Windgeschwindigkeit und -richtung beeinflussen die Position, Form und Größe einer Flussfahne, einer dünnen Schicht aus entsalztem Wasser, die sich dort bildet, wo ein Fluss ins Meer mündet. Wissenschaftler des Instituts für Ozeanologie. P. P. Shirshova hat diese Abhängigkeit zum ersten Mal direkt gemessen und herausgefunden, dass sich die Wolke bei einer Änderung der Windrichtung in 10–20 Minuten komplett neu anordnen kann. Der Abfluss von Flüssen trägt eine enorme Menge an Verschmutzung mit sich – Ölprodukte, Pestizide, Schwermetalle und Plastikmüll, deren Verteilung im Meer durch die Dynamik der Flussfahnen bestimmt wird. Die Forschung wurde durch ein Stipendium der Russian Science Foundation (RSF) unterstützt.
An der Stelle, an der der Fluss ins Meer mündet, bildet sich eine Flussfahne - eine große Fläche, aber eine dünne Oberflächenschicht, die vom darunter liegenden Meerwasser isoliert ist. Flusswasser vermischt sich aufgrund des Unterschieds in Salzgehalt und Dichte nicht sofort mit Meerwasser, sodass es sich tatsächlich über das Meer ausbreitet. Trotz der Tatsache, dass das Volumen aller Flussgewässer, die in den Weltozean fließen, im Vergleich zum Volumen des Küstenmeerwassers (etwa 0,05%) gering ist, nehmen Flussfahnen bis zu 20% der gesamten Schelffläche des Weltozeans ein. Flüsse transportieren eine große Menge mineralischer Suspensionen (winzige Feststoffpartikel), Nährstoffe und anthropogene Verschmutzung vom Kontinent in den Ozean und beeinflussen die Meeresströmungen und die Wassertemperatur. Daher kann man sagen, dass Plumes die Rolle eines Bindeglieds zwischen kontinentalen und ozeanischen Natursystemen spielen.
Solange der Zuflusswasser erhalten bleibt, besteht die Wolke ständig, ihre Position, Form und Größe werden jedoch von der Richtung und Geschwindigkeit des Windes beeinflusst – der Luftstrom „bläst“ die obere, weniger dichte Schicht praktisch ab Wasser in die eine oder andere Richtung. In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler aktiv die Reaktion von Flussfahnen auf Windantrieb untersucht, aber fast alle Arbeiten basierten auf numerischen Simulationen. Es ist sehr schwierig, direkt zu messen, wie genau dies in der Natur geschieht, und bis vor kurzem hat niemand solche Messungen durchgeführt, so dass viele Schlüsselaspekte dieses Prozesses unbekannt blieben. Die ersten, die den Einfluss des Windes auf die Dynamik einer Flussfahne anhand direkter Messungen untersuchten, waren Mitarbeiter des nach V.I. P. P. Shirshov (Moskau) und dem Meeresforschungszentrum der Staatlichen Universität Moskau (Moskau).
Mit Hilfe von Quadrocoptern führten Wissenschaftler eine fast kontinuierliche Luftuntersuchung der Schwade des Bzyb-Flusses durch, der sich in Abchasien befindet und ins Schwarze Meer mündet. Die Beobachtungen wurden drei Tage lang bei Tageslicht durchgeführt und einmal pro Minute von Messungen der Windgeschwindigkeit und -richtung begleitet. Gleichzeitig überwachten die Forscher die Temperatur und den Salzgehalt des Wassers in verschiedenen Tiefen sowie die Strömungsgeschwindigkeit in der Wolke. Basierend auf diesen Daten schätzten die Wissenschaftler, wie schnell die Wolke auf Änderungen des Windantriebs reagiert und wie genau dies geschieht. Insbesondere war es möglich, die Geschwindigkeit der äußeren Begrenzung der Wolke mit einer beispiellos hohen räumlichen Auflösung (in der Größenordnung von 10 m) und mit einer Genauigkeit von bis zu einer Minute zu rekonstruieren. Es stellte sich heraus, dass sich die äußere Grenze der Wolke etwa 20-mal langsamer bewegt als der Wind weht und innerhalb von 10 bis 20 Minuten ziemlich schnell auf ihre Änderung reagiert. Bei mäßigem Wind (weniger als 5 m/s) wird die Fahne bei Richtungsumkehr innerhalb von mehreren Stunden komplett neu angeordnet, bis hin zu einer Änderung entlang der Küstenausbreitungsrichtung um 180 Grad. Es ändert sich jedoch nur im Mündungsteil, dh dort, wo der Fluss direkt ins Meer mündet und der äußere Teil der Wolke abbricht und sich mit Meerwasser vermischt.
„Unsere Messungen sind grundlegend, um zu verstehen und zu modellieren, wie Flusswasser in das Meer fließt und sich mit ihm vermischt und wie sich dieser Prozess im Laufe der Zeit verändert. Bei den Flüssen der Schwarzmeerküste und anderen dicht besiedelten Gebieten ist dies vor allem auf die anthropogene Verschmutzung in der Küstenzone des Meeres zurückzuführen: Unmengen an Ölprodukten, Pestiziden, Schwermetallen und Plastikabfällen werden mit dem Abfluss der Flüsse ausgetragen . Darüber hinaus beeinflusst der kontinentale Abfluss die hydrophysikalische Struktur und die dynamischen Prozesse in Küstengewässern, sodass die gewonnenen Informationen für die ozeanologische, Klima- und Umweltforschung wertvoll sind“, sagte Alexander Osadchiev, Projektmanager im Rahmen des RSF-Stipendiums, Doktor der physikalischen und mathematischen Wissenschaften, führend Forscher am Institut für Ozeanologie ihnen. P. P. Shirshova.
Die Bedeutung der durchgeführten Forschung liegt auch darin, dass das Beobachtungsobjekt eine kleine Flussfahne war, dh von einem kleinen Fluss gebildet wurde. Obwohl kleine Flüsse etwa ein Viertel des Süßwasserabflusses und fast die Hälfte des Schwebstoffabflusses in den Weltozean ausmachen, werden sie immer noch viel seltener untersucht als die Schwaden großer Flüsse.
Verwendete Materialien aus dem Artikel Response of a Small River Plume on Wind Forcing; Alexander Osadchiev, Roman Sedakov, Alexandra Barymova; Grenzen in der Meereswissenschaft Januar 2022
bbabo.Net