Переворот в океанографии: Бенгальский залив ставит под сомнение вековую теорию океанических течений

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Индийский океан, колыбель муссонов и дом для богатейших морских экосистем, преподнёс учёным неожиданный сюрприз. Международная группа исследователей, объединившая планетологов и океанографов из NOAA, Индийского национального центра информационных служб по океану и Загребского университета, обнаружила в Бенгальском заливе явление, которое переворачивает устоявшиеся представления о взаимодействии ветра и океана. Их открытие ставит под сомнение теорию, которая более века служила краеугольным камнем в понимании океанической циркуляции.

Теория Экмана: вековой столп океанографии

В начале XX века, шведский учёный Вагн Вальфрид Экман, вооружившись математическим аппаратом и данными натурных наблюдений, сформулировал теорию, объясняющую влияние ветра на поверхностные слои океана. Согласно Экману, ветер, воздействуя на водную поверхность, приводит в движение не только верхний слой, но и более глубокие слои воды. При этом, из-за вращения Земли (эффект Кориолиса), потоки воды отклоняются от направления ветра: вправо в Северном полушарии и влево — в Южном. Эта теория, получившая название «спираль Экмана», стала одним из фундаментальных принципов в океанографии, позволяя предсказывать и моделировать движение водных масс, что, в свою очередь, имеет огромное значение для навигации, рыболовства, изучения климата и даже распространения загрязнений.

Течения, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Бенгальский залив: непослушный ребёнок океана

И вот, в XXI веке, в водах Бенгальского залива, учёные столкнулись с феноменом, который явно не укладывается в рамки классической теории Экмана. Многолетние наблюдения, проведенные с помощью автоматического буя, показали, что поверхностные течения в этом районе отклоняются влево от направления ветра, хотя Бенгальский залив расположен в Северном полушарии, где, согласно Экману, отклонение должно быть вправо. Это открытие стало настоящей сенсацией в научном мире, заставив учёных пересмотреть устоявшиеся взгляды на динамику океана.

Фоновые условия в Бенгальском заливе. Оценки суточной амплитуды 6-часовой скорости ветра CCMP (м с-1) на основе данных за 2010-2019 гг. в периоды (A) декабрь-январь (DJ) и (B) июль-август (JA). Суточная амплитуда скорости ветра в каждом месяце оценивается отдельно с 2010 по 2019 год, а ее средние значения для декабря-января и июля-августа представлены в (A) и (B), соответственно. Значения суточной амплитуды значительно отличаются от нуля на 95%-ном доверительном уровне в каждой точке сетки на основе применения t-теста. Зеленый круг обозначает местоположение заякоренного буя в открытом океане (BD11), расположенного на 13,5° с.ш., 84,0° в.д. Вертикальные профили гидрографических условий у буя (C — E), показывающие среднее значение (толстая линия) и один SD (штриховка) (C) температуры (T; °C), (D) солености [S; в практической шкале солености (pss)] и (E) плотности (σθ; кг м-3), полученные из данных буя (синий) и близлежащих данных Арго (красный) в июле — августе на основе среднего значения за 6 лет (2011, 2013, 2014, 2017, 2018 и 2019). Средняя глубина смешанного слоя, определенная по данным Арго, как глубина, на которой плотность увеличивается на 0,125 кг м-3 от поверхности, показана черной горизонтальной линией в (C) — (E) со штриховкой пределов неопределенности +- два SE. Эта оценка составляет 32,5 +- 4,7 м. Эквивалентная оценка по данным заякоренных буев (для наглядности не показана на графике) составляет 36,4 +- 5,8 м. Учитывая неопределенность этих оценок, они, по сути, статистически эквивалентны. Цитирование: Michael J. McPhaden et al., Ekman revisited: Surface currents to the left of the winds in the Northern Hemisphere.Sci. Adv.10,eadr0282(2024).DOI:10.1126/sciadv.adr0282
Автор: Michael J. McPhaden et al. Источник: www.science.org
Что же происходит в Бенгальском заливе?

Объяснение этому феномену пока не найдено. Учёные выдвигают несколько гипотез. Возможно, дело в особой географии залива, его форме и глубине, которые могут оказывать влияние на направление течений. Не исключено, что роль играют и сезонные муссоны, которые характеризуются сильными и изменчивыми ветрами. Другая гипотеза связана с влиянием пресной воды, поступающей в залив из крупных рек, таких как Ганг и Брахмапутра. Пресная вода имеет меньшую плотность, чем соленая морская вода, и это может приводить к образованию слоистой структуры водной толщи, что, в свою очередь, может влиять на характер взаимодействия ветра и течений.

Течения, отклоняющиеся влево от напряжения поверхностного ветра, вращающегося в направлении СВ. Составные почасовые полосно-фильтрованные (22,5-25. 5 часов) данных с причала BD11 в июле-августе для (A) векторов ветрового напряжения (красный; Н м-2) и векторов поверхностного течения (синий; м с-1), (B) векторов ветрового напряжения (красный; Н м-2) и интегрированных по глубине 30 м векторов течения (синий; м2 с-1), (C) CW-компоненты векторов ветрового напряжения (красный; N m-2) и интегрированная по глубине 30 м CW компонента векторов течений (синяя; m2 s-1), и (D) CW компонента векторов ветрового стресса (красная; N m-2) и теоретические интегрированные по глубине векторы течений (синяя; m2 s-1), оцененные по наблюдаемой CW компоненте ветрового стресса с использованием уравнения. 6 (Материалы и методы). Для лучшей читаемости ось y повторяется для полусуток, а векторы ветра в (A)-(D) показаны только через каждые 6 часов. Анализ проводился для каждого из 6 лет в отдельности (2011, 2013, 2014, 2017, 2018 и 2019 гг.), а затем усреднялся для получения составных векторов напряженности течения и ветра в суточном диапазоне. IST — индийское стандартное время. Цитирование: Michael J. McPhaden et al., Ekman revisited: Surface currents to the left of the winds in the Northern Hemisphere.Sci. Adv.10,eadr0282(2024).DOI:10.1126/sciadv.adr0282
Автор: Michael J. McPhaden et al. Источник: www.science.org
Вызов для климатических моделей и взгляд в будущее

Открытие аномалии в Бенгальском заливе имеет далеко идущие последствия. Во-первых, оно ставит под вопрос точность существующих климатических моделей, которые в значительной степени основаны на теории Экмана. Если эта теория не работает в одном конкретном месте, то не исключено, что существуют и другие регионы, где реальность отличается от теоретических предсказаний. Это означает, что наши представления о циркуляции океана и его роли в формировании климата могут быть неполными.

Вертикальные профили компонентов вращательного спектра по данным швартовки BD11. Профиль амплитуды вращательного спектра (x 102 м2 с-2 cph-1) для CW (черный) и CCW (синий) компонентов скорости течения с периодом 24 часа от швартовки в точке 13,5° с.ш., 84,0° в.д. в июле — августе. Зеленые звезды обозначают глубину измерения 1 м доплеровским объемным пробоотборником течений (DVS), а синие квадраты — глубину 15 м, ниже которой доступны данные акустического доплеровского профилометра течений (ADCP). Пунктирная линия показывает интерполированные значения между DVS и ADCP. Штриховка представляет собой два SE, оцененных методом бутстрепа. Спектры вращения основаны на среднем значении оценок за шесть отдельных лет (2011, 2013, 2014, 2017, 2018 и 2019). Цитирование: Michael J. McPhaden et al., Ekman revisited: Surface currents to the left of the winds in the Northern Hemisphere.Sci. Adv.10,eadr0282(2024).DOI:10.1126/sciadv.adr0282
Автор: Michael J. McPhaden et al. Источник: www.science.org

Во-вторых, открытие подчеркивает необходимость проведения более детальных исследований взаимодействия ветра и океана. Учёные призывают к разработке новых методов наблюдения и моделирования, которые позволят учесть влияние всех факторов, определяющих динамику океана. В частности, большие надежды возлагаются на спутниковые технологии, которые позволят получать данные о ветре и течениях в режиме реального времени и в глобальном масштабе.

Открытие в Бенгальском заливе — это еще одно напоминание о том, насколько сложен и многогранен наш мир. Океан, который, казалось бы, уже хорошо изучен, продолжает преподносить нам сюрпризы. И каждый такой сюрприз открывает новые горизонты для познания и заставляет переосмысливать устоявшиеся представления. В этом и заключается магия науки — в постоянном поиске, в готовности удивляться и в способности видеть необычное в обыденном.

1 комментарий

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор винилового проигрывателя Reproductor RP-410UBWA

Раньше виниловые проигрыватели были довольно громоздкими и занимали много места, но сейчас всё изменилось и производители стали выпускать компактные проигрыватели, которые можно брать собой, и...

Почему эволюция превращает слонов в карликов, а крыс в гигантов: островное правило Фостера

Биологическая эволюция на изолированных территориях подчиняется специфическим закономерностям, среди которых ключевое место занимает островное правило Фостера. Этот экогеографический принцип...

Как японцы оставили сахалинских хаски одних в Антарктике на 11 месяцев, и что с ними стало

Антарктида всегда была суровейшим полигоном, где проверяется на прочность человеческий дух, и история знает немало примеров невероятного выживания в этих ледяных пустошах. Во время экспедиции...

Как выглядят самые необычные дома Нидерландов

Каждый архитектор в детстве просто обязан рисовать дома всевозможных неправильных форм и любыми способами издеваться над канонами классической архитектуры. Но архитекторы Нидерландов пошли чуть...

Обзор проводной клавиатуры A4Tech Fstyler FK20 с встроенной подставкой для рук и мультимедийными клавишами

Проводная клавиатура A4Tech Fstyler FK20. Полноразмерная раскладка со 104 клавишами и эргономичной подставкой для рук. Есть мультимедийные клавиши, защита от попадания воды и провод 1.5м.