Тайфун, обрушившийся в августе 2009 года, нанес катастрофический ущерб Тайваню, в результате чего погибло несколько сотен человек и всего за 5 дней в горах выпало 2 метра дождя.В своей работе по изучению сильных течений на континентальном шельфе и склоне Восточно-Китайского моря исследователи использовали четыре корабля для интенсивного отбора проб континентального шельфа и склона, установили несколько причалов и провели гидрографические съемки с высоким разрешением. Но время их исследования также позволило им изучить влияние стока пресной воды с тайфуна Моракот на континентальный шельф к северо-востоку от Тайваня, апвеллинг и похолодание, которые произошли над континентальным шельфом после тайфуна, и влияние тайфуна Моракот на биогеохимия и динамика биогенных элементов континентального шельфа.
Исследование только что появилось в специальном выпуске Journal of Marine Research.Хотя Восточно-Китайское море является домом для некоторых из самых активных рыбных промыслов и морских путей, основная океанография этого района еще недостаточно изучена, говорит прибрежный океанограф WHOI Глен Гаваркевич, один из главных исследователей программы. «Это очень сложное место для изучения — течения в этом регионе чрезвычайно сильны и постоянно меняются, что затрудняет прогнозирование поведения океана в любой момент времени», — отмечает он. В результате, по словам Гаваркевича, существующие компьютерные модели местности имеют большую степень «неопределенности» или погрешности.
Совместная программа под названием «Количественная оценка, прогнозирование и использование неопределенности» (QPE) использует данные, собранные в полевых условиях, чтобы понять, как неопределенность компьютерных моделей океана вблизи Тайваня изменяется во времени и пространстве. В ходе этого процесса Гаваркевич надеется, что команда QPE не только сможет улучшить текущее океанографическое понимание Восточно-Китайского моря, но и усовершенствовать методы, используемые для моделирования подобных течений по всему миру.
Финансирование программы было предоставлено Управлением военно-морских исследований США.По словам Гаваркевича, основные цели программы QPE двояки. Во-первых, он пытается понять, как объект, вызванный подъемом холодной воды, получивший название «Холодный купол», формируется вдоль континентального склона, и пытается предсказать, когда и как он может появиться.
Это явление может играть роль как в формировании новых течений, так и в переносе богатой питательными веществами воды из глубин океана, что имеет важное значение для здоровья морского рыболовства. Исследователи QPE также намеревались изучить, когда и где течение Куросио (большое региональное течение, подобное Гольфстриму) проталкивается на континентальный шельф, вызывая появление сложных течений.
Гаваркевич говорит, что форма дна океана в этом районе может играть роль в сложности этих течений и может способствовать высокой неопределенности, которая появляется в компьютерных моделях. По мере того как Куросио движется по материковому склону, он проходит через серию из трех подводных каньонов, которые изменяют его течение, создавая новые течения и водовороты.
Команда QPE проводила полевые исследования в Восточно-Китайском море в августе и сентябре 2009 года, используя спутниковую связь для удаленного взаимодействия с специалистом по моделированию океана Пьером Лермузио из Массачусетского технологического института. Каждый день Лермузио запускал компьютерные модели региона в поисках областей с высокой степенью неопределенности, а затем направлял команду к этим точкам для сбора образцов и измерения токов. Команда немедленно отправила эти новые данные обратно в Lermusiaux, который вернул их в модель.
Таким образом, исследователи смогли повысить точность модели в реальном времени.«Есть обратная связь между наблюдениями и моделированием», — отмечает Гаваркевич. «В принципе, если вы можете делать хорошие наблюдения в областях с высокой неопределенностью, вы можете уменьшить неопределенность в будущем для этой области».Помимо изучения течений Восточно-Китайского моря, исследователи также изучили формирование внутренних волн — длинных импульсов энергии, создаваемых либо приливными течениями, либо водой, проходящей через подводные физические препятствия, такие как хребет или каньон на дне океана. . «Это похоже на ветер, текущий над горным хребтом», — говорит Тим Дуда, физик WHOI, участвовавший в исследовании. «Когда вода течет по подводным хребтам и долинам или выталкивается по континентальному склону, начинают формироваться отчетливые волны».По его словам, хотя эти волны образуются глубоко под водой, их местоположение все же можно отследить, ища поверхностные возмущения. «Вы действительно можете увидеть, куда идет внутренняя волна, посмотрев на поверхность океана», — говорит Дуда. «Токи внутренних волн сталкивают поверхностные волны и рябь вместе, образуя чередующиеся полосы гладкой и бурной воды, которые вы можете уловить визуально или с помощью судового радара».
Дуда также измерял внутренние волны, которые проходили под кораблем, используя сонар, чтобы отслеживать движение планктона, крошечных растений и животных, подвешенных в воде. Поскольку эти организмы не могут быстро перемещаться через океан сами по себе, проходящая внутренняя волна заставит их тонуть и подниматься в унисон, показывая форму, размер и направление волны.Дуда говорит, что внутренние волны, которые он наблюдал к северо-востоку от Тайваня, чрезвычайно мощны, в том числе одна волна высотой более 50 метров (164 футов).
Он отмечает, что некоторые из этих волн могут образовывать одиночный импульс энергии, который распространяется на многие мили в глубокой воде, прежде чем рассеяться. Дуда назвал эти волны «трансбассейновыми» и считает, что они могут играть роль в перемешивании слоев воды в океане, вытягивая питательные вещества из глубины в более мелкие области. Его статья, описывающая формирование внутренних волн в Восточно-Китайском море, публикуется в специальном выпуске журнала.
Во время проведения полевых исследований в регионе команде QPE также была предоставлена редкая возможность измерить изменения в океанских течениях, вызванные тайфуном Моракот. После того, как сильный шторм прошел через регион, исследователи обнаружили, что сформировалось сильное прибрежное течение, которое начало вытягивать пресноводные стоки из прибрежного региона Тайваня в океан в сотнях миль к северу от острова. «Этот сток принес с собой куски дерева, сломанные стволы деревьев и даже разводимых пресноводных рыб в сотнях миль к северо-востоку от Тайваня», — говорит Сен Ян из Национального Тайваньского университета, соучредитель QPE. «Эти наблюдения помогают по-новому взглянуть на бедствия, происходящие после тайфуна».
Шторм также вызвал подъем глубокой холодной воды на континентальный шельф, что привело к увеличению количества питательных веществ и фитопланктона после шторма.«Благодаря глобальному изменению климата мы наблюдаем более крупные и мощные штормы по всему миру, — добавляет Гаваркевич, — и понимание того, как именно они повлияют на наши океаны в будущем, будет иметь важное значение для судоходства, производства продуктов питания и основных наука."