По программе ПОЛИМОДЕ в Бермудском треугольнике
Шрифт:
МОДЕ — I начался в марте 1973 года. В нем приняли участие пятьдесят ученых из США и Великобритании из пятнадцати научных институтов. В их распоряжении находились несколько сот человек обслуживающего персонала, шесть судов и два самолета: внушительная часть научного потенциала, судов и оборудования двух стран, предоставленная для проведения физических экспериментов в океане.
Измерительные работы проводились в районе диаметром 600 километров, лежащем между Бермудскими островами и полуостровом Флорида. В выборе района существенную роль сыграла его близость к континенту, Бермудским и Багамским островам. Здесь сыграл роль и тот фактор, что АБС не в состоянии посылать акустические сигналы на слишком большие расстояния. Кроме того, поблизости от района эксперимента располагается течение Гольфстрим, которое вносит большое разнообразие в гидрологический режим
Двадцать лет назад считалось, что течения в океане являются результатом дующих над поверхностью океана ветров. На основе этого разрабатывались довольно убедительные и простые теории, которые, на первый взгляд, убедительно объясняли основные особенности движения в океане. Но вот появилось экспериментальное подтверждение существования вихрей в океане, и перед океанографией возникла проблема радикального изменения научных взглядов.
Во время эксперимента МОДЕ — I был зарегистрирован океанический вихрь. Является ли он аналогом атмосферных циклонов и ураганов с их климатическими последствиями? Во всех ли областях океана роль вихрей в переносе океанической энергии одинакова? Отличаются ли кольца Гольфстрима от обычных вихрей в открытом океане? И, наконец, насколько обогатились наши знания механизмов движения в океане?
Структура поля температуры и поля скорости антициклона на глубине 500 м во время эксперимента МОДЕ — I. Внутри вихря температура выше, а векторы скорости направлены по изолиниям температуры.
Чрезвычайно показательным для описания проблемы исследования вихрей в океане является высказывание американского океанографа Карла Вунша: «Мы можем рассматривать МОДЕ — I как аналог программы исследования погоды, закончившейся двухдневными измерениями северо — восточных ветров над Новой Англией.
И это единственный случай, когда были регистрированы эти ветры. Таким образом возникает целая серия вопросов: дуют ли эти ветры над Новой Англией постоянно? Если нет, то как часто? Что происходит в период затишья ветров? Для всех ли частей света типичны эти ветры?»
В 1976 году, когда Карл Вунш написал эти строки, да и теперь, когда этими проблемами вплотную занялись океанографы, вряд ли кто-нибудь верил, что спустя несколько лет все будет решено — столь многочисленны и сложны были возникавшие вопросы. И в то же время четко наметился путь, которым должны были идти ученые, чтобы изучить физические механизмы энергетического обмена в океане. И путь этот отнюдь не был легким. Он подразумевал проведение многолетних измерений (ибо, как уже было сказано, «погода в океане» изменяется медленно), причем в разных районах Мирового океана с их специфическими географическими и климатическими особенностями. Всем было ясно, что какой-нибудь одной стране не под силу глобальное изучение вихрей в океане. Следующим шагом должно было стать объединение усилий наиболее развитых в области океанографии стран. И таким шагом стал эксперимент ПОЛИМОДЕ.
ПОЛИМОДЕ — программа и задачи
Программа ПОЛИМОДЕ включает совместное международное научное исследование синоптических вихревых движений в океане. Ее задачи связаны с изучением характера этих движений, их энергетических источников, а также их роли в формировании общей циркуляции океана. Фактически, это синоптический эксперимент, имеющий своей целью получение подробных сведений о динамике океана в небольшом районе, т. е. эксперимент с локально — динамическим характером.
В 39 номере журнала «Полимоде ньюз» от 25 ноября 1977 года сформулированы
1. Экспериментальные полевые работы и опыты преимущественно в северо — западной части Атлантического океана, цель которых — получение новых данных о кинематике и динамике изменчивости океана в данном районе и выяснение их роли в циркуляции Северо — Атлантического субтропического кольца.
2. Теоретические работы с целью развития теоретического моделирования явлений вихревого характера и применения теории в процессе усвоения данных ПОЛИМОДЕ для их использования при численном мо делировании и прогнозировании локальных процессов, а также создания численных моделей циркуляции в северной части Атлантического океана с высокой разрешающей способностью.
В программе ПОЛИМОДЕ осуществлялись два основных типа исследований: статистико — географический и синоптический, или локально — динамический. Цель исследований первого типа — выяснить географическое распределение вихревой энергии в различных отдаленных областях океана и определить вертикальные, горизонтальные и временные масштабы явлений. Этот тип исследований является существенной отличительной чертой ПОЛИМОДЕ по сравнению с «Полигоном—70» и МОДЕ — I. Такие исследования позволяют получить предварительную, хотя и приблизительную информацию о гидрологической обстановке Атлантического океана. В силу этой причины измерения, осуществляемые по статистико — географической программе преимущественно американскими учеными, были начаты гораздо раньше (в 1975 году) измерений, предусмотренных основной частью программы.
В процессе выполнения программы ПОЛИМОДЕ основной упор делался на проведение синоптических и локально — динамических экспериментов. В этих работах приняли участие советские ученые и их американские коллеги. Целью этих работ было:
1. Определение трехмерной пространственной и временной структуры вихревого поля на полигоне с размером, больше диаметра вихря, в течение нескольких вихревых циклов.
2. Измерение и определение в полевых условиях преобладающего динамического баланса, которым управляют: а) само вихревое движение; б) взаимодействие с соседними вихрями; в) взаимодействие вихрей с другими большими или меньшими океаническими образованиями; г) перенос энергии вихревого движения.
Карта рельефа дна западных областей Атлантического океана. Концентрическими окружностями обозначена область, где проходили измерения по программе МОДЕ — I. Точками отмечены места расположения советских АБС во время эксперимента ПОЛИМОДЕ.
Судя по названию этого типа исследований — синоптические, их целью является изучение именно процессов зарождения и эволюции погоды в океане.
А теперь попробуем коротко рассказать о работах по выполнению двух основных типов исследований по программе ПОЛИМОДЕ. Для проведения статистико — географического эксперимента в западной части Атлантического океана были выбраны три основных района исследований. Об этих районах уже имелись предварительно собранные гидрологические сведения, которые давали основание предполагать наличие там вихревой активности. Так, например, еще до начала эксперимента было известно, что вихревая энергия достигает своего минимума вдоль меридиана 70° западной долготы, причем наименьший ее показатель приходится на центр района, где проводился эксперимент МОДЕ — I. Кроме того, ученые знали, что к востоку от этого района вихревая энергия также уменьшается. Что же обусловливает распределение этой энергии в пространстве? По всей вероятности, увеличению вихревой энергии способствуют течения Гольфстрим, Северное Пассатное течение и другие.
С целью проверки этого предположения ученые установили на обширной территории от Северного Пассатного течения до Северо — Атлантического течения в общей сложности 38 автономных станций. Большая часть их функционировала беспрерывно в течение двадцати семи месяцев и был собран уникальный экспериментальный материал об общем состоянии вихревого! поля в Атлантическом океане. Эти предварительные результаты способствовали окончательному планированию основных работ по программе ПОЛИМОДЕ.