Океанские течения иногда отщипывают участки, которые создают круговые потоки воды, называемые "вихрями"." Это "вихревое" движение перемещает питательные вещества на поверхность воды, играя важную роль в здоровье экосистемы коралловых рифов Флорида-Кис.

Используя численную модель, имитирующую океанские течения, исследователи из Океанографического института Харбор-филиала Атлантического университета Флориды и сотрудники Института Альфреда Вегенера в Германии и Института Европейского университета Мер/Лаборатории океанографии и пространственной физики во Франции проливают свет на это важное "движение океана"." Они провели первое в своем роде исследование, определяющее механизмы формирования субмезомасштабных вихрей во Флоридском проливе, которые имеют важные экологические последствия.

Несмотря на быстрое течение Флоридского течения, которое протекает во Флоридском проливе и соединяет Петлевое течение в Мексиканском заливе с Гольфстримом в Западной части Атлантического океана, вихри обеспечивают механизм удержания морских организмов, таких как рыбы и личинки кораллов. Поскольку они захватывают богатые питательными веществами воды шельфа Западной Флориды, они обеспечивают среду обитания для многих рифовых и пелагических видов в районе рифового трека Флорида-Кис, что поддерживает очень высокую продуктивность этого региона.

Более того, несмотря на тенденцию шельфа Западной Флориды перетекать во Флоридский пролив, образование водоворотов обеспечивает механизм, ограничивающий трансграничный перенос вод, насыщенных питательными веществами. В результате образование водоворотов останавливает экспорт шельфовых вод Западной Флориды через Флоридский пролив, предотвращая такие события, как красные приливы, от перехода на Кубу или Багамские острова. И наоборот, токсичные воды красного прилива, исходящие с шельфа, дольше остаются в непосредственной близости от экосистемы коралловых рифов урочища Флорида-Кис, что отрицательно сказывается на здоровье экосистемы.

Эти мелкомасштабные фронтальные вихри часто наблюдаются и представляют собой большое разнообразие чисел, форм и размеров, которые предполагают различное происхождение и механизмы формирования. Их путешествие через Флоридский пролив в настоящее время характеризуется образованием и присутствием мезомасштабных, но в основном субмезомасштабных фронтальных вихрей на циклонической стороне течения.

Исследование, опубликованное в журнале "Физическая океанография", дает всесторонний обзор и понимание динамики наклона шельфа Флоридского пролива на основе реалистичной двусторонней вложенной региональной системы моделирования океана с высоким разрешением (ROM) для моделирования океанического региона Южной Флориды. Полное двустороннее гнездование позволило взаимодействовать многомасштабной динамике через границы гнезда.

Результаты показали, что формирование субмезомасштабных фронтальных вихрей во Флоридском проливе связано с хлюпаньем Флоридского течения, которое состоит из колебаний расстояния текущего ядра от шельфа. Когда ядро тока Флориды прижимается к полке, сдвиг на полке увеличивается, и субмезомасштабные фронтальные вихри могут образовываться из-за баротропной нестабильности. Когда это положение расслаблено, бароклинная нестабильность, скорее всего, сформирует субмезомасштабные вихри. В отличие от баротропной нестабильности, которая обусловлена сдвигом, бароклинная нестабильность обусловлена изменениями аномалий плотности.

"В проливах Флориды образуются вихри, меньшие, чем их родственник в открытом океане. Эти вихри, называемые субмезомасштабными вихрями, являются обычными и могут легко наблюдаться на цветных изображениях океана", - сказал Лоран Шербин, доктор философии, старший автор и доцент-исследователь филиала ФАУ-Харбор. "В отличие от более крупных мезомасштабных вихрей открытого океана, они не находятся в геострофическом балансе, что означает, что их циркуляция не поддерживается балансом между градиентом давления и силами Кориолиса. Вместо этого некоторые из фронтальных вихрей во Флоридском проливе находятся в градиентном балансе ветра, что указывает на то, что третья сила, центробежная сила, достаточно велика, чтобы изменить геострофический баланс."

Флоридское течение является частью западной ветви ветряного североатлантического антициклонического круговорота, который усиливается на западной стороне Североатлантического бассейна по сравнению с его восточной стороной. Подобные типы течений также встречаются на западной стороне океанских бассейнов, таких как течение Агульяс в южной части Индийского океана или Куросио в северной части Тихого океана. Они называются пограничными течениями, потому что они сталкиваются с континентальным шельфом и, как таковые, испытывают значительное трение о дно океана. Это трение, которое действует вертикально и горизонтально на пограничный ток, способствует образованию срезанного пограничного слоя.

"Наше исследование показывает, что этот сдвиговый слой может стать нестабильным и образовывать вихри. Этот процесс на самом деле является путем рассеивания энергии ветра, впрыскиваемой в океан. Поэтому в проливах Флориды образуются вихри, меньшие, чем их родственник в открытом океане", - сказал Шерубин.

В дополнение к субмезомасштабным вихрям, формирующимся локально во Флоридском проливе, существуют входящие мезомасштабные вихри, которые проходят через Флоридский пролив, такие как Круг Тортугаса.

"Результаты наших исследований также показывают, что мезомасштабные вихри могут быть сжаты на шельфе и преобразованы в субмезомасштабные вихри, когда Флоридское течение находится в своем затяжном положении или остается относительно незатронутым, если Флоридское течение убирается с шельфа",-сказал Шерубин.

ИСТОЧНИК