Океанические воды находятся в постоянном движении. Помимо огромных течений, в морях возникают, перемещаются и затухают мезомасштабные вихри, настоящие водовороты диаметром десятки-сотни километров. Эти структуры играют ключевую роль в переносе воды, тепла, соли и питательных веществ, влияя на местный и глобальный климат. Также вихри активно улучшают условия для развития морской жизни в различных районах океана.
Фокус на хлорофилл и Норвежское море
Для глубокого изучения этих процессов научный коллектив из Московского физико-технического института, Санкт-Петербургского государственного университета и Университета Тромсе (Норвегия) проанализировал данные спутниковых наблюдений и натурных замеров по региону Норвежского моря. Основной целью стало понимание, как океанические вихри воздействуют на распределение хлорофилла (пигмента фитопланктона, главного показателя его биомассы) в поверхностных водах.
Хлорофилл выступает важнейшим маркером биопродуктивности. Он сигнализирует о концентрации микроводорослей, основы морских пищевых цепочек. Потому, помимо фундаментального вклада, исследование имеет и практическое значение. Оно помогает выявлять зоны с высокой первичной продуктивностью, что крайне важно для рыболовства.
Вихревые механизмы присутствуют практически повсеместно в океане. Но их влияние на биопродуктивность сильно варьируется в зависимости от региона и его климатических особенностей. Норвежское море выбрано учеными из-за его высокой вихревой активности и сложной динамики. Кроме того, по этому району накоплен значительный объем данных для анализа.
Методы: спутники и автономные буи
В рамках проекта исследователи применили информацию спутниковой альтиметрии (замеры высоты океанской поверхности) и автономных станций Bio-Argo. Эти плавучие буи способны погружаться на глубину до двух километров, непрерывно собирая параметры водной среды. Всего ученые обработали информацию из более чем 10000 профилей Bio-Argo. Период наблюдений охватывал интервал с 2010 года по 2024 год.
Циклоны и антициклоны: разный вклад
Анализ сосредоточился на двух основных типах морских образований. Это циклонические вихри, которые в Северном полушарии вращают воды против часовой стрелки, поднимая их со дна к поверхности, и антициклонические вихри, закручивающие водные массы по часовой стрелке и опускающие верхние слои в глубину.
Главный вывод исследования: в Норвежском море все вихри, и циклоны, и антициклоны, способствуют росту концентрации хлорофилла! Замечательно, что антициклоны не только не уступают циклонам по продуктивности, но в июне и июле даже превосходят их. Это стало приятной неожиданностью, ведь классическая теория предполагала, что антициклонические вихри должны опускать питательные вещества вглубь, подавляя развитие фитопланктона.
Позитивные аномалии хлорофилла в вихрях
Анализ выявил, что оба типа вихрей связаны с позитивными подповерхностными аномалиями хлорофилла, достигающими 0,5 или 0,7 миллиграмма на кубический метр. Самые сильные сигналы сосредоточены в верхнем 50-метровом слое. В циклонических вихрях пик аномалий находится на глубине примерно 25 метров. У антициклонических вихрей структура сложнее, дипольноподобная, с максимумами и в центре, и на периферии, на глубинах от 20 до 50 метров.
Разгадка высокой продуктивности антициклонов
Ученые предложили оптимистичную гипотезу, объясняющую высокое содержание хлорофилла в антициклонах. По их мнению, здесь действуют сразу два механизма: классическая вихревая накачка и экмановская накачка. Экмановская накачка запускается ветром: благодаря особенностям его распределения в пространстве, глубинные воды поднимаются в верхние слои океана именно внутри антициклонических вихрей.
Рекордный хлорофилл в Лофотенском вихре
Еще одним важным открытием стало обнаружение экстремально высокого уровня хлорофилла в Лофотенском вихре. Этот огромный антициклон постоянно существует в центральной части Лофотенской котловины, расположенной между материковой Норвегией и архипелагом Шпицберген. Это яркий пример высокой продуктивности таких структур!
Польза для рыбной промышленности и экологии
Эти результаты имеют огромное практическое значение, особенно для рыбной промышленности. Высокая концентрация хлорофилла указывает на повышенную биомассу фитопланктона. Фитопланктон, в свою очередь, жизненно важен для поддержания популяций веслоногих рачков (калянусов), которые служат основной кормовой базой для ценных промысловых рыб, таких как треска и сельдь. Это ключ к устойчивому рыболовству!
Перспективы применения метода
Разработанный учеными метод обладает большим потенциалом и применим не только в Норвежском море. В российской экономической зоне он может быть крайне полезен для изучения влияния вихрей на биопродуктивность в Баренцевом, Охотском, Беринговом и Черном морях. Хотя в этих регионах пока мало буев Bio-Argo, это подчеркивает необходимость и важность регулярных экспедиционных исследований в российских морях для будущих успехов.
Морские потоки играют колоссальную роль в формировании климата нашей планеты! Эти мощные природные системы переносят колоссальные объемы воды, перераспределяя тепло и холод между широтами. Погодные условия, знакомые каждому: от приятного бриза у побережья до устойчивых муссонов в тропиках — прямое следствие их непрерывной работы. Миллионы людей ощущают их влияние на комфорт жилья, успех сельского хозяйства и стратегии путешествий. Просто поразительно, как единая природная сила способна преобразовывать условия на гигантских территориях. Знание этих механизмов раскрывает перед человеком возможности сотрудничества с природой.
Источник: naked-science.ru
