Исследователи обнаружили «горячие точки» трехслойной разнонаправленной циркуляции в Южно-Китайском море

Научная группа под руководством профессора Гань Цзяньпина, директора Центра океанических исследований Гонконга и Макао (CORE) в Гонконгском университете науки и технологий (HKUST), провела полевые наблюдения и численное моделирование в Южно-Китайском море (SCS). Благодаря теории геофизической гидродинамики были выявлены ранее неизвестные характеристики трехмерного движения вод в этом регионе.

Сложная система океанической циркуляции контролирует преобразование энергии и перенос водных масс в SCS, что, в свою очередь, влияет на биогеохимические процессы, углеродный бюджет, здоровье морской экосистемы, региональные изменения климата и устойчивое экономическое и социальное развитие окружающих стран и регионов, где проживает около 22% населения мира. Изучение циркуляции и динамики SCS считается основой и моделью для понимания этого моря.

В последние десятилетия глобальное внимание к исследованиям циркуляции в SCS растет. Однако научное понимание трехмерного движения вод в этом регионе все еще очень ограничено, неоднозначно, а иногда даже ошибочно. Это вызвано нехваткой наблюдений, отсутствием надежной численной модели и ограниченными знаниями о сложных физических процессах в циркуляции SCS.

Недавно, на основе наблюдений, численного моделирования и анализа с позиций геофизической гидродинамики, группа под руководством профессора Гана подтвердила, что вращательная циркуляция в SCS имеет трехслойную структуру. Течения вращаются против часовой стрелки, по часовой стрелке и снова по часовой стрелке в верхнем, среднем и придонном слоях соответственно.

Исследование также показало, что эти трехслойные вращательные циркуляции состоят из динамически активных «горячих точек» — участков усиленных течений вдоль крутого континентального склона, окружающего глубоководную котловину, а не представляют собой упорядоченную структуру во всем регионе, как считалось ранее. Течения на склоне в основном контролируются комбинированным воздействием муссонов, вторжения течения Куросио и уникального рельефа дна, постоянно регулируясь много масштабными океаническими процессами.

Исследование, недавно опубликованное в Nature Communications, впервые продемонстрировало трехмерную структуру и физический механизм циркуляции SCS и прояснило предыдущие заблуждения относительно движения водных масс в этом регионе. На основе этих выводов команда профессора Гана создала WavyOcean — 3D-систему моделирования и визуализации океанической циркуляции и биогеохимических процессов в SCS, которая проверяется и корректируется как наблюдениями, так и динамическим анализом.

«Из-за неспособности уловить динамические «горячие точки» в окраинном море, практически все глобальные модели не могут точно смоделировать трехслойную структуру циркуляции и связанную с ней физику в Южно-Китайском море, даже с тем же пространственным и временным разрешением. Следовательно, по сравнению с открытым океаном, наше понимание и моделирование циркуляций глобальных окраинных морей, формируемых множеством факторов, таких как рельеф дна, водообмен через проливы и много масштабные динамические процессы, является более сложной задачей, чем ожидалось», — говорит профессор Ган.

Он добавил, что наблюдения необходимы, но из-за строгих пространственных и временных ограничений in situ измерений очень сложно понять структуру течений, особенно для теоретического анализа динамики циркуляции. Численные эксперименты или смоделированные «наблюдения» имеют решающее значение, и все больше новых открытий в океанологии теперь опирается на численные модели, строго проверенные наблюдениями и геодинамической теорией.