О чем говорят течения, волнение и температура воды вблизи российских курортов
Её можно прогнозировать, вплоть до параметров, которые ранее считались непредсказуемыми, — температуры воды и динамики течений в прибрежных зонах. Технологии, позволяющие это делать, разрабатывают учёные Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН.
Карта распределения поплавков Арго в Мировом океане в феврале 2010 г. (3214 поплавков) Фото с сайта strf.ru
Технологии, «разрезающие» океан
Океан изучен хуже, чем космос. Несмотря на его доступность для исследований (всё же находится на нашей родной планете), знания о нём весьма поверхностные.
Существующие технологии позволяют измерять то, что происходит в верхних слоях водной толщи, — процессы в глубинах во всей их полноте, многообразии и сложнейших взаимосвязях науке пока полностью не подвластны. Но прогресс всё же есть. Еще в 90-х годах прошлого века океаны изучали фрагментарно: с научных судов в определённые участки спускали оборудование, и замеряли гидрофизические, биологические и прочие параметры водной среды. Сегодня у науки более богатый арсенал, помогающий глобально посмотреть на водные просторы. Делают это, например, с помощью американского изобретения — так называемых поплавков «Арго», представляющих собой дрейфующую систему датчиков, которые при всплытии осуществляют на разных глубинах нужные замеры. Полученная информация передается на спутник, а оттуда в центры обработки данных. Поплавки работают в автоматическом режиме, покрывают практически весь Мировой океан и дают возможность учёным увидеть его «в разрезе». Точнее, часть океана.
Поплавки бессильны в полярных районах, где лёд не позволит датчикам ни погрузиться под воду, ни всплыть на поверхность для связи со спутниками. Им также нечего делать на шельфе и в зоне континентального склона, где глубина моря сильно изменяется от точки к точке. Там они часто утыкаются в дно и могут даже застрять, зацепившись за неровность донной поверхности.
Учёные института океанологии им. П.П. Ширшова разрабатывают технологию, позволяющую контролировать ситуацию как раз в прибрежной зоне — на шельфе и на континентальном склоне, которые испытывают наибольшую антропогенную нагрузку и имеют для человека стратегическое значение.
Комментирует руководитель проекта, заведующий лабораторией экспериментальной физики океана Андрей Зацепин:
«Прибрежная зона моря характеризуется более высокой пространственно-временной переменчивостью физических процессов, так как все процессы — круговороты, вихри и т.д. — имеют тут меньший масштаб. Участки моря здесь быстрее нагреваются и охлаждаются, они, как правило, менее солёные из-за впадающих в них пресноводных рек. Таким образом, районы моря рядом с берегами как бы отделяются от более глубоководных так называемыми фронтальными разделами. Эти сравнительно мелководные области как раз нуждаются в систематическом наблюдении и научном исследовании. В том числе и для того, чтобы определять необходимые условия для принятия безопасных в отношении окружающей среды решений прикладных задач народного хозяйства».
В прибрежные воды — с поплавком и якорем
Для изучения этих относительно небольших своенравных участков океана исследователи решили создать заякоренные автономные измерительные станции, передающие информацию в оперативном режиме.
Автономная измерительная станция - аналоги поплавка. Фото с сайта strf.ru
Фактически такая станция представляет собой некий аналог поплавка, который замеряет параметры водной среды на разных глубинах до 2000 метров и периодически всплывает, чтобы передать данные на бортовой компьютер. Она также держится на поверхности с помощью плавучего тела, только в отличие от поплавка «Арго», находится не в свободном плавании, а надёжно прикреплена якорем ко дну. По тросу, связывающему отечественные якорь и поплавок, курсируют датчики, фиксирующие всё, что хотят знать учёные о состоянии водной толщи. Это, в частности, информация о температуре воды, электропроводности, давлении, скорости течения, насыщенности кислородом, флуоресценции хлорофилла «а».
Поскольку датчики постоянно находятся в одной географической точке, они не рискуют натолкнуться на препятствие, как дрейфующие поплавки «Арго».
Одну такую станцию учёные установили в прибрежной зоне Черного моря в районе г. Геленджика на глубине 250 метров. Она была изготовлена совместными усилиями специалистов Института океанологии и Бюро океанологической техники, правда, измерительные датчики были закуплены за границей. На берегу находятся метеостанции, замеряющие скорость и направление ветра, температуру и влажность воздуха, а также уровень моря, изменяющийся в зависимости от времени года, и центр сбора информации.
«Наш подход заключается в том, что как поплавок «Арго» замеряет непрерывное распределение в водной толще элементов, так же и мы должны мерить в прибрежной зоне вертикальное распределение параметров морской воды, — разъясняет Андрей Зацепин. —Кроме того, раз в две недели мы спускаем на глубину в 1500 метров небольшое судно, которое также зондирует толщу воды, отбирает химические пробы воды и образцы зоо- и фитопланктона. Вся информация в комплексе используется для интерпретации процессов, происходящих в прибрежных зонах. Без неё, например, невозможно узнать, почему возникло бурное цветение воды, или наоборот, цветение вялое. На шельфе, где глубина меньше 100 метров, применяем и другие измерительные системы, например, донную станцию с акустическим доплеровским профилографом, определяющим скорость течения во всем водном столбе над этой станцией. Или заякоренные гирлянды термодатчиков, которые измеряют вертикальное распределение температуры. Информация каждые 30 секунд передаётся на бортовой компьютер по подводному кабелю».
Холодные «аномалии» Чёрного моря
Комплексное использование разных технических устройств, объединённых учёными в единую систему мониторинга, позволяет узнать много нового о море.
Так, сопоставляя полученные данные с водных и береговых станций в Голубой бухте, исследователи установили некоторые не известные ранее взаимозависимости параметров водной среды и атмосферы.
В частности, закономерности прибрежного апвеллинга — процесса, при котором холодные воды из глубин в течение короткого времени поднимаются на поверхность. Любителям летнего отдыха в Геленджике наверняка знакомо это явление, когда, несмотря на прекрасную погоду на берегу за считанные часы вода в море вдруг остывает более чем на 10 градусов.
Оказывается, виноват в этом ветер, который дует с северо-запада вдоль берега, но тёплую воду при этом сдувает от берега в море, тем самым провоцируя поднятие наверх глубинных холодных слоёв. Авторы исследования утверждают, что ничего парадоксального в выявленной взаимосвязи нет, она обусловлены физическими законами, действующими определённым образом в Северном полушарии Земли. Учёные лишь произвели расчёты с опорой на полученные данные. С изменением направления ветра тёплая вода, незначительно остыв при перемешивании с холодным фронтом, вернётся к берегу в течение суток.
Кстати, внезапное «остывание» моря у берега для самого моря полезно: оно несёт с собой продуцирующие жизнь биогенные элементы из глубин в поверхностные слои.
Экология или экономия?
Знания о взаимосвязях различных процессов в море могут помочь и в организации хозяйственной деятельности. Например, рассчитать, на какой удалённости от берега должны быть промышленные и канализационные стоки, чтобы ни при каком ветре и ни при каком течении нечистоты и вредные химикаты точно не попадали бы в поверхностные прибрежные воды, где купаются отдыхающие. Сейчас, к сожалению, иногда попадают.
Чтобы этого не случалось, городские власти должны прислушиваться к учёным. Андрей Зацепин отмечает, что пока в этом отношении есть к чему стремиться. По его наблюдению, даже в развитых европейских странах отсутствует эффективное сотрудничество между служителями науки, которых, как правило, волнует экологическая обстановка, её влияние на природу и здоровье человека, и городскими администраторами, вечно обеспокоенными экономией финансов. Разрешить эти противоречия, по мнению учёного, могли бы федеральные власти путём повышения требований к экологичности хозяйственной деятельности в прибрежной зоне моря в городах и посёлках, и введения системы штрафов за несоблюдение рекомендаций учёных.
Проект «Исследование технологии мониторинга и прогнозирования экологического состояния водной среды морского шельфа» поддержан ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2014–2020 годы».
Комментарии читателей Оставить комментарий
.. Из глубин планеты в атмосферу может попадать и насыщенный водяной пар, и сухой горячий воздух, и тёплый влажный эфир, готовый к конденсации.
Обратно, в глубь планеты, утекает дождевая вода, уходят различные воздушные слои с различной степенью влажности..
Наверное, на глубине, под влиянием большого давления и высокой температуры (которая является следствием высоко-энергетичных процессов) мельчайшие капли воды распадаются на тот же водород и кислород, смешиваются с магматическими породами и циркулируют в ожидании следующего благоприятного стечения обстоятельств, чтобы вновь соединиться в молекулы водяного пара и подняться к поверхности..
Но на мой взгляд, океаническая солёная вода - это всё же несколько иная субстанция, которая по своей сути является обратным конденсатом. Конденсатом холодной Тёмной космической материи, соприкасающейся с горячим земным нутром.