Спутниковые данные раскрыли тайну вертикальных течений Южного океана

Океанские лифты: скрытая динамика глубин

Океанские течения — это не только горизонтальные потоки. Существуют и вертикальные движения, похожие на глубинные лифты. Они опускают тепло и углерод вниз, а наверх поднимают питательные вещества и газы. Однако наши знания об этом процессе долгое время были ограничены. Не хватало детальных данных. Новое исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, меняет ситуацию. Оно проливает свет на работу этих скрытых механизмов в Южном океане [1].

Ученые использовали спутниковую информацию высокого разрешения и подводные глайдеры. Результат оказался неожиданным. Вертикальные течения Южного океана оказались бурнее и достигают гораздо больших глубин, чем предполагалось ранее.

Технологии на страже науки

Чтобы собрать данные, океанограф Эндрю Томпсон из Калтеха и его коллеги отправились в пятинедельную экспедицию. Они работали в ледяных водах у берегов Австралии [1]. Время похода выбрали не случайно. Над головой в это время летал новый спутник SWOT (Surface Water and Ocean Topography).

Как работает спутник SWOT

Аппарат измеряет высоту поверхности океана. Он способен различать объекты размером от 10 до 100 километров [1]. Но спутник — это только полдела.

Команда также задействовала автономные подводные глайдеры. Эти аппараты измеряли температуру и соленость воды, потом рассчитывалась плотность воды. [1]. Затем ученые сравнили их данные со спутниковой информацией. Все это они загрузили в океаническую модель. Так им удалось вычислить скорость подъема или опускания воды [4][5].

Невероятная скорость и масштаб

Результаты исследования поражают. Под поверхностью океана скрывается невероятно бурная система. Ее двигателями являются океанские водовороты — вихри [2][5]. Оказалось, что вертикальные потоки уходят вниз минимум на 1000 метров [1][8]. При этом в некоторых местах их ширина составляет всего 10 километров.

Скорость движения воды поражает воображение. Она превышает 100 метров в сутки [1].

«Вертикальные потоки проникают глубоко в океан и обычно превышают 150 метров в день в верхней 1000-метровой толще», — комментируют авторы работы [1].

Эти цифры ломают старые представления. Раньше считалось, что такие интенсивные вертикальные движения происходят лишь в узких прибрежных зонах.

Почему это важно для климата

Понимание вертикальных потоков имеет решающее значение. Оно помогает узнать, сколько тепла и углекислого газа океаны поглощают в глобальном масштабе. А это, в свою очередь, позволяет точнее прогнозировать скорость будущих изменений климата.

Роль вихрей и подводных хребтов

Океанские вихри играют ключевую роль в этом процессе [2][3]. Особенно активны они в районе Антарктического циркумполярного течения. Это мощнейший поток, который опоясывает Антарктиду.

Ученые давно заметили: турбулентность усиливается там, где течение взаимодействует с подводными горами и хребтами [7]. Например, к юго-западу от Индийского хребта постоянно рождаются мощные вихри [7]. Новые данные SWOT позволяют увидеть эти процессы в деталях, недоступных ранее [4][6].

Исследование пока охватывает лишь один район. Это часть Южного океана к югу от Австралии. Однако авторы надеются, что их метод улучшит общие оценки. В будущем это поможет лучше учитывать, как вертикальные течения Южного океана влияют на глобальный климат.

«Этот анализ — шаг к созданию модели временных изменений вертикальных потоков в циркумполярных водах», — заключает команда исследователей [1].

Список источников

1. Phys.org. Satellite data reveal Southern Ocean vertical currents diving 3,000 feet below surface 
2. AVISO altimetry. Mar. 2025: Computing vertical mixing from Swot sea surface heights 
3. Caltech. Seal Takes Ocean Heat Transport Data to New Depths 
4. HAL Science. Doctoral thesis: Mesoscale and submesoscale dynamics in the Southern Ocean 
5. Caltech Authors. Observational Evidence of Ventilation Hotspots in the Southern Ocean 
6. AGU Publications. Direct observations of eddy turbulence at a ridge in the Southern Ocean 
7. University of Rhode Island. Physical Oceanography Seminar: Dr. Andrew Thompson (контекст исследований Э. Томпсона)