Загадки океана

Синоптические вихри несут громадные количества энергии. Например, в конце февраля в северо — западном углу полигона сформировался вихрь, полная кинетическая энергия которого в слое от 0 до 1400 м глубины была оценена в 17–10¹⁴ Дж!

Вихри — энергоемкие образования. Они могут оказывать влияние на изменение погоды. В этой связи необходимо учитывать разность температур воды в вихре и в окружающем океане.

Изучение вихрей из космоса. 1 сентября 1977 г. со спутника с помощью инфракрасного радиометра был обнаружен только что образовавшийся антициклонический вихрь. Температура воды в нем была на 11 °C выше температуры воды окружающего океана. Наибольший размер вихря достигал 185 км. За 5 месяцев он прошел не менее 360 миль со средней скоростью 4,5 км/сутки. Во время этого перехода он охлаждался: разность температуры между его водами и океаном упала до 3–4 °C. Одновременно несколько сократился максимальный размер вихря — до 148 км. Зато глубина перемешанного слоя воды увеличилась с 50 до 100 м. За одну неделю, во время которой над ним прошли два шторма, верхний слой воды вихря толщиной 200 м охладился на 1 °C. Расчет показал отдачу энергии поверхностью вихря в атмосферу, равную 1357 Вт/м².

Чтобы оценить громадную величину последней цифры, вспомним, что солнечная постоянная равна 1360 Вт/м². Получается, что вихрь отдавал энергию с такой же интенсивностью, какую дает излучение Солнца в космосе и какой никогда не бывает на уровне поверхности океана из-за поглощения излучения в атмосфере.

Отметим, кстати, что в наше время солнечная постоянная, одна из мировых констант, перестала быть постоянной… Как недавно сообщила группа американских исследователей под руководством Р. Уилсона, общая интенсивность солнечного излучения за 1980–1985 гг. понизилась на 0,1 %. Уменьшение солнечной радиации происходило со скоростью примерно 0,019 % в год. Если процесс уменьшения радиации Солнца продолжится и дальше с той же скоростью, то к 1990 г. суммарное затухание составит 0,2 %. В этом случае солнечная «постоянная» станет равной 1357,4 Вт/м², т. е. будет близка к величине отдачи мощности вихрем. Уилсон связывает уменьшение интенсивности излучения с обычным одиннадцатилетним циклом солнечной активности. В пользу этого предположения свидетельствует одновременно наблюдавшееся его группой уменьшение магнитной активности.

В прежних прогнозах солнечной активности возможность таких колебаний не учитывалась. Однако, как считает автор, реальной опасности для климата Земли обнаруженное уменьшение интенсивности излучения Солнца, видимо, пока не представляет.

В теплообмене вод вихря с воздухом особую роль играют потоки скрытого и ощутимого тепла (испарение с поверхности воды вихря). Оно зависит от скорости ветра, удельной влажности воздуха в приводном слое и разности температуры между воздухом и водой. При разности порядка 10–11 °C испарение может быть очень большим. Поэтому большой теплый вихрь при определенных условиях может натворить много бед, содействуя образованию смерчей (торнадо, ураганов). Факт углубления циклонов при выходе их на теплую поверхность океана хорошо известен.

По данным советских ученых, вихрь отдает тепло атмосфере более интенсивно, чем поверхность невозмущенного океана при тех же условиях. Иной и режим теплообмена над вихрем.

Вихри бывают и холодные. Подход к берегам большого вихря может вызвать похолодание. Особенно если вихрей будет много, если они пойдут друг за другом. Например, у восточного побережья Камчатки были обнаружены целые цепочки больших холодных вихрей, температура воды в которых была на 5 °C ниже температуры окружающих вод. В целом вопрос о влиянии вихрей на атмосферные процессы еще недостаточно изучен. Метеорологи оценивают такое влияние как потенциально существенное.

После обработки фотографических снимков, сделанных с борта американского искусственного спутника Земли «Лэндсат-2» с высоты 915 км, были обнаружены вихри диаметром около 30 км. На одном из фотоснимков зафиксировано сразу не менее восьми вихреобразных образований на поверхности океана, в том числе три хорошо развитых двойных кольцеобразных вихря.

А в 1985 г. экспедиция Института океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР зарегистрировала в тропической зоне Атлантики вихри размером около 50 км.

Следовательно, в океанах встречаются вихри большого диаметра — порядка 100–300 км, среднего — около 50 км и малого — около 30 км. Является ли это типичным для всех океанов? Или такой набор случайный, связанный с недостаточно большим числом измерений? А может быть, имеется непрерывный пространственный спектр вихрей с максимумами на отдельных размерах?

Некоторые ученые полагают, что нет в океанах непрерывного ансамбля вихрей всех размеров. А имеются три основных типа вихрей, размеры которых примерно соответствуют найденным.