Природная аномалия или закономерный процесс: ученые раскрыли одну из самых сложных загадок Антарктики

Полынья возвышения Мод в сентябре 2017 года © NASA WorldView, MODIS

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования, сообщает naked-science.ru.

Впервые полынью возвышения Мод заметили в 1970-х, когда американский метеорологический спутник Nimbus 5 начал постоянный мониторинг антарктического льда. Полынья появлялась каждую зиму с 1974 по 1976 год, из-за чего ученые предположили, что она возникает ежегодно. Однако с тех пор участок открытой воды посреди сплошного многолетнего льда, покрывающего значительную часть моря Уэдделла, образовывался нерегулярно. Полынья либо не появлялась совсем, либо ее площадь была незначительной.

Следующее полноценное формирование полыньи произошло в 2016 и 2017 годах. Хотя она и была меньше, чем за полвека до этого, площадь все равно впечатляет: около 80 тысяч квадратных километров — примерно равно площади Сахалина вместе с Курилами или двум Швейцариям. Как и прежде, в следующие годы полынья практически полностью пропала. Такое поведение природного феномена существенно осложняет его изучение. Полыньи в многолетних льдах формируются редко, а еще реже они могут быть столь крупными и существовать на протяжении продолжительных периодов (недели или даже месяцы).

Schematic of the key processes detailed in this analysis, leading to the formation of the Maud Rise Polynya in 2017. Note that the vertical scale of the upper Ekman layer is exaggerated for clarity. (A) Depicts the years 2013 to mid-2015, characterized by a fresher surface over the seamount, weaker eastward stress, and Ekman transport of freshwater from the seamount to the northern flank. (B) Represents the years mid-2015 to 2018, featuring a saline upper ocean over the seamount, an intensified Weddell Gyre jet, stronger eastward surface stress, and Ekman transport of saline waters onto the northern flank, facilitating convection in that area during the polynyas of 2016 and 2017. Credit: Claudia Ofelio.

Новая научная работа, опубликованная в рецензируемом журнале Science Advances, проливает свет на природу полыньи возвышения Мод. Ее авторы — сотрудники Гетеборгского (Швеция), Калифорнийского (Сан-Диего, США) и Саутгемптонского (Великобритания) университетов. Они использовали сразу несколько источников данных для своего анализа: спутниковые оптические и радарные снимки, датчики на автономных плотах и метки на морских животных. Как оказалось, все дело в целом комплексе факторов, удачно встретившихся в одном месте Мирового океана.

Ключевой процесс, отвечающий за формирование огромной полыньи в море Уэдделла, — Экмановский перенос. Это эффект движения водных масс под углом к направлению ветра. Он обусловлен кориолисовой силой, которая заставляет движущиеся объекты склоняться влево в Южном полушарии (и вправо в Северном). Причем с ростом глубины угол только увеличивается, формируется спиральный вихрь. Вопреки тому, что может подсказывать интуиция, ледяной покров никак не мешает Экмановскому переносу. На самом деле только благодаря айсбергам и ледяным полям его впервые и обнаружили во время арктической экспедиции Нансена.

В море Уэдделла именно Экмановский перенос завлекает под многолетний лед сравнительно теплую соленую воду. В районе возвышения Мод — подводного плато с небольшими пологими пиками на нем — из-за этого усиливается глубинное течение.

Наконец, третий фактор, без которого колоссальная полынья невозможна: изменение преимущественного направления и силы дующих над этой местностью ветров. Комбинация этих факторов сложилась в 2016 и 2017 годах, вероятнее всего, аналогично тому, что произошло в 1970-х.