И все же крупномасштабные модели, используемые учеными для изучения этой сложной системы, не в состоянии точно учесть влияние ветра на наиболее энергетические компоненты океана: закрученные мезомасштабные вихри. Эти круговые течения воды размером от 50 до 500 километров имеют решающее значение для определения траектории более крупных океанских течений, таких как Гольфстрим.

В статье в Научные достижения Исследователи из Университета Рочестера и Лос-Аламосской национальной лаборатории впервые задокументировали, как ветер, который приводит в движение большие течения, оказывает противоположное влияние на вихри размером менее 260 километров, что приводит к явлению, называемому "уничтожение вихрей".

Они также обеспечивают первое прямое измерение общего воздействия этого смертоносного вихря: постоянная потеря 50 гигаватт кинетической энергии, что эквивалентно взрыву ядерной бомбы в Хиросиме каждые 20 минут в течение всего года.

Лучший анализ с помощью спутниковых наблюдений

"Впервые мы можем разгадать убийство вихрей путем прямого измерения по данным спутниковых наблюдений с минимальными допущениями", - говорит автор-корреспондент Хусейн Алуйе, адъюнкт-профессор машиностроения в Рочестере.

Команда, в которую также входит Шикхар Рай, аспирант группы турбулентности и сложных течений Aluie, и ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории Мэтью Хехт и Мэтью Мальтруд, применили к спутниковым снимкам крупнозернистый подход. Это позволило им разделить сложные, многомасштабные структуры океанских течений и вихрей, встроенных друг в друга.

Этот метод обеспечивает более подробный пространственный анализ, чем это возможно с помощью методов, используемых большинством океанографов, которые концентрируются на временных колебаниях, говорит Алуйе. Эти методы либо не учитывают влияние вихревого уничтожения, либо дают сильно различающиеся оценки. "Цифры были повсюду", - говорит Алуйе.

Алуйе похвалила Рая, аспиранта пятого курса, за то, что он проделал "всю тяжелую работу" для статьи. "Было много технических проблем, но он проявил настойчивость и смог с ними разобраться", - говорит Алуйе. "У него много перспектив и таланта".

Новый метод может переломить ход исследований океанских течений

По словам Алуи, ученые знали о смертоносном вихре с конца 1980-х годов из идеализированных моделей.

Основную концепцию довольно просто визуализировать. Вихрь подобен кругу, вращающемуся либо по часовой стрелке, либо против нее. Однако любой ветер, обтекающий вихрь, будет двигаться только в одном направлении, "помогая" половине круга двигаться, по крайней мере частично, в том же направлении, в то же время препятствуя другой половине.

Представьте, что вы едете на велосипеде рядом с автомобилем, движущимся в том же направлении, - очень похоже на то, как ветер обтекает часть вихря, движущегося в том же направлении. Разница в скорости пропорционально намного меньше, чем возникает, когда вы проезжаете на велосипеде мимо автомобиля, движущегося в противоположном направлении, подобно тому, как ветер толкает на другую сторону вихря. Эта разница в пропорциональной скорости объясняет чистый "убивающий" эффект вихря, в результате чего ветер извлекает энергию.

"С одной стороны, ветер заставляет океан двигаться, и в то же время он убивает ту его часть, которая наиболее энергична. Таким образом, это противоречит здравому смыслу и то, что раньше не измерялось напрямую, потому что люди использовали неправильные инструменты", - говорит Алуйе.

Более совершенный инструмент важен, потому что остается много вопросов о других факторах, которые могут влиять на уничтожение вихрей, и о важности вихрей в других аспектах океанских течений, тепловых потоков, концентрации соли и притока питательных веществ и морских организмов, говорит он.

По словам Алуйе, метод, продемонстрированный в этой статье, как мы надеемся, будет адаптирован океанографами для "разгадки" и этих тайн.

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Лос-Аламосская национальная лаборатория, Министерство энергетики США, Национальный научный фонд и Национальное управление по ядерной безопасности финансировали проект.