Возникновение подводных волн в Карских Воротах связано с приливами

Научная группа из двух институтов Российской академии наук и Московского физико-технического института завершила обширное исследование уникального природного явления в северных морях: формирования мощных подводных волн в проливе Карские Ворота. Ученые установили связь этого феномена с активностью морских приливов. Об этом сообщает портал ТАСС.

Исследователи выяснили, как в проливе между Баренцевым и Карским морями возникают внутренние волны, способные смещать водные слои на глубину почти до тридцати метров. Это сочетание помогает объяснить регулярное появление волн в различных частях пролива и их движение в разных направлениях.

Морская вода имеет неоднородную структуру: легкие теплые или опресненные воды могут находиться над более плотными. Границы между такими слоями могут колебаться, как поверхность моря. Это приводит к образованию внутренних волн, которые могут достигать десятков метров в размахе, в то время как на поверхности может быть спокойно. При разрушении такие волны усиливают перемешивание воды и участвуют в переносе тепла и питательных веществ между глубокими и поверхностными слоями.

Одним из мест, где внутренние волны возникают особенно часто, является пролив Карские Ворота между Новой Землей и островом Вайгач. Здесь сильные приливные течения проходят над сложным подводным рельефом, где мелководные возвышенности соседствуют с глубокими желобами. Ранее происхождение коротких внутренних волн в проливе связывали с преобразованием внутреннего прилива, однако спутниковые снимки показали более сложную картину: группы волн расходились в разных направлениях.

В ходе экспедиции "Плавучего университета МФТИ" в июле 2023 года на борту научно-исследовательского судна "Дальние Зеленцы" ученые измеряли температуру и соленость воды на различных глубинах. Частые измерения позволили зафиксировать более тридцати волнообразных колебаний за восемь часов наблюдений, некоторые из которых достигали почти тридцати метров.

Данные, полученные с судна, были сопоставлены со спутниковыми изображениями и расчетами приливных течений с учетом уточненного рельефа дна. Спутники позволили увидеть следы внутренних волн, которые меняют мелкую рябь на поверхности моря, создавая характерные полосы. Совместный анализ помог установить связь между наблюдаемыми волнами и условиями их формирования. Исследователи выделили три механизма образования таких волн.

Первый механизм возникает, когда течение проходит над подводной возвышенностью. Вода поднимается и опускается, вызывая возмущения на границах между слоями с различной плотностью. Особенно благоприятные условия создаются, когда скорость потока близка к скорости распространения внутренней волны. При изменении течения возмущения могут отделяться от препятствия и уходить в виде групп коротких волн. По расчетам авторов, в некоторых мелководных зонах пролива подходящий режим может возникать до четырех раз в сутки.

Второй механизм связан с самим внутренним приливом. Его протяженная волна постепенно меняет форму, становится круче и порождает последовательность более коротких волн. Наблюдения показали, что оба механизма могут действовать одновременно в одном районе, а их вклад варьируется в течение приливного цикла. Сопоставление данных также указывает, что во время сильных приливов возрастает роль преобразования внутреннего прилива, а при их ослаблении - образования волн в потоке над неровностями дна.

Третий механизм исследователи связывают с морским фронтом - границей между водами с различными свойствами. Приливные течения перемещают эту границу поперек пролива. По наблюдениям, ее положение изменилось на два-три километра менее чем за сутки. Авторы предполагают, что такие движения могут порождать отдельные группы внутренних волн. Это объяснение согласуется со спутниковыми снимками, на которых волны распространяются от фронтальной зоны в разные стороны.

Отдельно ученые подчеркнули значение суточной составляющей прилива. Расчеты показали, что связанные с ней течения в Карских Воротах могут сопоставляться по скорости с течениями основного полусуточного прилива. Поэтому для понимания образования волн важно учитывать сочетание приливов с различными периодами.

Гидрологические условия в Карских Воротах постоянно меняются: течение то усиливается, то ослабевает, а границы водных масс смещаются. Это влияет на образование внутренних волн, перемешивание различных слоев и даже на морской лед. Зимой, когда почти вся Арктика скована льдом, интенсивные течения в сочетании с приливом могут разрушать морской лед. Ученые часто наблюдают это по спутниковым снимкам, хотя добраться до этих мест зимой бывает крайне сложно.

Полученные результаты помогают понять, как энергия приливов переходит в короткие внутренние волны и затем расходуется на перемешивание воды. Это необходимо для более точного описания теплового обмена в арктических морях и уточнения климатических моделей. Авторы полагают, что подобные механизмы могут действовать и в других арктических проливах с сильными приливами и выраженным разделением воды на слои.

Анализ механизмов образования внутренних волн был выполнен при поддержке гранта Российского научного фонда. В исследовании участвовали сотрудники МФТИ, Морского гидрофизического института РАН и Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН. Результаты опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Oceans.

Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале Самара Онлайн 24 в MAX