Принято считать, что приливы и отливы — почти прямой результат гравитационного воздействия Луны. В целом это верно: спутник Земли действительно главный «дирижер» океанских колебаний. Но реальная картина куда сложнее. Новое исследование показало, что на поведение приливов заметно влияют рельеф морского дна, форма берегов и внутренние волны океана. А изменение самого океана из-за потепления земного климата способно дополнительно перестраивать эту систему. Исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.
Почему в одном месте вода едва заметно поднимается и опускается, а в другом прилив способен превратить сухое побережье в гигантский бассейн? Например, у побережья Кимберли в Западной Австралии разница между уровнем воды во время прилива и отлива превышает 10 метров. В заливе Фанди в Канаде она может доходить до 16 метров. Одной только Луной такую разницу не объяснить.
Дело в том, что материки дробят океан на огромные резервуары, а вода в каждом из них движется по-своему. Есть особые амфидромические точки, где изменение уровня моря из-за прилива минимально. Чем дальше от них, тем больше может становиться приливная амплитуда. А форма конкретной бухты способна усилить колебания за счет резонанса: если собственный «ритм» водоема совпадает с приливным, вода начинает раскачиваться вверх-вниз гораздо сильнее.
Недооцененные «пружины» океана
Особенно важную роль играют подводные горы и хребты. Когда приливные течения проходят над неровным дном, они порождают внутренние волны — колебания внутри толщи воды. Такие волны могут распространяться на тысячи километров и при определенных условиях воздействовать обратно на поверхностные приливы.
Именно этот механизм исследователи добавили в глобальную модель приливов. Оказалось, что возникающие при распространении внутренних волн силы могут действовать не просто как тормоз, забирающий энергию у прилива. В зависимости от времени воздействия они способны работать и подобно пружине — забирать энергию на одном этапе цикла и возвращать ее позднее.
Это помогло решить давнюю проблему моделей: они воспроизводили высоту приливов, но хуже сходились с наблюдениями по их энергетике. С учетом нового механизма расчетные потери энергии приливов снизились с 3 ТВт до 2,4 ТВт — значения, согласующегося с наблюдениями.
И это не просто математическая тонкость. Более точные модели нужны для понимания перемешивания океана, распределения тепла и питательных веществ, а также для оценки будущих изменений побережий и проектирования приливных электростанций.
Как потепление меняет приливы
Исследователи обращают внимание еще на один фактор: океан сейчас меняется. Повышение уровня моря, прогрев верхних слоев воды и усиление стратификации — разделения океана на слои с разными физико-химическими свойствами — способны влиять и на характеристики приливов. Наблюдения уже указывают, что приливные режимы меняются.
Для людей на побережье это далеко не академическая задачка. В австралийском Лейкс-Энтранс изменения диапазона приливов уже стали главным фактором роста числа наводнений. Поэтому способность заранее рассчитывать, как будут вести себя приливы в меняющемся океане, может оказаться важной для защиты домов, инфраструктуры и планирования застройки.
Любопытно, что приливы уже изучают практически без водомерных постов. Как ранее писал Hi-Tech Mail, спутниковые снимки позволяют отслеживать перемещение границы воды и суши и восстанавливать локальные изменения уровня моря. Подробности — в недавнем материале нашего проекта.