Спутниковое сканирование мирового океана позволяет обнаружить неуловимые явления, которые, по словам ученых, «скрывались на виду»

Команда ученых из нескольких университетов, анализирующая данные океанографического спутника Surface Water and Ocean Topography (SWOT), обнаружила наличие сил на поверхности и под поверхностью, включая течения и вихри, которые могут оказывать гораздо более сильное влияние на мировой океан, чем считалось ранее.

«Мы продолжаем работу, начатую двадцать лет назад», — сказала доктор Шари Ивон-Льюис, глава океанографического факультета Техасского университета A&M. «Многие люди, которые помогали разрабатывать этот спутник и занимались научными исследованиями, уже ушли на пенсию. Это дань уважения долгосрочному видению, командной работе и преданности делу».

Исследование, подробно описывающее выводы команды, представленное на обложке журнала Nature, является кульминацией более чем двадцатилетней работы ученых из Техасского университета A&M, Лаборатории реактивного движения NASA (JPL), французского космического агентства CNES (Centre National d'Études Spatiales) и Калифорнийского технологического института.

Спутниковая океанография и необычные силы, формирующие мировой океан

В то время как несколько океанических сил, включая волны и течения, формируют климат мира, команда океанографов под руководством доцента кафедры океанографии Техасского университета A&M Джинбо Вана более внимательно изучила круговое движение воды, известное как водовороты.

Описанные исследовательской группой как мини-водовороты в океане, некоторые водовороты могут простираться на сотни километров. Эти более крупные водовороты могут способствовать перемещению питательных веществ и энергии по всему миру. Поэтому, по словам команды, они «имеют жизненно важное значение для климата, погоды и морской жизни».

Хотя предыдущие исследования пытались раскрыть механику этих загадочных явлений, основное внимание уделялось крупным водоворотам из-за сложности обнаружения мелких. Как отмечают Ван и его коллеги, такие течения долгое время оставались «недостающими элементами океанической головоломки — до настоящего момента».

К счастью, ученые из JPL, CNES и Caltech более двадцати лет назад начали подготовку к более детальному анализу этих необычных сил. Ван участвовал в этой работе в течение последних девяти лет, прежде чем покинул JPL и перешел в Техасский университет A&M. Сейчас он возглавляет команду, которая использует данные нового спутника SWOT, чтобы впервые подробно изучить более мелкие океанические водовороты и их влияние на климат Земли.

«Впервые мы можем непосредственно наблюдать мелкомасштабные океанические процессы по всему миру», — сказал Ван. «И оказывается, что они гораздо сильнее, чем мы думали».

Субмезомасштабные движения и глобальная пищевая сеть

Согласно заявлению команды, прорыв в визуализации и анализе океанических вихрей был достигнут благодаря радиолокационному интерферометру Ka-диапазона. Установленный на борту SWOT, этот прибор измеряет мельчайшие изменения высоты поверхности океана с точностью до миллиметра.

Проанализировав эти изменения, Ван и его коллеги обнаружили настоящую сокровищницу данных. Это потому, что, в отличие от наземных и океанических систем, измерение океанической активности в Ka-диапазоне дает беспрецедентный масштаб, доступный только из космоса.

Например, анализ показал, что субмезомасштабные движения, вызванные более мелкими водоворотами, были гораздо более частыми и мощными, чем считалось ранее. По мнению команды, это связано с тем, что эти небольшие вращающиеся течения и длинные внутренние одиночные волны «взбалтывают» океан, способствуя смешиванию теплой и холодной воды. Это смешивание может переносить энергию на большие расстояния, влияя на все: от циркуляции океана до погоды на поверхности и климата всей планеты.

«Эти небольшие течения переносят удивительно большие количества энергии, — пояснил Ван. — Они играют огромную роль в переносе тепла между верхними и более глубокими частями океана и формировании того, как океан поддерживает свою экосистему и взаимодействует с атмосферой».

Ван сказал, что движение может напрямую влиять на «морские пищевые цепочки» и погодные явления, «такие как образование ураганов и их направление, или развитие таких явлений, как Эль-Ниньо и Ла-Нинья. Это не просто особенности океана — они напрямую связаны с климатическими системами, которые влияют на всех нас».

Новые инструменты для изучения того, что «скрывалось на виду»

В заключении исследования Ван и его коллеги подчеркивают важную роль, которую сыграли NASA и CNES, а также вклад космических агентств Великобритании и Канады. Профессор также признает, что изначально он скептически относился к тому, что SWOT сможет отслеживать таинственные силы океанских водоворотов, пока он не доказал свою огромную ценность.

«До запуска спутника я был пессимистично настроен по поводу ожидаемых результатов, — сказал Ван. — Но спутник показал результаты в четыре раза лучше, чем ожидалось. Именно этот сюрприз сделал возможным этот прорыв».

Далее Ван планирует использовать свой опыт в этом проекте и его результаты в рабочей группе NASA Ocean AI, исследующей пределы анализа океанских течений с помощью спутников. Основываясь на успехе SWOT, профессор считает, что эти усилия позволят еще глубже понять мировой океан и его влияние на все, от климата до пищевой цепи.

«Это только начало», — сказал Ван о результатах своей команды. «Наконец-то у нас есть инструменты, чтобы увидеть то, что скрывалось у всех на виду».