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 основные экспериментальные и теоретические проблемы программы:
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.
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.
