Перемешивание вод: новое исследование проливает свет на процессы в Южном океане

Новое исследование показало, что турбулентное перемешивание в глубинных водах Южного океана, которое оказывает глубокое влияние на глобальную циркуляцию океана и климат, изменяется в зависимости от силы поверхностных вихрей — океанических аналогов атмосферных штормов — и, возможно, также скорости ветра. Это первое исследование, которое связало поверхностные вихри с глубинным перемешиванием на временных масштабах от месяцев до десятилетий.

Это новое понимание поведения Южного океана позволит ученым создавать компьютерные модели, которые смогут точнее прогнозировать будущие изменения климата. Южный океан играет ключевую роль в глобальной опрокидывающей циркуляции — системе поверхностных и глубинных течений, связывающей все океаны и являющейся одним из фундаментальных факторов климата планеты. Именно вокруг Антарктиды океан может свободно циркулировать вокруг земного шара без континентальных барьеров.

Исследователи провели измерения мелкомасштабных флуктуаций температуры и скорости, чтобы измерить диапикнальное перемешивание в Антарктическом циркумполярном течении (АЦТ) в районе пролива Дрейка. Данные показали, что турбулентность в глубинных водах значимо коррелировала с активностью поверхностных вихрей. Механизм, вызывающий вихри в поверхностном океане, приводит к усилению течений в верхних и придонных слоях. Это взаимодействие усиленных придонных течений с неровным рельефом дна генерирует внутренние волны, которые в конечном итоге перерастают в турбулентность, обеспечивая энергию для перемешивания абиссальных вод и ускоряя глобальную опрокидывающую циркуляцию.

Как отмечает соавтор исследования Кэти Шин: «Эти выводы помогут нам понять процессы, управляющие океанической циркуляцией и перемешиванием, чтобы мы могли точнее предсказать, как наша земная система отреагирует на повышенный уровень углекислого газа, который мы выбросили в атмосферу». Исследование основано на данных проекта DIMES и опубликовано в журнале Nature Geoscience.