Сезонная и межгодовая изменчивость субмезомасштабной вихревой активности в Балтийском, Черном и Каспийском морях

Субмезомасштабные вихри представляют собой наименее исследованный участок спектра океанических вихрей. До сих пор остаются малоисследованными такие вопросы, как параметры трехмерной структуры этих вихрей, особенности их зарождения и эволюции, характерное время жизни, физические механизмы и источники их генерации, причины циклонической асимметрии и др. Неизвестна роль субмезомасштабных вихревых структур в вертикальном и горизонтальном перераспределении растворенных и взвешенных веществ и, следовательно, в воздействии на биопродуктивность и самоочищение морских вод.
Благодаря высокому пространственному разрешению получаемых изображений и независимости результатов съемки от наличия облачного покрова и условий освещенности данные спутниковой радиолокации предоставляют обширные возможности для изучения этой самой малоисследованной группы вихревых структур.
В данной работе на основе анализа массива радиолокационных изображений Envisat ASAR и ERS-2 SAR, полученных для различных частей Балтийского, Черного и Каспийского морей в 2009-2010 гг. с пространственным разрешением 150 м, проводится статистическое исследование субмезомасштабных вихрей указанных акваторий.
Исключение влияния пространственно-временной неоднородности покрытия акваторий рассматриваемых морей РЛИ на статистические показатели субмезомасштабной вихревой активности в исследуемых бассейнах позволило выявить следующие закономерности в распределении вихревых структур. Вихри, проявленные с помощью поверхностных пленок, демонстрировали большую внутригодовую изменчивость, чем вихри, визуализированные сдвигово-волновым взаимодействием. Эта особенность может быть объяснена влиянием изменчивости, во-первых, скорости приповерхностного ветра, а во-вторых, активности фитопланктона, что прослеживается – в данном случае через концентрацию хлорофилла а – в графиках временного хода рассматриваемых параметров. Причиной большего количества обнаруженных вихрей в 2010 г. по сравнению с 2009 г. выступает, предположительно, больший прогрев вод и формирование менее глубокого термоклина в 2010 г.
Анализ пространственного распределения вихревых структур в отдельные сезоны показал, что наиболее часто вихри, проявленные с помощью поверхностных пленок, наблюдаются в районах с повышенной концентрацией хлорофилла а (например, вдоль западных побережий Черного и Каспийского морей). С другой стороны, повышенная вихревая активность в таких районах может быть обусловлена наличием здесь областей распреснения и, как следствие, неглубокого залегания термоклина.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты №10-05-00428-а и №11-07-12025-офи-м) и ФЦП "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009–2013 годы. Спутниковые радиолокационные изображения предоставлены Европейским космическим агентством в рамках проектов AO Bear 2775, C1P.6342.