Особенности проявления мезомасштабных течений в поле ветровых волн: мультисенсорные спутниковые наблюдения и моделирование

Представлены результаты исследования механизмов формирования мезомасштабных неоднородностей в полях высоты значительных волн, обусловленных воздействием пространственно-неоднородных океанических течений. Поля высот волн и течений получены по данным измерений спутниковыми альтиметрами, включая высокоразрешающий интерферометр SWOT (Surface Water and Ocean Topography). Данные второго уровня SWOT по высоте волн доступны с пространственным разрешением около 2 км в широкой полосе обзора (120 км), что, позволяет наблюдать эволюцию поверхностных волн в реальных условиях на больших пространственных акваториях [1, 2].
Спутниковые данные выявили устойчивые пространственные аномалии высоты волн в районах с интенсивными течениями (Гольфстрим, течения в Лабрадорском, Гренландском и Норвежском морях). Для интерпретации наблюдаемых аномалий и выявления их физических механизмов применялось численное моделирование с использованием двумерной параметрической волновой модели [3], обобщенной для учета влияния пространственно-неоднородных течений на эволюцию волн. Входными параметрами для расчетов по модели являлись поля ветра по данным реанализа ERA5 и поля течений по данным альтиметрии четвертого уровня [4].
Модельные расчеты позволили интерпретировать наблюдаемые спутниками аномалии высоты волн как результат взаимодействия волн и течений. Выявлено три вида взаимодействия, приводящих к максимальным аномалиям высот волн: (i) распространение волн навстречу струйному течению, при котором происходит захват волновых лучей в окрестности оси течения с резким ростом энергии, (ii) распространение волн вдоль струйного течения, при котором высота волн уменьшается, и (iii) распространение волн через океанические вихри, при котором происходит формирование положительных и отрицательных пространственных аномалий энергии волн за счет фокусировки и рассеяния волн после прохождения вихря.
Сопоставление модельных расчетов с наблюдениями показал, что основные модельные погрешности могут быть связаны с неопределенностью задания направления ветра, изменения которого в пространстве и времени существенно влияют на эффекты захвата и рассеяния волн на течениях, рассчитываемых моделью.

Благодарности — Результаты, представленные в данной работе, получены при финансовой поддержке Российского Научного Фонда, грант № 26-17-00333, и Госзадания Министерства науки и образования FSZU-2025-0005 в РГГМУ, и FNNN-2024-0001 в МГИ РАН.