Исследовательская группа, возглавляемая проф. Ган Цзяньпин, директор Центра океанологических исследований Гонконга и Макао (CORE) Гонконгского университета науки и технологий (HKUST), провел полевые наблюдения и провел численное моделирование в Южно-Китайском море (SCS) и выявил невиданные ранее характеристики трехмерного океана движение в СКС с помощью геофизической гидродинамической теории.

Сложная система циркуляции океана управляет преобразованием энергии и переносом водных масс в SCS, что впоследствии влияет на биогеохимические процессы, углеродный бюджет, состояние морской экологической среды, региональное изменение климата и устойчивое экономическое и социальное развитие в окружающих странах и регионах, на долю которых приходится около 22% населения мира. Исследования циркуляции и динамики SCS рассматриваются как основа и воплощение понимания SCS.

В последние несколько десятилетий во всем мире растет внимание к исследованиям циркуляции океана в ЮКМ. Однако научное понимание трехмерного движения воды в этом регионе все еще очень ограничено, неоднозначно, а иногда даже неправильно понимается. Это вызвано отсутствием наблюдений, отсутствием надежной численной модели и ограниченными знаниями о сложных физических процессах в циркуляции SCS.

До недавнего времени, основываясь на наблюдениях, численном моделировании и рассуждениях о геофизической гидродинамике, исследовательская группа под руководством проф. Ган, который также является профессором кафедры океанологии и математики HKUST, подтвердил, что вращающаяся циркуляция SCS имеет трехслойную структуру, где течения вращаются против часовой стрелки, по часовой стрелке и по часовой стрелке в верхнем, среднем и нижнем слоях соответственно.

Исследование также показало, что трехслойные вращающиеся циркуляции состоят из динамически активных "горячих точек" усиленных течений вдоль крутого континентального склона, окружающего глубокий бассейн, вместо упорядоченной структуры во всем регионе, как предполагалось ранее. Склоновые течения в основном контролируются сочетанием эффектов муссонов, вторжения Куросио и уникальной топографии и постоянно корректируются и регулируются многомасштабными океаническими процессами.

Исследование, недавно опубликованное в Nature Communications, впервые продемонстрировало трехмерную структуру и физический механизм циркуляции SCS и прояснило предыдущее непонимание движения водных масс в этом регионе. Основываясь на этих выводах, проф. Команда Гана создала WavyOcean, систему 3D-моделирования и визуализации циркуляции океана и биогеохимических процессов в SCS, которая подтверждается и ограничивается как наблюдениями, так и динамическими рассуждениями.

Профессор Ган говорит, что "из-за неудачи в захвате динамической "горячей точки" в окраинном море почти все глобальные модели не могут точно имитировать трехслойную структуру циркуляции и связанную с ней физику в Южно-Китайском море, даже с одинаковым пространственным и временным разрешением. Поэтому, по сравнению с открытым океаном, наше понимание и моделирование глобальных маргинальных морских циркуляций, обусловленных множеством факторов, таких как рельеф морского дна, водообмен через проливы и многомасштабные динамические процессы, является более сложной задачей, чем ожидалось ".

"Наблюдение имеет важное значение для исследований океана. Однако из-за строгих пространственных и временных ограничений наблюдений на месте очень трудно понять структуру океанских течений, особенно для теоретического анализа динамики циркуляции. Численные эксперименты или смоделированные "наблюдения" имеют решающее значение для исследований океана, и все большее количество новых открытий в океане в настоящее время опирается на численную модель, которая строго подтверждается наблюдениями и геодинамической теорией", - добавил он.

Как эксперт в области вычислительной геофизической гидродинамики, проф. Ган считает, что численное моделирование - это не игра в кодирование с простым вводом и выводом, а скорее процесс построения "изысканного" научного численного эксперимента и наблюдения. В дополнение к моделированию и прогнозированию реального океана, численное моделирование океана является основным научным инструментом для понимания океанических процессов и явлений и помогает исследовать неизвестное.

ИСТОЧНИК