Столкновение океанских течений с дном помогло перемешиванию воды в Южном океане

Столкновение приполярных течений с поднимающимися участками океанского дна около Антарктиды оказалось одним из основных факторов, определяющих перемешивание водных потоков в Южном океане. К такому выводу американские океанологи пришли по результатам экспериментальных исследований, опубликованных в Nature Geoscience.

Циркуляция воды в Южном океане оказывает значительное влияние на глобальное перемешивание воды и во многом определяет транспорт углеродных соединений, питательных веществ и тепла в мировом океане. Благодаря круговым течениям вокруг Антарктиды в Южном океане друг с другом смешиваются воды Индийского, Атлантического и Тихого океанов. Из-за того, что дно Южного океана довольно наклонное, это приводит к образованию вертикальных потоков и выходу глубинных вод на поверхность. Это особенно заметно для воды, которая находится на глубине меньше 2 тысяч метров, а вопрос о том, насколько сильно эти процессы влияют на более глубокие воды и придонную область, остается открытым.

Для того, чтобы оценить, насколько сильно рельеф дна влияет на океанские течения и перемешивание воды, американские океанологи под руководством Сяочжоу Жуаня (Xiaozhou Ruan) из Калифорнийского технологического института провели исследование течений в южной части пролива Дрейка, соединяющий Атлантический и Тихий океаны, с помощью автономных подводных планеров. Такие планеры могут погружаться на глубину до тысячи метров, в результате чего ученые смогли получить информацию о водных потоках, в том числе и непосредственно около дна, в 12 различных областях пролива. С помощью специальных приборов авторы исследования изучили температуру, плотность и соленость воды, а также содержание в ней углерода и питательных веществ.

Оказалось, что как на вертикальное, так и на горизонтальное движение водных потоков в приполярной области очень сильно влияет топография дна. И именно она вносит один из наибольших вкладов в направление циркуляции потоков. Оказалось, что движущиеся с севера течения не постепенно уходят наверх при приближении к Антарктиде, а почти сталкиваются с поднимающимися участками дна, что приводит к возбуждению достаточно тонких и сильных турбулентных потоков. Подобные течения были обнаружены во всех исследованных областях, расположенных вдоль берега Антарктиды на участке около тысячи километров.

Эти исследования показали, что перемешивание водных потоков в Южном океане происходит преимущественно в придонной области, поэтому для того, чтобы изучить процессы перемешивания, надо уделять внимание именно им, а не более доступным для анализа приповерхностным течениям. По словам ученых, роль придонных потоков и особенностей рельефа дна раньше недооценивали из-за того, что объем воды, непосредственно контактирующей с дном незначителен. Тем не менее, именно они, по всей видимости, являются определяющими для процесса перемешивания. И несмотря на то, что подобные механизмы предсказывались с помощью компьютерного моделирования, экспериментальные данные, подтверждающие эти процессы, были получены впервые.

Стоит отметить, что далеко не вся вода в океане перемешивается. Например, в Тихом и Индийском океане существуют многокилометровые области, из которых вода не уходила уже около тысячи лет. К такому странному эффекту тоже приводят особенности рельефа дна, но на значительно больших масштабах.

Александр Дубов