В океані вперше виявили подвійні вихори

Вчені вперше виявили в океані незвичайні структури (модони), що складаються з двох протинаправлених вихорових течій. Такі утворення можуть переносити воду на відстань аж до тисячі кілометрів зі швидкістю, яка приблизно в десять разів вища, ніж інші механізми переміщення води в океані. Модони були виявлені в Південному океані, пишуть вчені в статті в.

Переміщення води у верхніх шарах океанів у помірних широтах зазвичай відбуваються зі швидкістю близько одного - двох сантиметрів на секунду. Саме з такою швидкістю поширюються хвилі Россбі, що біжать уздовж кордону між теплим верхнім шаром океану і більш глибокими холодними шарами. Через те, що океанські течії петляють, в результаті меандрування від них можуть відриватися окремі вихори, які потім продовжують самостійний рух. Теоретичні оцінки і чисельне моделювання пророкують і можливе утворення в океанських приповерхнісних течіях модонів - систем з двох протинаправлених вихорів, які рухаються парою і зі значно більшою швидкістю, ніж окремі вихори і хвилі Россбі. Однак в реальності такі структури до теперішнього дня виявити не вдавалося.

Океанологи з Ліверпульського університету Кріс Хьюз (Chris W. Hughes) і Пітер Міллер (Peter I. Miller) вперше виявили модони при аналізі інформації про перемішування океанської води в морях і океанах Землі з 1993 по 2016 роки. Для цього вчені використовували дані декількох супутникових висотомірів, виходячи з яких були побудовані карти геострофічних течій і отримані відео зі зміною швидкості потоків. Через те, що модони мають досить невеликі розміри і високу швидкість, їх складно виявити на окремих статичних зображеннях, проте їх незвичайна парна природа добре помітна саме на відео.

В результаті аналізу відео вченим вдалося чітко побачити всього дев'ять модонів (вісім пар вихорів навколо Австралії і один - в районі південного узбережжя Африки), і безліч схожих короткоживучих структур. Схожі на модони парні структури також спостерігалися в Тихому океані поблизу Аляски і в Індійському океані біля Мадагаскару, проте взаємодії між вихорами в них були досить слабкими, щоб утворилася стійка структура.

Найбільш яскраво виражені справжні модони були виявлені в Тасмановому морі і переміщалися від берегів південного узбережжя Австралії в бік Нової Зеландії. Типовий розмір вихору всередині одного модона склав близько 100 кілометрів. Такі структури можуть існувати протягом приблизно 6 місяців і переносити воду на відстані близько тисячі кілометрів. При цьому швидкість перенесення води з модонами становить від 10 до 20 сантиметрів на секунду, що більш, ніж у десять разів більше звичайних швидкостей, характерних для хвиль Россбі.

Автори роботи стверджують, що виявлення таких подвійних вихорових структур підтверджують теоретичні моделі, які використовуються для моделювання океанських течій. Це допоможе в майбутньому точніше передбачати шляхи перенесення поживних речовин і вуглецевих сполук океанською водою. Вчені сподіваються що з підвищенням точності вимірювальних супутникових приладів вдасться повніше описати механізм освіти і динаміку таких систем.

Перемішування і транспорт води в океані відбувається не тільки в приповерхневому шарі, але і за рахунок придонних потоків. Тому дуже сильний вплив на нього справляє рельєф океанського дна. Саме зіткнення потоків з вертикальними ділянками антарктичного дна допомагає перемішати воду в Південному океані. Іноді більш масштабні нерівності дна світового океану призводять до несподіваних ефектів. Наприклад, через особливості циркуляції води в Тихому та Індійському океані існує вода, яка не перемішується з іншими потоками і вже більше тисячі років не залишала океан.