Вихри течения Ойясио (стр. 2 из 2)

Но как только локальная инерционная частота (ее можно назвать эффективной) становится близкой к частоте суточного прилива, оказывается возможным захват приливной энергии. Точно так же вихри способны накапливать и использовать энергию ветра, когда захватывают инерционные волны, возбужденные им. Усиление таких движений в ядре вихря ведет к генерации турбулентности, поэтому степень перемешивания в его ядре должна меняться вместе с внешним воздействием, например при прохождении глубоких атмосферных циклонов.

Возбуждение инерционных движений, таких как в вихре Ойясио, требует сильного внешнего воздействия. Возможные источники таких волн - ветер и приливные течения. Глубокий циклон действительно прошел во время постановки буев в вихре Ойясио, в ноябре 1990 г., но, к сожалению, буи довольно быстро его покинули. Механизм возбуждения волн приливными течениями рассматривается пока как гипотеза, поскольку нет достаточного количества данных о двухнедельных циклах, таких как полученные на банке Кашеварова [8]. На этом этапе наших знаний можно полагать, что оба механизма генерации инерционных движений (ветер и приливы) равносильны. Правда, сравнение с другими наблюдениями [9] показывает, что сильные шторма не вызывают волн такой амплитуды. Так, тайфун Нельсон со скоростью ветра, достигавшей 43.5 м/с, в 1989 г. перемешал слой воды глубиной 100 м. Он прошел в 50 км к северу от заякоренного буя с инструментами, измерявшими скорость течения. Амплитуда скорости инерционных возмущений составила “только” около 80 см·с^–1, т.е. гораздо меньшие, чем в вихре Ойясио [9]. Еще один аргумент в пользу приливной генерации волн - совпадение времени установки буя в вихре Ойясио с максимальной амплитудой приливных течений и уменьшением размеров инерционных петель при их ослаблении.

Особенно интересна продолжительность жизни вихря Ойясио. Казалось бы, он должен разрушаться из-за турбулентной диссипации (так, антициклонические ринги Гольфстрима в Северной Атлантике живут только 3-6 мес). Вместе с тем, вихрь Ойясио WCR86B продолжал двигаться вдоль Курило-Камчатского желоба еще в конце 1991 г., т.е. существовал более пяти лет. Инерционные волны, генерируемые ветром или приливом, могут не только продлевать жизнь вихря, но и регулярно поставлять энергию для перемешивания его ядра.

Хотя в жизни больших антициклонических вихрей течения Ойясио еще много загадок (как вообще в глубоком океане), ясно, что их характеристики могут быть новым индексом климатической изменчивости, способным достаточно полно дать представление о происходящих изменениях.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Проект 01-05-96902.

Антициклонические вихри (желтые круги) движутся вдоль Курило-Камчатской котловины к северо-востоку.
Красная линия - траектория движения буя, установленного в вихре Буссоль.

Вихри у южных Курильских о-вов. Инфракрасное изображение, полученное со спутника НОАА в Центре приема спутниковой информации Института автоматики и процессов управления ДВО РАН. Шкала цвета соответствует увеличению температуры слева направо и снизу вверх. Белые точки - положение океанографических станций на разрезе через вихрь Ойясио. Слева - в мае 2000 г., когда здесь располагался самый крупный антициклонический вихрь, который наблюдался в регионе; справа - в апреле 2001 г.

Динамическая топография (возвышения поверхности океана из-за разного распределения плотности) вихрей у пролива Буссоль в разные годы. Серым цветом показаны вихри Ойясио, красными стрелками - положение струй Ойясио. Хорошо заметно изменение размеров вихрей и смена главных струй течения: с морской (02 – 1990 г.) на прибрежную (01 – 1996 г.) и снова на морскую (в 2000 г.). Рисунок из работы [4].

Изменение диаметра вихрей Ойясио (вверху) и аномалии осадков (отклонение от среднемноголетней суммы) во Владивостоке. Цветом показаны отрицательные аномалии, соответствующие засухе, особенно сильной в 1976 и 1997 гг.; черным - отмечены годы с положительной аномалией, во время которых случались наводнения.

Температура (°С) и соленость (‰) в вихрях Ойясио (числа на изолиниях) в сентябре 1989 г. (вверху) и в феврале 2000 г. На разрезах вверху хорошо заметно холодное и пресное ядро, расположенное под теплым и соленым. На рисунках внизу видно, что вихрь содержит мощное теплое и соленое ядро. Диаметр вихря превышает 200 км, а глубина ядра больше 700 м. Разрезы построены с использованием данных научно- исследовательского судна “Мирай” (Японское агентство по морским наукам).

Траектория буя, установленного в вихре Ойясио (слева), и ее фрагмент во время стандартного оборота с петлями инерционных волн. Числа - время в сутках с начала наблюдений.

Литература

1. Кошляков М.Н. Синоптические вихри открытого океана // Природа. 1997. №6. С.17-20.

2. Лобанов В.Б., Рогачев К.А., Булатов Н.В. и др. // Докл. АН СССР. 1991. Т.317. №4. С.984-988.

3. Рогачев К.А. Быстрые изменения в холодных водах Субарктики Тихого океана // Рос. наука: день нынешний и день грядущий: Сб. науч.-поп. статей. М., 1999.

4. Rogachev K.A. // Journ. of Geophysical Research. 2000. V.105. C4. P.8513-8526.

5. Rogachev K.A. // Progress in Oceanography. 2000. V.47/2-4. P.299-336.

6. Rogachev K.A., Carmack E.C., Salomatin A.S. // Journ. of Marine Systems. 2000. V.26. P.239-258.

7. Рогачев К.А., Саломатин А.С., Юсупов В.И. и др. // Океанология. 1996. Т.36. №3. С.347-354.

8. Рогачев К.А. Полынья на банке Кашеварова // Природа. 2001. ?3. С.33-38.

9. Taira K., Kitagawa S., Otobe H., Asai T. // Journ. Oceanography. 1993. V.49. P.397-406.
Декабрь 2001