Российские учёные разобрались в природе субмезомасштабных вихрей, наблюдаемых в центральных районах Чёрного моря. Вихри на сегодня ещё мало изучены – из-за небольших размеров их очень сложно измерить и воспроизвести с помощью компьютерной модели. Так, в Чёрном море их характерный размер составляет около 10 км. Обладая высокими орбитальными скоростями, они вызывают интенсивное вертикальное и горизонтальное перемешивание в толще воды и выполняют важную роль в процессах обмена солью, теплом и питательными веществами в океане.

Субмезомасштабные вихри чаще всего образуются в прибрежных зонах за мысами (при обтекании потока морской воды вокруг извилистого берега) или зимой, когда наблюдается неоднородное перемешивание вод с разными температурами. Регион в этот период находится под влиянием антициклона.

В Морском гидрофизическом институте РАН провели исследование, раскрывающее механизм образования явления, а также изучили его влияние на структуру более крупных (мезомасшабных) вихрей. Для этого была использована численная модель NEMO с высоким разрешением (1,6 км) и спутниковые данные, полученные над Чёрным морем. Учёные выяснили, что причиной образования вихрей являются потоки, которые возникают в результате вовлечением шельфовых вод атмосферными синоптическими вихрями. Результаты исследования опубликованы в международном журнале Journal of Geophysical Research: Oceans, сообщается на сайте МГИ РАН.

Севастопольские специалисты МГИ впервые показали один из важных механизмов генерации малых вихрей. Оказалось, что в глубоководной части Чёрного моря, как и в других районах океана, такие вихри усиливаются в тот момент, когда в атмосфере устанавливается обширный антициклон. Его воздушные потоки, опускаясь по периферии вниз, начинают захватывать прибрежные воды, разбавленные речным стоком, и переносить их в центральную часть моря, где солёность значительно выше. Сильные различия в солёности и плотности между двумя водными массами быстро увеличивают энергию течений. Они становятся неустойчивыми, что вызывает интенсивную генерацию субмезомасштабных вихрей, которые образуются на потоке захваченных шельфовых вод. Шельфовые воды несут с собой огромное количество биогенов (химические элементы, входящие в состав организмов и выполняющие жизненно необходимые биологические функции – от доставки кислорода до питания нужными соединениями из таблицы Менделеева). А возникающие при этом малые вихри значительно усиливают вертикальный и горизонтальный обмен, в результате чего биогены, вовлечённые в крупные вихри, быстро перемешиваются и проникают в глубинные слои. Происходит дисперсия различных химических веществ за счёт механизма, связанного с генерацией субмезомасштабных вихрей.

Описанный процесс очень важен для понимания временной изменчивости субмезомасштабной динамики Чёрного моря.