Широкая распространенность сликов биогенной природы на морской поверхности позволяет использовать их в качестве маркеров приповерхностных процессов – неоднородных течений, внутренних волн, суб- и мезомасштабных вихревых структур (Gade et al. 2013; Mitnik et al. 2007). В последнем случае внешний масштаб вытянутых и закрученных полос ПАВ часто напрямую ассоциируется с масштабом маркируемого морского вихря (например, (Bashmachnikov et al., 2020)). Однако такой подход характеризуется рядом проблем: так, не учитываются зависимость размера формируемой спиральной структуры от положения источника ПАВ относительно центра реального вихря, а также влияние ветра на кинематику элементов слика. Это может приводить к некорректной оценке истинных масштабов наблюдаемых вихревых структур (Shomina et al., 2019).
При распространении ПАВ от точечного неподвижного и постоянного источника геометрия сликовой спирали в отсутствие процессов растекания, когда ПАВ может рассматриваться как пассивная примесь, будет отображать геометрию линии тока в приповерхностном слое (Даниличева и др. 2020). Для описания кинематики распространения ПАВ была сформулирована и проанализирована в общем виде система нелинейных дифференциальных уравнений линий тока в стационарных полях однородного ветра и спирального морского вихря. Показано, что для морских осесимметричных вихрей, модули компонент скорости которых демонстрируют рост внутри ядра вихря и спадание при удалении от него, при наложении однородного дрейфового течения со скоростью, меньшей максимальной скорости течения вихря, картина линий тока в приповерхностном слое демонстрирует 2 критические точки. Первая из них, расположенная внутри ядра вихря, является устойчивой в случае, если в ее малой окрестности дивергенция поля скорости отрицательна, и неустойчивой, если - положительна. Вторая особая точка, локализованная вне ядра вихря, является седлом для любого направления вращения вихря. Такое поведение линий тока качественно согласуется с особенностями сликовых структур, наблюдаемых на спутниковых изображениях морской поверхности. Аналитически и численно показано, что истинный центр морского вихря и центр сликовой спирали могут не совпадать, а расстояние между ними может достигать порядка радиуса ядра вихря. Продемонстрировано наличие «пороговой» скорости ветра, при превышении которой спиральная сликовая структура не может образоваться при неизменных характеристиках вихря. На основании численного моделирования продемонстрировано, что при заданных характеристиках вихря масштаб проявляемой спиральной структуры сильно зависит от положения источника ПАВ относительно центра вихря, величины и направления однородного течения и может варьироваться в широких пределах.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 18-77-10066, https://rscf.ru/project/18-77-10066/