Петербургские ученые определили критерии для образования аномально высоких волн в Арктике
Ученые Российского государственного гидрометеорологического университета (РГГМУ, Петербург) научились определять условия, приводящие к образованию аномально высоких волн в Арктике. Результаты работы могут применяться при прогнозировании угроз для судоходства и прибрежной инфраструктуры, сообщил ТАСС в понедельник завлабораторией спутниковой океанографии вуза Владимир Кудрявцев.
«Мы занимаемся мониторингом и прогнозом опасных явлений в Арктике, в частности, появлением аномально высоких волн, достигающих высоты в десять или более метров. Это суперопасное явление связано с полярными циклонами, которые с определенной вероятностью формируются в Арктической зоне. Сильный ветер и аномально высокие волны, генерируемые полярными циклонами, представляют серьезную угрозу для любой прибрежной инфраструктуры», — сказал Кудрявцев.
Исследования осложняются тем, что на большей части Арктики и акватории арктических морей отсутствует система регулярных метеорологических станций, отметил он. Поэтому фактически единственным источником информации о состоянии природной среды в Арктике являются спутниковые данные из мировой наблюдательной системы, которая на сегодняшний день в основном представлена японскими, американскими и европейскими спутниками, и в меньшей степени — российскими.
По словам Кудрявцева, аномально высокие волны в арктической акватории генерируются так называемыми полярными циклонами. Они аналогичны тропическим, которые с периодичностью появляются в океанах по всей планете. Для предупреждения их возможного катастрофического воздействия на густонаселенные побережья, сопровождающегося затоплениями и разрушениями, в различных странах созданы системы раннего оповещения.
«Такого же типа ураганы существуют и в Арктике. Вы о них не слышали, потому что людей там практически нет, и сегодня это явление кажется неопасным, но, если в ближайшее время мы начнем развивать в Арктике прибрежную инфраструктуру или, например, круглогодичную навигацию по Северному морскому пути, разработку месторождений, этот фактор необходимо учитывать и уметь прогнозировать», — отметил ученый.
Он добавил, что на сегодняшний день основная цель исследователей — создать систему прогнозирования возникновения полярных циклонов и аномально высоких волн, генерируемых ими. «Если ветер дует с севера и пересекает границу ледяного покрова с незамерзающими морями, то возникают очень большие перепады температур между атмосферой и океаном, что стимулирует развитие полярных циклонов. Если генерация тропических циклонов имеет сезонный цикл, то в Арктике большие перепады температуры между атмосферой и океаном при холодных вторжениях существуют круглогодично, приводя к тому, что угроза появления полярного циклона существует всегда», — сказал Кудрявцев. По его словам, известно, что полярные циклоны могут сформироваться за несколько часов — интенсивный вихрь, размеры которого составляют от десятка до сотни километров, может со скоростью десятков километров в час перемещаться по акватории Арктики, генерируя высокие волны.
Арктические волны
Ученые вуза установили, что для образования высоких волн требуется достижение эффекта резонанса, когда скорость перемещения полярного циклона близка или совпадает со скоростью переноса энергии в генерируемых волнах. Пока циклон стоит, то ничего необычного не ожидается, но если он начинает двигаться, то может возникнуть резонанс между движением циклона и генерацией волн. Когда групповая скорость волн совпадает со скоростью движения этого урагана, возникают аномально высокие волны. Для сравнения, если ожидаемая для данной скорости ветра высота волны достигает около 4 метров, то резонансная генерация может создавать волны в 12 метров.
Кудрявцев утверждает, что исследователи из его вуза научились прогнозировать вероятность появления такого резонанса. Для этого они проводили моделирование волн в различных условиях и проверяли выводы на основе спутниковой информации, в том числе для тропических циклонов.
«Одним из результатов нашей работы стало определение параметров циклона, — это радиус циклона, скорость перемещения и скорость ветра — необходимых для возникновения этих опасных волн. Если комбинация этих параметров удовлетворяет определенному критерию, то движущийся циклон генерирует аномально высокие волны. Наши наработки позволят создать инструменты для синоптиков и метеорологов, которые смогут давать более точные прогнозы появления полярных циклонов и опасных волн. Если научимся узнавать об этих опасных явлениях не за несколько часов, а за сутки — это уже будет большая победа», — отметил ученый.
Лаборатория спутниковой океанографии создана в вузе в 2011 году в рамках программы мегагрантов правительства РФ по привлечению в вузы страны ученых с мировым именем. Научным руководителем лаборатории является доктор Бертран Шапрон из НИИ изучения и эксплуатации ресурсов моря (IFREMER, Франция). В задачи лаборатории входит подготовка кадров, способных работать с новейшими технологиями анализа нарастающих объемов данных из мировой системы наблюдения Земли из космоса.