По течению: визуализация океанических течений с помощью модели ECCO

Исторически океан было трудно моделировать. Ученым не удавалось точно смоделировать течения или предсказать колебания температуры, солености и других свойств. В результате модели динамики океана быстро расходились с реальностью и были полезны лишь на коротких промежутках времени. В 1999 году проект Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO) изменил ситуацию. Ученые NASA и их коллабораторы, применяя законы физики к данным со спутников и тысяч дрейфующих датчиков, создали ECCO — реалистичную, детальную и непрерывную модель океана, охватывающую десятилетия. Модель стала основой тысяч научных открытий и была упомянута при объявлении Нобелевской премии по физике в 2021 году.

ECCO — это мощный интегратор десятилетий океанологических данных, который описывает историю изменяющегося океана Земли, влияющего на погоду и поддерживающего морскую жизнь. Проект включает сотни миллионов реальных измерений температуры, солености, концентрации морского льда, давления, высоты воды и течений. Исследователи полагаются на его результаты для изучения динамики океана и мониторинга условий, критически важных для экосистем и погодных паттернов. Модель обеспечивает наилучшую возможную реконструкцию состояния глобального океана за последние 30 лет, позволяя понять физические процессы в масштабах, обычно недоступных для наблюдения.

Особое внимание в ECCO уделяется западным пограничным течениям, таким как Гольфстрим, течение Агульяс и Куросио. Например, визуализации ECCO показывают не гладкий поток Гольфстрима, как на старых картах, а его извилистый, вихревой путь, а также противотечение на глубине около 600 метров. Эти течения — часть глобальной циркуляции, например, Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (AMOC), которая смягчает климат по всему миру. Течение Агульяс, достигая южной Африки, порождает долгоживущие вихри (кольца Агульяс), которые переносят теплую соленую воду и микроорганизмы из Индийского океана в Атлантику. Западные пограничные течения также могут вызывать апвеллинги — подъем глубинных, богатых питательными веществами вод, что удобряет фитопланктон.

ECCO позволяет исследователям проводить виртуальные эксперименты, которые невозможно или слишком дорого осуществить в реальном океане. Например, с его помощью было быстро и недорого подтверждено, что менее 1% воды Гольфстрима фактически поступает из Мексиканского залива. Такое отслеживание виртуальных частиц помогает понять, как могут распространяться загрязнители, например, при разливах нефти. Сегодня ECCO используется в более чем сотне научных статей в год, предлагая продукты для изучения глобальных потоков, биологии, химии океана или отдельных регионов.