Фронтальные зоны (ФЗ) образуются в районах взаимодействия вод, имеющих разное происхождение и существенно различающихся по своим характеристикам, наиболее яркой особенностью, выделяющей фронтальные зоны среди прочих явлений в океане, является резкий перепад (горизонтальный градиент) одного или нескольких гидрофизических параметров на конкретном участке моря или океана [1], [2]. Известно, что из-за неустойчивости фронтальных зон образуются мезомасштабные вихри. Они вносят весомый вклад в климат Европы, перенося потоки тепла на большие расстояния [3].
Фронтальные зоны исследовать актуально в связи с их высокой биологической продуктивностью, важным влиянием крупномасштабных фронтов на погоду и климат, а также наличием высокоскоростных струйных течений. Цель данной работы - детектирование фронтальных зон в Норвежском море и вдоль юго-западного побережья Африки (районе Бенгельского апвеллинга), и последующее сравнение мезомасштабной вихревой динамики в области выделенных фронтальных зон.
В исследовании были использованы данные по температуре, солености и уровню морской поверхности с 1993 по 2020 г., взятые из глобального океанического реанализа высокого разрешения GLORYS12V1 (1/12∘). Также были использованы данные по мезомасштабным вихрям продукта «MESOSCALE EDDY TRAJECTORY ATLAS PRODUCT META 3.2 DT».
Детектирование фронтальных зон основывалось на расчете горизонтальных градиентов [4]. Для выделенных областей фронтальных зон (районы, где градиент температуры >0.02 oC/км, градиент солености >0.01 psu/км, а градиент уровня морской поверхности >0.002 м/км) оценивались характеристики и встречаемость вихревых структур.
В Норвежском море были детектированы следующие ФЗ: Исландско-Фарерская, Восточно- Исландского течения, Прибрежная, Арктическая (Ян-Майенская) и Западного Шпицбергена. Анализ мезомасштабных вихрей, сгенерированных в фронтальных зонах, показал следующее: антициклонические (АЦ) и циклонические (Ц) вихри способны перемещаться на сотни кило- метров от места своего зарождения, диссипируя в конечном итоге в Лофотенской и Норвежской котловинах. Наибольшее количество вихрей обоих типов зафиксировано в Ян-Майенской ФЗ и ФЗ Западного Шпицбергена. Количество Ц и АЦ вихрей способно достигать в них 200 вихрей на ячейку (2∘×1∘ по долготе и широте), что свидетельствует о высокой интенсивности вихреоб- разования в данных областях. Причем, если часть вихрей Прибрежной и Исландско-Фарерской ФЗ движется на север, то часть вихрей Ян-Майенской ФЗ смещается на юг, двигаясь в противоположном направлении к осредненной по времени локальной циркуляции. Короткоживущие вихри (регистрируемые менее 10 дней) намного реже покидают районы ФЗ, перемещаясь в основном лишь в их границах.
Для фронтальной зоны бенгельского апвеллинга вспомогательным полем для детектирования ФЗ послужили данные по хлорофиллу для уточнения границ рассматриваемого региона.
Был выделен обширный район ФЗ апвеллинга с 10∘ ю.ш. до 34∘ ю.ш., с двумя пиками в районе 15∘ ю.ш. и 25∘ ю.ш. Значения градиентов в поле солености и температуры в среднем выше аналогичных в Норвежском море (за исключением Прибрежной ФЗ). Вихревая динамика в данном районе более интенсивна, чем в Норвежском море: количество долгоживущих Ц и АЦ вихрей способно достигать 260 вихрей на ячейку (2∘×1∘ по долготе и широте), в то время как короткоживущие достигают 80 вихрей на ячейку. Вихри, детектируемые в ФЗ Бенгельского апвеллинга, преодолевают большие расстояния до момента своей диссипации, чем детектируемые в Норвежском море.
Таким образом, в работе были показаны различия характеристик фронтальных зон в Норвежском море и районе Бенгельского апвеллинга, в последней из которых наблюдалось более интенсивное развитие вихревой динамики.