Открывая тайны океана

Фиксация из космоса характеристик поверхностных пленок поможет не только контролировать степень загрязненности океанских вод, но и прогнозировать размещение перспективных районов промысла. Установлено, что в местах сосредоточения косяков рыбы на поверхности океана появляются поверхностно-активные пленки, изменяющие состав спектрального излучения морской поверхности. Следовательно, научившись надежно фиксировать и идентифицировать эти изменения, можно отработать методику определения мест скопления рыбы.

Вот еще характерный пример использования спутниковой океанологической информации по поверхностным характеристикам океанских вод. Установлено, что характер распределения и изменения температуры верхнего слоя океана во многом определяет изменения погоды. При этом, учитывая большую теплоемкость воды по сравнению с теплоемкостью воздуха, охлаждение всего на 0,1 °C двухсотметрового слоя морской воды может вызвать нагревание атмосферы над ним до 8 °C, что является очень значительным повышением.

В последние годы президентом АН СССР академиком Г. И. Марчуком была высказана гипотеза о том, что формирование погоды над европейской частью СССР во многом зависит от состояния океана в так называемых «зонах влияния» Атлантического океана, расположенных у берегов Центральной Америки и юго-восточных берегов США. Важнейшей характеристикой этого состояния является отличие температуры верхнего слоя океана от средних обычных значений для данного периода года. Упрощая, можно сказать, что аномалии температурного режима в «зонах влияния» проявляются с запаздыванием в 5–6 месяцев в аномалиях погоды в районах, удаленных на тысячи километров от этих зон.

Например, считается, что памятное многим лето 1972 г. было необычайно знойным на европейской территории СССР из-за того, что температура воды в Северной Атлантике, включая Норвежское и Баренцево моря, поднялась выше нормы.

Идеи академика Г. И. Марчука о наличии в океане особых, более активных в своем взаимодействии с атмосферой районов уже получили развитие в советской национальной программе «Разрезы». Планируется, что экспедиционные исследования по программе, начатые в 1981 г., продлятся не менее 10 лет. В мировой практике такой объемной программы, видимо, еще не было. Теоретические разработки по исследованиям в энергоактивных зонах океана получают серьезное подтверждение по результатам первых лет выполнения программы «Разрезы». Ученые пришли к выводу, что следует постоянно измерять уровень океана со спутников. Располагая такими данными, возможно узнать и изменение теплосодержания океана – фактический запас тепла. В настоящее время ученые большинства стран изучают эту проблему, моделируют ее.

Значит, опять мы приходим к необходимости широкого использования ИСЗ для замера на огромных просторах океана полей температуры и аномалий уровня. Ряд ученых считают, что именно спутниковые наблюдения позволят собрать необходимые данные для разработки математических моделей, которые дадут возможность надежно просчитывать на мощных ЭВМ краткосрочные прогнозы погоды.

Для того чтобы показать, какая это непростая задача – проводить измерения физических параметров водных масс с ИСЗ, – расскажем о проблеме «скин-слоя».

Оказывается, что определенную дистанционно с борта ИCЗ с помощью инфракрасных радиометрических измерений температуру поверхности океана нельзя отождествлять с температурой однородного поверхностного слоя воды. Природа и здесь показала свою сложность и изощренность.

У поверхности океана почти всегда расположен так называемый холодный «скин-слой» толщиной несколько миллиметров. Натурные эксперименты показали, что перепад температуры 0,4–2,0 °C может быть сосредоточен в пределах 1 мм, и холодная пленка сохраняется при ветре до 10 м/с (до 5 баллов). Выяснилось, что, несмотря на многие причины, вызывающие разрушение «скин-слоя», восстановление его происходит сравнительно быстро.

Свойства «скин-слоя» довольно причудливы. Например, «скин-слой» в известном смысле оптически прозрачен для падающей солнечной радиации. А вот затраты на испарение и ряд других физических процессов «скин-слой» может изменять на 10–15 %. Выяснено, что температура «скин-слоя» существенно влияет на характеристики процессов взаимодействия океана и атмосферы.

Из всего этого вырисовывается вывод: необходимо проведение серьезных и длительных исследований, чтобы досконально изучить этот таинственный «скин-слой» инаучиться однозначно определять температуру поверхностного слоя в океане, выяснив температуру «скин-слоя» по измерениям из космоса.