Страница 10 из 35
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.
Районы, где осуществлялись измерительные работы по программе ПОЛИМОДЕ. Заштрихованным (слегка увеличенным) кружком обозначена область, где проходил советский синоптический и американский локально — динамический эксперимент. По пересекающимся линиям I и II, а также в точке III осуществлялись измерения по программе статистико — географического эксперимента. ЭДСВА — Эксперимент по динамике Северо — Восточной Атлантики, КАН — область работ канадских ученых.
В отличие от статистико — географического эксперимента, синоптический локально — динамический эксперимент характеризовался большей концентрированностью в пространстве. Главной целью этого эксперимента было изучение внутренней структуры вихревых образований и процессов, связанных с переносом энергии в океане. Для этого в обширном районе диаметром триста километров была установлена густая сеть измерительных станций.
Основные работы по синоптической программе велись на советском синоптическом полигоне, центр которого находился в квадрате с координатами 70° з. д. и 29° с. ш. На этом полигоне располагалось девятнадцать АБС. Станции устанавливались в узлах сетки равносторонних треугольников с расстояниями между буями 39 миль (72,2 км). Для их обозначения использовались буквы русского алфавита от А до У (см. рис. на с. 62).
Работы на советском полигоне были начаты в июле 1977 года. Он действовал в течение четырнадцати месяцев. За время работ на полигоне побывали пять научно — исследовательских судов — «Академик Курчатов», «Витязь», «Михаил Ломоносов», «Академик Вернадский» и «Молдавия». «Академик Курчатов» почти не покидал полигона. Только дважды он оставлял район исследований, чтобы доставить из СССР новую партию научных работников и некоторые виды оборудования.
В течение четырнадцати месяцев АБС на советском полигоне проводили измерения скорости течений и температуры воды на уровнях 100, 400, 700 и 1 200 м. В некоторых случаях, как это было сделано, например, во время 27–го рейса «Академика Курчатова», приборы опускались почти на самое дно, на глубину 5 000 м. Суда, обслуживавшие АБС, периодически делали океанографические[4] и ХВТ — съемки района[5], а НИС «Молдавия», например, проводило океанографические измерения в довольно обширном районе, выходящем далеко за рамки полигона. В результате осуществленных измерений было зарегистрировано прохождение через полигон множества циклонов и антициклонов, а также изучены их характерные особенности. Поступающая информация обрабатывалась сразу же на судах с помощью электронно — вычислительных машин. Это способствовало тому, что еще во время работы на полигоне ученые могли ориентироваться в обстановке и быстро решать, где им нужно проводить измерения и какие результаты можно ожидать.
Американский полигон располагался севернее советского. Он был создан для проведения интенсивных локально — динамических измерений и оборудован 10–ю АБС, расположенных в районе с радиусом в 50 км. Как видно, этот полигон был намного меньше советского, но его станции располагались гораздо ближе одна к другой, что позволяло лучше исследовать внутреннюю структуру вихрей, их взаимодействие с мезомасштабными океаническими процессами, поступления и трансформации энергии в океане. Американский полигон был создан через год после создания советского. Тем не менее были осуществлены синхронные измерения в обширной области вдоль семидесятого меридиана. Кроме того, стало возможным сравнивать работу советских и американских приборов с целью корректировки полученных результатов при дальнейшей обработке и интерпретации.
Вначале ПОЛИМОДЕ считалась советско — американской программой, но к ней проявили живой интерес многие страны, как, например, Англия, Франция, ФРГ и Канада, проводящие морские исследования. Дальнейшее их участие в совместных исследованиях Атлантического океана стало существенной помощью основным участникам программы — СССР и США. Эти страны занялись исследованием некоторых районов, которые не были включены в поле действия стран, ведущих эксперимент.
В северо — западной части океана западноевропейские участники программы ПОЛИМОДЕ осуществили эксперимент по динамике северо — восточной части Атлантического океана (ЭДСВА). Он начался в январе 1977 года, и было предусмотрено, что работа приборов будет продолжаться два года. Было установлено шесть АБС, которые измеряли скорость, температуру и давление на четырех уровнях океана — 600, 1 500, 3 ООО и 5 ООО метров. Из‑за большого расстояния между станциями, очевидно, нельзя будет получить исчерпывающие данные о структуре вихрей в этой части океана. Но по замыслу этот эксперимент представлял собой аналог статистико — географическому эксперименту, и ожидалось, что можно будет получить уникальные сведения о распределении вихревой энергии в северо‑западной части Атлантического океана.
Еще в 1975 году, когда программа ПОЛИМОДЕ только начиналась, в нее включились и канадские ученые из Бедфордского океанографического института. Их задачей было исследовать структуру Гольфстрима на большой глубине, ибо в то время ученым было известно, что течения, расположенные под Гольфстримом, быстро меняются со временем и что гидрофизические характеристики меняются на сравнительно небольших расстояниях (приблизительно 50 км). А как уже было сказано, в генерировании вихрей первостепенное значение принадлежит меандрированию течений. Для выполнения своей задачи канадские ученые установили последовательно две серии АБС, которые работали по полтора года каждая.
4
Океанографические съемки — это комплекс измерений температуры и солености морской воды на определенной площади океана. Каждое зондирование водной толщи осуществляется с палубы судна.
5
ХВТ (expandable bathy thermograph) — американский измерительный прибор одноразового использования. Служит для быстрого измерения температуры на глубине до 750 м. Может работать даже тогда, когда судно находится в движении. С помощью этого прибора можно быстро проводить измерения температуры на обширных площадях.