Короткие волны, около метра в длину, движутся медленнее ветра. Это приводит к разделению воздушного потока: гребень волны блокирует ветер, создавая разность давлений, которая передает энергию волне. С другой стороны, длинные волны - длиной до 100 метров - движутся быстрее ветра и своим движением создают различные структуры воздушного потока. Эти механизмы действуют одновременно в разных частях волнового поля - важнейшее понимание для совершенствования атмосферных и океанических моделей.

Значение для погоды, климата и морской биохимии

Взаимодействие между ветром и волнами является центральным компонентом климатических и погодных систем Земли. Хотя в целом признано, что эти сложные взаимодействия контролируют обмен энергией, теплом и парниковыми газами между атмосферой и океаном, влияя на состояние моря, погоду и течения, механизмы до сегодняшнего дня остаются в значительной степени неизвестными. Исследовательская группа планирует продолжить разработку системы, чтобы также с большей точностью фиксировать движения под поверхностью воды.

"До сих пор никто не измерял воздушный поток так близко к поверхности океана, не говоря уже о том, чтобы нанести на карту механизмы обмена энергией в таком тонком масштабе", - говорит ведущий автор Бакли. "Наши наблюдения проливают свет на физическую границу. Это позволит нам продвинуть теоретическую базу и разработать более точные описания процессов обмена воздух-море, которые до сих пор были поняты лишь частично".

Уникальная съемка над Открытым океаном

Изображение основано на лазере, который проходит как через воздух, так и через воду: зеленый луч попадает на капли воды, попавшие в воздух, - подобно туману, освещенному солнечным светом. Эти капельки следуют за движением воздушного потока, рассеивают лазерный луч и делают видимыми даже мельчайшие движения в воздухе. В то же время лазер проникает сквозь поверхность воды. На поверхности, движимой ветром, свет преломляется, раскрывая структуру водной поверхности. Такое сочетание позволяет визуализировать как воздушную, так и водную стороны. Метод основан на велосиметрии изображений частиц (PIV), общепринятом методе в гидродинамике. PIV предоставляет точную информацию о структуре потока и скорости ветра. Это первый случай, когда этот метод был использован в открытом океане.

Передовые исследования для меняющегося мира

Научные исследования Центра Гельмгольца направлены на сохранение мира, в котором стоит жить. С этой целью около 1000 сотрудников генерируют знания и исследуют новые технологии для повышения устойчивости - на благо климата, побережья и людей. Путь от идеи к инновациям лежит через непрерывное взаимодействие экспериментальных исследований, моделирования и искусственного интеллекта к цифровым двойникам, которые отображают различные параметры климата, побережья или биологии человека на компьютере. Это междисциплинарный подход, который охватывает все - от фундаментального научного понимания сложных систем до сценариев и практических приложений. Являясь активным членом национальных и международных исследовательских сетей и Ассоциации Гельмгольца, Hereon поддерживает политику, бизнес и общество в формировании устойчивого будущего путем передачи накопленного опыта.