Вихревые структуры как механизм горизонтального водообмена в Юго-Восточной Балтике (по спутниковым данным)

Для Юго-Восточной Балтики (ЮВБ) весьма актуальна задача оперативной оценки наиболее вероятных путей распространения разного рода загрязнений (в том числе пятен нефтепродуктов) от локального источника. В отсутствие в этом регионе интенсивных постоянных течений эффективным механизмом горизонтального водообмена являются вихревые образования. Анализ радиолокационных изображений (РЛИ) со спутников Envisat, Radarsat-1, Radarsat-2, COSMO-SkyMed-1, -2, -3, -4 и Sentinel (2004–2015 гг.) и ряда квазисинхронных изображений радиометров спутников Terra/Aqua и Landsat показал, что ЮВБ – акватория с интенсивной и изменчивой вихревой динамикой. Самый распространенный элемент субмезомасштабной (диаметр вихря D менее 5–6 км) и мезомасштабной (D примерно до 30 км) вихревой динамики региона – вихревые диполи (комбинации вихревой пары циклон–антициклон и струи между ними). Характерные черты дипольных структур – образование упаковок с общим вихрем, соединение близкорасположенных циклонов узкой струей, разветвление части диполя в грибовидную структуру меньшего масштаба. Четкая спиралевидная форма на РЛИ и изображениях радиометров проявляется только у циклонической части диполя. Время жизни мезомасштабных вихрей может достигать двух недель.
Рассмотрены типичные для разных районов (коса Хель, м. Таран, центральная часть Гданьского залива и район севернее него) мезомасштабные вихревые структуры, а также дорожки субмезомасштабных вихрей/диполей севернее Гданьского залива. Показано, что разнонаправленные движения вод, вовлекаемых в сложные мезомасштабные вихревые структуры, могут обуславливать горизонтальный водообмен на площади, соизмеримой с размером рассматриваемой акватории. В случаях вовлечения в вихри пятен нефтепродуктов дрейф пятен определяется совместным действием ветра и движения в вихревой системе, а при слабых и разнонаправленных ветрах – практически вихревым движением. В качестве примера рассмотрен дрейф пяти пятен нефтепродуктов, зарегистрированных на трех спутниковых изображениях (MODIS-Aqua, SAR Sentinel и SAR Radarsat-2) 9–10 июня 2015 г. Показано, что наблюдавшиеся перемещения пятен, оказавшихся, в соответствии с анализом гидродинамической ситуации в июне 2015 г., в области мезомасштабных антициклонического вихря и присоединенного циклона, соответствовали, в основном, вихревому движению и не соответствовали прогнозу их распространения интерактивной численной моделью Seatrack Web Шведского института метеорологии и гидрологии и HELCOM, учитывающей сопутствующую информацию о скорости и направлении ветра и течений, но не разрешающей мезомасштабные вихри. Скорости перемещения пятен в области антициклонического вихря, оцененные по последовательным спутниковым изображения, достигали 20 см/с.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-50-00095).