3D-модели помогают исследователям понять климатическое влияние вихрей
Мезомасштабные вихри — это океанские водовороты диаметром менее 100 километров, ответственные за локальную «погоду» в океанах. Из-за большого перемещения массы и энергии, связанного с этими течениями, мезомасштабные вихри играют важную роль в формировании климата Земли.
Группа океанографов из Океанологического университета в Циндао и Университета Фудань в Шанхае (Китай) подготовила обзор, в котором изложила, как лучше всего моделировать мезомасштабные вихри для более точного прогнозирования будущих изменений климата. Обзор был опубликован онлайн 15 июля в журнале Ocean-Land-Atmosphere Research.
«Сложность структур [мезомасштабных вихрей], включая их горизонтальную и вертикальную структуры, временную эволюцию и тонкую структуру, создает проблемы для полного понимания их влияния на климатические процессы. Эта статья рассматривает эти проблемы, обобщая развитие структур мезомасштабных вихрей, предлагая потенциальные темы и нерешенные трудности для дальнейших исследований», — сказал профессор лаборатории физической океанографии Океанологического университета Китая Чжэнгуан Чжан.
Команда отметила, что горизонтальные структуры вихрей, благодаря их размеру и возможности наблюдения, изучены и моделируются в экспериментах и численных моделях гораздо лучше, чем вертикальные. Однако в переполненной океанской среде их круговая форма часто деформируется другими вихрями, изменениями плотности воды, рельефом дна или атмосферными процессами. Моделирование трёхмерной формы этих вихрей требует точного предсказания вертикальной оси, которую намного сложнее измерить, так как она может наклоняться под воздействием течений и изменений плотности воды.
Понимание жизненного цикла вихря — формирования, поддержания и разрушения — помогает лучше моделировать эти структуры. Все эти факторы затрудняют эффективное моделирование вихрей и их влияния на глобальную энергетику. Данная работа подчеркивает важность объединения вертикальной и горизонтальной осей, связанных с ними структур и эволюции вихря во времени в единую систему.
«На основе этой единой системы структур мезомасштабных вихрей [легче] понять их влияние на каскады энергии в океане, перенос тепла и водных масс, а также распределение питательных веществ и хлорофилла. Впоследствии мезомасштабные вихри следует поместить в ещё более широкую интегрированную систему, чтобы понять их роль в общей климатической системе и биогеохимических циклах», — добавил Чжан.