Нове дослідження впливу океанських течій

Вчені з України, Австралії та Фінляндії провели масштабне дослідження, яке пролило світло на те, як океанські течії переносять воду навколо Антарктичного півострова.

Їхня робота зосередилася на зв’язку між морями Ведделла та Беллінсгаузена — двома ключовими регіонами Південного океану, що впливають на глобальну циркуляцію та клімат. Використовуючи комп’ютерні моделі, дослідники простежили рух віртуальних частинок, щоб зрозуміти, як саме вода долає природний бар’єр півострова та які території відіграють головну роль у цьому процесі.

Дослідження базується на даних моделі Whole Antarctica Ocean Model, яка відтворює океанські течії навколо Антарктиди. Ця модель дозволила отримати детальну картину руху води в районі морів Ведделла та Беллінсгаузена. Для аналізу траєкторій частинок вчені застосували інструмент Parcels — спеціалізоване програмне забезпечення, яке імітує переміщення об’єктів у воді. Щоб зробити результати точнішими, команда розробила додаткові функції, які враховують конвекцію у верхньому шарі океану та зберігають кількість частинок під час руху вздовж складного рельєфу дна й країв льодовикових шельфів.

У рамках дослідження було випущено близько 170 тисяч віртуальних частинок на глибині 10 метрів у двох зонах шельфу моря Ведделла, де глибина не перевищує 1500 метрів. Перша зона охоплює район між 71-м і 77-м градусами південної широти поблизу шельфового льодовика Фількнера-Ронне. Друга — між 70-м і 65-м градусами південної широти біля льодовика Ларсена. Частинки відстежували протягом 20 років, щоб визначити, куди їх несуть течії та які шляхи вони проходять. Результати показали, що лише 21% частинок перетинають 58-й градус західної довготи, тобто доходять до верхівки Антарктичного півострова. Більшість — 70% — повертають на північний схід, а 9% залишаються в межах моря Ведделла.

Цікаво, що головним джерелом води, яка потрапляє в море Беллінсгаузена, виявився менший за площею шельф біля льодовика Ларсена. Звідти 51% частинок успішно долають півострів. Натомість із зони біля льодовика Фількнера-Ронне, яка значно більша, лише 14% частинок доходять до західної сторони, а 75% рухаються на північний схід. Це свідчить про те, що місце старту суттєво впливає на подальший шлях води. Дослідники також з’ясували, що лише 3,4% частинок досягають 80-го градуса західної довготи, а до моря Амундсена, розташованого за 105-м градусом, доходить усього 0,1%. Такі дані вказують на майже повну відсутність прямого зв’язку між циркуляцією морів Ведделла та Амундсена через сильний вплив Антарктичної циркумполярної течії, яка перехоплює частинки на своєму шляху.

Особливу увагу вчені приділили течії Брансфілд, що проходить через однойменну протоку між півостровом і Південними Шетландськими островами. Вони виявили, що частинки, які перетинають верхівку півострова, часто рухаються вздовж західного узбережжя, а потім повертають на схід, формуючи цю течію. Карта відвідуваності, складена за результатами моделювання, показала, як вода проникає в затоки та протоки західної частини півострова, зокрема через жолоби Маргарити та Бельгіки. Ці дані узгоджуються з попередніми спостереженнями за допомогою дрифтерів — плавучих буїв, які відстежують рух поверхневих течій.

Отримані результати мають практичне значення. Вони можуть допомогти у плануванні експериментів із використанням дрифтерів чи поплавків, а також у прогнозуванні змін клімату в регіоні. Південний океан відіграє важливу роль у поглинанні тепла й вуглекислого газу, тому розуміння його циркуляції критично важливе для глобальних моделей. Дослідження також підкреслює, що менші шельфові зони, як-от біля льодовика Ларсена, можуть мати непропорційно великий вплив на обмін водними масами між морями.

Авторами роботи є Роман Беженар, Володимир Мадерич та Ігор Бровченко з Інституту проблем математичних машин і систем у Києві, Фабіо Боейра Діас із Університету Нового Південного Уельсу в Сіднеї, а також Сесилія Аїяла й Петтері Уотіла з Університету Гельсінкі. Їхня співпраця стала можливою завдяки підтримці європейських програм із дослідження полярних регіонів та кліматичних змін. Результати опубліковані в Ukrainian Antarctic Journal.