Знак Вопроса 1997 № 04

Явление крупномасштабных вихревых образований впервые было обнаружено советскими учеными во время осуществления программы «ПОЛИГОН-70» в тропической зоне Северной Атлантики. Здесь, вдали от берегов, в открытом океане, вдоль линий, образующих крест, ученые поставили 17 автоматических буйковых станций, которые измеряли параметры течений. Измерения проводились шесть месяцев, а характеристики течений регистрировались каждые полчаса. Когда были обработаны результаты измерений, то оказалось, что здесь было открыто удивительное явление природы — синоптические вихри с горизонтальными размерами от 100–150 до 300–400 километров.

Эти вихри обладают огромными запасами кинетической энергии, которая в сотни раз превышает энергию течений более крупных масштабов. Наряду с этим они заметно влияют на энергетический баланс Мирового океана, поскольку в них заключено до 90 процентов его кинетической энергии. Сами же течения, как было выяснено в результате проведенных исследований, — это сложная совокупность разномасштабных вихрей в океане с некоторым общим направлением перемещения. Помимо этого, было выяснено, что океанические течения проявляются не только на поверхности океана, но они существуют и в виде, например, подводных течений, порой противоположного направления.

Удалось установить, что существуют вихри с циклоническим (против часовой стрелки) и антициклоническим вращением воды. Оказалось, например, что в северном полушарии изотермические поверхности поднимаются в ядрах «циклонов» и опускаются в ядрах «антициклонов». Амплитуда этих смещений составляет 100–150 метров. Из-за подъема вод циклонические вихри имеют в центре отрицательную температуру, а анти-циклонические — положительную, поэтому их соответственно называют холодными и теплыми. Оба типа этих вихрей, естественно, создают особые, труднопрогнозируемые условия для теплового и влажного обмена с воздушной атмосферой Земли.

Значимость динамики океана в областях, где «живут», т. е. развиваются и действуют, синоптические вихри, которые проникают на глубину более полутора километров, углубляется еще и сложным характером взаимодействия их с квазистатическими океанскими течениями. Эти течения, как известно, имеют свои сезонные и годичные флуктуации изменчивости, что, естественно, значительно затрудняет прогнозирование характера их поведения во времени.

Ученым очень непросто было отказаться от устоявшегося представления об океанских течениях как о «реках» в океане. И, как следствие этого процесса, возник принципиально новый подход к измерениям течений на различных глубинах — появился МЕТОД ПОЛИГОНОВ. Дело в данном случае заключалось в том, что измерения океанских течений, сделанные в одном и том же пункте в разное время, как правило, не согласуются с общей картиной циркуляции вод.

Для устранения указанного недостатка используются два подхода. Во-первых, измерители течений устанавливают на различных горизонтах во многих фиксированных точках океана (с разнесением до многих сотен километров). Во-вторых, в океан выпускают большое количество буев нейтральной плавучести, устроенных так, что они уравновешиваются на определенных глубинах и следуют за водными массами. О своем местонахождении буи сообщают регулярно по акустическому каналу на береговые станции. Вот и получается, что преимущество МЕТОДА ПОЛИГОНОВ состоит как раз в том, что на специальном океаническом участке характеристики течений измеряются сразу в нескольких или многих местах.

Преподнес сюрприз Гольфстрим… Выяснилось, что от его основного, хорошо изученного течения постоянно отделяются громадные отростки, постепенно изгибающиеся в причудливые завитки-вихри. Вихри, образуемые течением Гольфстрим, называются «рингами». «Ринг» — это огромная конусообразная масса воды диаметром в 100–150 километров.

Оторвавшись от Гольфстрима, «ринг» долго путешествует по Атлантическому океану, проходя за сутки несколько километров и меняя направление течений, возмущая представителей подводной биологической фауны. Он живет своей, вполне самостоятельной жизнью до тех пор, пока бесследно не растает. За это время он успевает заплыть далеко на север. Один из таких «рингов» наблюдался командой судна «Академик Вернадский» на 60° северной широты и 12° западной долготы.

Вихри-«ринги» вращаются со скоростью порядка 1,0–1,5 метра в секунду, но иногда вращение может достигать и 25 метров в секунду. Это вращение поднимает со дня океана холодные воды. Перемещение такого количество воды в океане, естественно, сказывается на атмосферных явлениях.