Глобальный энергетический спектр общей циркуляции океана

Впервые исследователи из Рочестерского университета количественно оценили энергию океанских течений крупнее 1000 километров. В ходе работы они и их коллабораторы обнаружили, что наиболее энергетичным является Антарктическое циркумполярное течение диаметром около 9000 километров.

Команда под руководством Хусейна Алуи, доцента кафедры машиностроения, использовала метод грубого гранулирования, разработанный в его лаборатории. Ранее с его помощью была задокументирована передача энергии на другом конце масштаба — во время «убийства вихрей», которое происходит при взаимодействии ветра с временными круговыми течениями воды размером менее 260 километров.

Эти новые результаты, опубликованные в Nature Communications, показывают, как метод грубого гранулирования может дать новое окно для понимания океанической циркуляции во всей её многоуровневой сложности. Это предоставляет исследователям возможность лучше понять, как океанские течения функционируют в качестве ключевого регулятора климатической системы Земли.

Традиционно исследователи, интересующиеся климатом и океанографией, выделяли в океане регионы-«боксы» размером от 500 до 1000 км². Затем эти области, которые предполагалось репрезентативными для глобального океана, анализировались с помощью метода Фурье. Проблема в том, что выбор «бокса» заранее ограничивает анализ только тем, что внутри него, и упускает всё на более крупных масштабах. Новый подход позволяет избежать этого ограничения.

Когда исследователи используют технику грубого гранулирования для «размытия» спутниковых изображений глобальных циркуляционных паттернов, это позволяет систематически разделять структуры океанских течений разного размера. По сути, этот метод позволяет количественно оценить различные структуры в океанских течениях и их энергию — от самых мелких до самых крупных масштабов.