Ученые выяснили механизм образования вихрей у берегов Черного моря

Шельфовые вихри — основной механизм самоочищения прибрежных зон моря. Условия образования вихрей в северо-восточной части Черного моря, а также их физические и динамические характеристики изучил научный коллектив Института океанологии РАН и МФТИ.

Результаты исследования представлены в международном научном журнале Remote Sensing. Черное море весьма специфично по многим своим параметрам. В частности, оно практически полностью замкнуто, его водообмен с остальной частью Мирового океана происходит через узкие проливы. Поэтому Черное море можно рассматривать как естественную лабораторию для исследования океанических процессов в изолированном морском бассейне. Особый интерес для ученых представляют вихри, которые в большом количестве образуются и в Черном море, и в Мировом океане. Они могут существенно влиять на перенос планктона, терригенной взвеси, загрязнений и плавучего мусора в море.

Главное течение, наблюдаемое в Черном море, называется Основным черноморским течением, оно огибает весь бассейн по периметру. В ряде прибрежных зон в нем образуются вихри, которые можно разделить на два основных типа: крупные одиночные вихри и цепочки небольших вихрей. Оба типа часто наблюдаются в районах с особенностями рельефа дна и береговой линии, таких как подводные хребты и горы, мысы и полуострова. Это природное явление влияет на динамику прибрежной зоны моря и играет важную роль в его самоочищении, поскольку перемещает в центральную часть моря загрязненные выносы многочисленных рек, впадающих в Черное море.

Группа ученых из Института океанологии РАН и МФТИ на основе спутниковых данных и численного моделирования установила, что характеристики вихревых структур в российском секторе Черного моря существенно зависят от сезона. Крупные одиночные вихри возникают в основном в холодный осенне-зимний период года, когда Основное черноморское течение наиболее интенсивное. В весенне-летний сезон, напротив, преобладают цепочки небольших вихрей из-за ослабления Основного черноморского течения. При формировании цепочек вихрей и их последующем движении вдоль берега происходит периодическое слияние вихрей, что приводит к увеличению их размеров.

«В этом исследовании мы использовали трехмерную эйлерову модель DieCAST в сочетании с лагранжевой моделью отслеживания частиц для изучения формирования и эволюции вихревых структур и их взаимодействия с речными плюмами вдоль российского черноморского побережья Кавказа. В частности, нами было показано, что крупные одиночные вихри гораздо лучше переносят загрязнения речного происхождения из прибрежной зоны в открытое море, чем цепочки небольших вихрей. Тем не менее наиболее интенсивное поступление речного стока в море происходит как раз в весенний сезон, когда преобладают вихревые цепочки», — рассказал ведущий научный сотрудник МФТИ Александр Осадчиев.

Полученные результаты могут быть востребованы для создания практических методик оценки, мониторинга и прогнозирования геофизической и экологической обстановки, в том числе распространения антропогенных и терригенных загрязнений прибрежных морских вод в густонаселенных районах российского черноморского побережья, имеющих важный курортный, социально-экономический и биопродуктивный потенциал.