и на турбулентную кинетическую энергию в приповерхностном слое. На основе измерений, проведённых с борта уникального исследовательского судна R/P Floating Instrument Platform, он обнаружил, что в зонах конвергенции турбулентность вблизи поверхности океана подавляется.

Учёный предполагает, что в этих зонах пузырьки, заглублённые волнами, всплывают с разной скоростью: крупные быстрее мелких. Это приводит к стратификации вод по доле воздуха, создавая устойчивый градиент плотности, который, в свою очередь, и подавляет турбулентность у поверхности.

Результаты показывают, что в зоне конвергенции плавучие частицы поверхностного происхождения (например, нефть при разливе танкера) будут задерживаться в приповерхностном слое, а не перемешиваться вглубь. Это противоположно ранее предполагавшемуся сценарию.