Ученые исследовали изменения структуры вод Баренцева и Карского морей

Воды Баренцева и Карского морей стали менее устойчивы к вертикальному перемешиванию, а интенсивность внутренних волн в холодный период заметно возросла. К такому выводу пришли ученые Морского гидрофизического института РАН (МГИ РАН), проанализировав климатическую изменчивость вертикальной структуры вод этих морей за период с 1958 по 2022 год.

Несмотря на возросший научный интерес к Арктике, систематические натурные наблюдения здесь остаются редкими. Проведенное исследование изменчивости гидрологической структуры стало возможным благодаря использованию современных массивов данных реанализа, что позволило восполнить нехватку систематических натурных наблюдений в Арктике.

Ученые разделили период на два интервала: 1958−1990 и 1991−2022 годы. Они рассчитывали профили частоты Вяйсяля-Брента — показатель устойчивости водного столба к вертикальному перемешиванию, а также определяли характеристики доминирующей моды свободных внутренних волн.

«Использование данных реанализа позволило исследовать климатическую изменчивость гидрологической структуры вод арктических морей на основе длительных временных рядов высокого пространственного разрешения. Мы рассматривали, как в разные годы менялась устойчивость водной толщи к перемешиванию, анализировали свойства свободных внутренних волн, а также изучали влияние крупномасштабных атмосферных процессов на формирование аномальных гидрологических условий», — рассказала один из авторов статьи, младший научный сотрудник отдела океанографии МГИ РАН Неля Соловей.

Анализ показал, что средний по морю климатический максимум частоты плавучести имеет тенденцию к уменьшению и заглублению как в Баренцевом, так и в Карском море.

«Это означает, что слои воды становятся менее устойчивыми к перемешиванию, и тепло с поверхности легче проникает вглубь, что критически важно для теплосодержания морской среды и, в конечном счете, для ледовой обстановки», — подчеркнул заведующий отделом океанографии МГИ РАН, кандидат физико-математических наук Антон Букатов.

Авторы статьи определи, что динамические характеристики внутренних волн также меняются на климатическом масштабе. В холодное полугодие средний по морю максимум амплитуды вертикальной составляющей скорости первой моды устойчиво возрастает: с января по май разница между периодами 1958-1990 и 1991-2022 годов достигает примерно 25 %. Одновременно глубина залегания этого максимума увеличивается, то есть наиболее интенсивные вертикальные колебания воды смещаются в более глубокие горизонты.

«Взаимодействие верхнего слоя океана с атмосферой — важный фактор, влияющий на изменение климата. Усиление вертикальных движений в верхнем слое может изменить тепловой обмен между океаном и атмосферой. В Баренцевом и Карском морях увеличение максимума амплитуды вертикальной составляющей скорости в холодный период сопровождается его заглублением», — пояснила еще один участник исследования Екатерина Павленко.

Авторы отмечают — практическое значение полученных результатов охватывает сразу несколько сфер. Параметры стратификации характеризуют толщину и глубину высокоградиентного слоя, ослабляющего воздействие теплых атлантических вод на ледяной покров, а значит, напрямую влияют на точность прогнозирования ледовой обстановки. Внутренние волны влияют на процессы горизонтального и вертикального обмена энергией, способствуют обогащению вод кислородом и питательными веществами, необходимыми для жизни морских организмов. Понимание тенденций их изменчивости может быть использовано при планировании промысловой деятельности и обеспечении безопасности подводных конструкций и судоходства в арктическом регионе.

«Когда климат меняется, это отражается на всех компонентах морской экосистемы арктических морей: сроках установления и разрушения ледяного покрова, изменениях температуры, солености, стратификации и динамических характеристик вод. Изучение текущих изменений важно для понимания будущих процессов и адаптации к ним. Баренцево и Карское моря являются важными регионами для судоходства и добычи ресурсов. Знание об особенностях внутренней структуры их вод способствует повышению безопасности и эффективности морской деятельности», — подчеркнул актуальность работы Антон Букатов.

Авторы планируют продолжить исследования, распространив анализ пространственно-временной изменчивости стратификации и характеристик внутренних волн на другие моря Арктической зоны России.

Работа выполнена в рамках государственного задания.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации