Пространственное распределение и сезонный ход параметров мезо- и субмезомасштабных вихрей Норвежской и Лофотенской котловин по данным Sentinel-3

Морские вихри малого и среднего размеров играют важную роль в перемешивании океана, обеспечивая перенос тепла, солей и питательных элементов как по горизонтали, так и по вертикали (Chelton et al., 2011). Карты спутниковой альтиметрии AVISO имеют разрешение около 25 км, из-за чего они сглаживают или полностью упускают из вида вихри радиусом менее 15–20 км (Bashmachnikov et al., 2020). Использование спутниковых снимков цвета океана с высоким разрешением позволяет детальнее изучить их параметры. Целью работы является анализ статистических характеристик малых океанических вихрей по спутниковым данным концентрации хлорофилла-а за период 2018–2026 гг.

В качестве основы исследования использован набор данных прибора OLCI со спутников Sentinel-3A и Sentinel-3B с пространственным разрешением 300 метров. По сравнению с предыдущей работой авторов, где аннотирование вихрей выполнялось по снимкам зеленого канала видимого диапазона (как спектральной зоны максимума отражения хлорофилла-а), в данный работе использовался готовый спутниковый продукт концентрации хлорофилла (по алгоритму OC4ME), что позволило заметно увеличить объем выборки. Итоговый каталог за период наблюдений включил в себя более 5000 идентифицированных вихрей, что позволило расширить и географию исследования: кроме Лофотенской котловины, в анализ вошли Норвежская котловина и небольшая часть Баренцева моря.

Выделение и оцифровка вихрей выполнялись в программе QGIS по внешней границе замкнутых областей контрастных спиралевидных полос распределения концентрации хлорофилла. Границы найденных структур аппроксимировались эллипсами, по которым рассчитывались их средний радиус, площадь, вытянутость (коэффициент сжатия), а также ход этих параметров при удалении от побережья.
Суммарно по всем районам циклоны численно преобладают и составляют около 75% от всей выборки. При этом антициклоны повсеместно оказываются крупнее: их средний радиус по региону равен 14.8 км против 10.5 км у циклонических круговоротов. Форма вихрей в среднем стабильна — коэффициент сжатия для всех подрайонов и месяцев держится на уровне 0.75.

Анализ пространственного распределения подтвердил, что при удалении от берегового склона Скандинавии вглубь Лофотенской и Норвежской котловин общее число вихрей уменьшается, а их средний размер растет (с 5–8 км у берега до 15–20 км в открытом море). Это указывает на то, что малые вихри постоянно сливаются друг с другом в процессе дрейфа (Bashmachnikov et al., 2023). В сезонном ходе вихревой активности виден рост плотности их упаковки и средних радиусов от апреля к июлю. Это связано как с летним прогревом и вертикальным сжатием водных линз, так и с пиком цветения фитопланктона (Longhurst, 1995), который делает вихревые спирали более заметными.
Анализ массива данных позволил выявить ключевые статистические параметры вихревой динамики региона. Подтверждено численное преобладание циклонов (75% выборки) при больших размерах антициклонов (радиус 14,8 км против 10,5 км) и стабильном коэффициенте сжатия 0,75. Рост радиусов при удалении от берега доказывает универсальный характер слияния вихрей обоих знаков вращения. Летний пик плотности упаковки и размеров в июле отражает сезонное усиление стратификации вод и ход вегетации фитопланктона.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 25-17-00309).