Почему океан становится гладким при экстремально сильном ветре

Штормы и ураганы традиционно ассоциируются с хаотичной и крайне неровной поверхностью океана, однако реальная картина оказалась сложнее. Российские физики выяснили, что при экстремально сильном ветре морская поверхность, вопреки ожиданиям, становится более гладкой. Этот эффект усиливает взаимодействие океана с атмосферой и способен делать штормы ещё разрушительнее. Об этом сообщает ТАСС.

Неожиданная гладкость океана во время штормов

Исследование провели учёные Института прикладной физики РАН совместно со специалистами Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского. Их внимание было сосредоточено на том, как поверхность океана ведёт себя при ураганных ветрах.

Оказалось, что с ростом скорости ветра шероховатость воды не увеличивается, как считалось ранее, а наоборот уменьшается. Поверхность океана в таких условиях приобретает более сглаженный характер, несмотря на экстремальное волнение, которое ранее связывали с тем, что волны-убийцы оказались гораздо опаснее, чем предполагалось.

Роль морской пены и брызг

Ключевую роль в этом процессе играет морская пена и особые свойства водяных брызг. При шторме огромное количество пузырьков воздуха и пены покрывает поверхность воды, формируя своеобразный "смягчающий слой".

Он изменяет характер контакта между океаном и атмосферой. В результате уменьшается сопротивление поверхности потоку воздуха, что способствует более эффективной передаче энергии от ветра к воде. Это, в свою очередь, может приводить к усилению ветра в приповерхностном слое атмосферы.

Почему это усиливает штормы

Полученные результаты помогают объяснить, почему мощные штормы и ураганы способны так быстро набирать силу. Более гладкая поверхность океана снижает трение, позволяя ветру дольше сохранять высокую скорость. Такой механизм усиливает обмен импульсом между океаном и атмосферой, что согласуется с выводами о том, что учёные недооценили интенсивность будущих экстремальных дождей.

Эти данные важны для уточнения климатических и метеорологических моделей, которые используются при прогнозировании экстремальных погодных явлений.

Эксперименты в ветро-волновом канале

Работа была выполнена в рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом. Для экспериментов использовали высокоскоростной ветро-волновой канал, разработанный в Институте прикладной физики РАН. Эта установка позволяет воспроизводить условия, близкие к реальным ураганным ветрам, и детально изучать поведение поверхности воды.

Особое значение имела скоростная видеокамера NAC-3X, способная снимать до 10 тысяч кадров в секунду. Благодаря этому исследователи смогли рассмотреть мельчайшие детали образования пены, брызг и их влияние на микрорельеф морской поверхности.

Новые данные уточняют представления о физике океана в экстремальных условиях и закрывают важный пробел в понимании взаимодействия моря и атмосферы. Эти результаты могут быть использованы для улучшения моделей штормов и ураганов, а также для более точной оценки рисков, связанных с экстремальной погодой в прибрежных регионах.