Опубликовано: 9 октября 2026 г.
Метки: публикация МГИ, Козлов И.Е.

Российские ученые выяснили, как в проливе между Баренцевым и Карским морями возникают внутренние волны, способные смещать слои воды по вертикали почти на 30 метров. Сопоставив судовые измерения, спутниковые снимки и расчеты приливных течений, исследователи выделили три механизма образования таких волн. Их сочетание помогает объяснить, почему волны регулярно появляются в разных частях пролива и распространяются в разных направлениях. Результаты опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Oceans.

Морская вода неоднородна: более легкие теплые или опресненные воды могут лежать над более плотными. Границы между такими слоями способны колебаться, подобно поверхности моря. Так возникают внутренние волны. Их размах достигает десятков метров, хотя на поверхности в это время может быть почти спокойно. При разрушении эти волны усиливают перемешивание воды и тем самым участвуют в переносе тепла и питательных веществ между глубиной и поверхностными слоями.

Один из районов, где внутренние волны встречаются особенно часто, – пролив Карские Ворота между Новой Землей и островом Вайгач. Здесь сильные приливные течения проходят над сложным подводным рельефом: мелководные возвышенности соседствуют с глубокими желобами. Ранее происхождение коротких внутренних волн в проливе связывали прежде всего с преобразованием внутреннего прилива – медленного колебания слоев воды, вызванного приливными силами. Однако спутниковые снимки показывали более сложную картину: многочисленные группы волн расходились в разных направлениях.

«Следы» внутренних волн и границы водных масс в проливе Карские Ворота на спутниковом снимке Sentinel-2A от 19 июня 2023 года

Исследователи из Морского гидрофизического института РАН (Севастополь), Московского физико-технического института (Долгопрудный) и Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН (Москва) изучили эти процессы во время экспедиции «Плавучего университета МФТИ» в июле 2023 года. На борту научно-исследовательского судна «Дальние Зеленцы» они измеряли температуру и соленость воды на разных глубинах. Частые измерения позволили проследить быстрые смещения водных слоев. За восемь часов наблюдений ученые зарегистрировали более 30 волнообразных колебаний, отдельные из которых достигали почти 30 метров.

Судовые данные были сопоставлены со спутниковыми изображениями и расчетами приливных течений с учетом уточненного рельефа дна. Спутники позволяют увидеть следы внутренних волн: связанные с ними течения меняют мелкую рябь на поверхности моря, создавая характерные полосы. Совместный анализ помог связать наблюдаемые волны с условиями их рождения.

Первый механизм действует, когда течение проходит над подводной возвышенностью. Вода вынуждена подниматься и опускаться, возмущая границы между слоями разной плотности. Особенно благоприятны условия, когда скорость потока близка к скорости распространения внутренней волны. При изменении течения возникшие возмущения могут отделяться от препятствия и уходить в виде групп коротких волн. По расчетам авторов, в некоторых мелководных районах пролива подходящий режим может возникать до четырех раз в сутки.

Второй механизм связан с самим внутренним приливом. Его протяженная волна постепенно меняет форму, становится круче и порождает последовательность более коротких волн. Наблюдения показали, что оба механизма могут действовать в одном районе, а их вклад меняется в течение приливного цикла. Сопоставление данных также указывает, что во время более сильных приливов возрастает роль преобразования внутреннего прилива, а при их ослаблении – образования волн в потоке над неровностями дна.

Третий механизм исследователи связывают с морским фронтом – границей между водами с разными свойствами. Приливные течения перемещают эту границу поперек пролива. По наблюдениям, ее положение изменилось примерно на два-три километра менее чем за сутки. Авторы предполагают, что такие движения способны порождать отдельные группы внутренних волн. Это объяснение согласуется со спутниковыми снимками, на которых волны распространяются от фронтальной зоны в разные стороны.

Районы образования внутренних волн в проливе Карские Ворота: зеленым показаны области генерации при обтекании неровностей дна, синим – преобразования внутреннего прилива, красным – генерации у фронтов

Отдельно ученые отметили роль суточной составляющей прилива. Расчеты показали, что связанные с ней течения в Карских Воротах могут быть сопоставимы по скорости с течениями основного полусуточного прилива. Поэтому для понимания рождения волн важно учитывать сочетание приливов с разными периодами.

«В Карских Воротах гидрологические условия постоянно меняются: течение то усиливается, то ослабевает, а границы водных масс смещаются. Это влияет на образование внутренних волн, перемешивание разный слоёв и даже морской лёд. Зимой, когда почти вся Арктика скована оным, интенсивные течения вместе с приливом могут и вовсе разрушать морской лёд – мы часто наблюдаем это по спутниковым снимкам, однако добраться до тех мест в зимний период очень сложно», – отметил первый автор исследования, младший научный сотрудник Лаборатории морских полярных исследований Морского гидрофизического института РАН Илья Копышов.

Полученные результаты помогают проследить, как энергия приливов переходит в короткие внутренние волны, а затем может расходоваться на перемешивание воды. Это необходимо для более точного описания обмена теплом в арктических морях для уточнения климатических моделей. По мнению авторов, похожее сочетание механизмов может действовать и в других арктических проливах с сильными приливами и выраженным разделением воды на слои.

Анализ механизмов образования внутренних волн выполнен при поддержке гранта Российского научного фонда № 25-17-00309, натурные измерения гидрологической структуры в проливе Карские Ворота выполнены в рамках гос. задания № FNNN‐2024‐0017 (МГИ РАН) и FMWE‐2024‐0028 (ИО РАН). Экспедиция организована в рамках всероссийской научно-образовательной программы «Плавучий университет» Министерства науки и высшего образования (проект №075‐01593‐23‐06).