Prędkość i kierunek wiatru wpływają na położenie, kształt i rozmiar pióropusza rzecznego, cienkiej warstwy odsolonej wody, która tworzy się w miejscu, w którym rzeka wpływa do morza. Naukowcy z Instytutu Oceanologii. P.P. Shirshova zmierzył tę zależność bezpośrednio po raz pierwszy i odkrył, że gdy zmienia się kierunek wiatru, pióropusz może całkowicie zmienić układ w ciągu 10–20 minut. Spływy rzeczne niosą ze sobą ogromną ilość zanieczyszczeń – produktów ropopochodnych, pestycydów, metali ciężkich i odpadów z tworzyw sztucznych, których rozmieszczenie w morzu determinuje dynamika rzecznych pióropuszy. Badania zostały wsparte grantem Rosyjskiej Fundacji Nauki (RSF).

W miejscu, w którym rzeka uchodzi do morza, tworzy się pióropusz rzeczny - duży obszar, ale cienka warstwa powierzchniowa, odizolowana od leżących poniżej wód morskich. Woda z rzeki nie miesza się od razu z wodą morską ze względu na różnicę w zasoleniu i gęstości, więc faktycznie rozlewa się po morzu. Pomimo faktu, że objętość wszystkich wód rzecznych wpływających do Oceanu Światowego jest niewielka w porównaniu z objętością przybrzeżnych wód morskich (około 0,05%), pióropusze rzeczne zajmują do 20% całego obszaru szelfowego Oceanu Światowego. Rzeki przenoszą duże ilości zawiesiny mineralnej (drobne cząstki stałe), składników odżywczych i zanieczyszczeń antropogenicznych z kontynentu do oceanu, wpływają na prądy oceaniczne i temperaturę wody. Dlatego można powiedzieć, że pióropusze pełnią rolę łącznika między kontynentalnymi i oceanicznymi systemami naturalnymi.

Dopóki zachowany jest dopływ wód rzecznych, pióropusz istnieje nieprzerwanie, jednak na jego położenie, kształt i wielkość ma wpływ kierunek i prędkość wiatru – przepływ powietrza praktycznie „zdmuchuje” górną, mniej gęstą warstwę woda w jednym lub drugim kierunku. W ciągu ostatnich dziesięcioleci naukowcy aktywnie badali reakcję pióropuszów rzecznych na wymuszający wiatr, ale prawie wszystkie prace oparto na symulacjach numerycznych. Bardzo trudno jest dokonać bezpośrednich pomiarów tego, jak dokładnie to dzieje się w przyrodzie, a do niedawna nikt takich pomiarów nie robił, więc wiele kluczowych aspektów tego procesu pozostawało nieznanych. Pierwszymi, którzy na podstawie pomiarów bezpośrednich zbadali wpływ wiatru na dynamikę smugi rzecznej, byli pracownicy Instytutu Oceanologii im. V.I. P.P. Shirshov (Moskwa) i Centrum Badań Morskich Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego (Moskwa).

Z pomocą kwadrokopterów naukowcy przeprowadzili niemal nieprzerwane lotnicze badanie pióropusza rzeki Bzyb, znajdującej się w Abchazji i wpadającej do Morza Czarnego. Obserwacje prowadzono przez trzy dni w ciągu dnia i towarzyszyły im pomiary prędkości i kierunku wiatru raz na minutę. Jednocześnie naukowcy monitorowali temperaturę i zasolenie wody na różnych głębokościach oraz prędkość przepływu w pióropuszu. Na podstawie tych danych naukowcy oszacowali, jak szybko pióropusz reaguje na zmiany siły wiatru i jak dokładnie to się dzieje. W szczególności udało się odtworzyć prędkość zewnętrznej granicy smugi z niespotykaną dotąd wysoką rozdzielczością przestrzenną (rzędu 10 m) iz dokładnością do minuty. Okazało się, że zewnętrzna granica pióropusza porusza się około 20 razy wolniej niż wieje wiatr i dość szybko reaguje na jej zmianę, w ciągu 10–20 minut. Jeśli wiatr jest umiarkowany (mniej niż 5 m/s), gdy jego kierunek jest odwrócony, pióropusz ulega całkowitej zmianie w ciągu kilku godzin, aż do zmiany kierunku propagacji wzdłuż wybrzeża o 180 stopni. Zmienia się jednak tylko w części ujściowej, czyli tam, gdzie rzeka bezpośrednio wpada do morza, a zewnętrzna część pióropusza odrywa się i miesza z wodami morskimi.

„Nasze pomiary mają fundamentalne znaczenie dla zrozumienia i modelowania, w jaki sposób woda rzeczna wpływa do morza i miesza się z nim oraz jak ten proces zmienia się w czasie. W przypadku rzek wybrzeża Morza Czarnego i innych gęsto zaludnionych obszarów jest to spowodowane przede wszystkim zanieczyszczeniem antropogenicznym w strefie przybrzeżnej morza: ogromna ilość produktów naftowych, pestycydów, metali ciężkich i odpadów z tworzyw sztucznych jest odprowadzana ze spływem rzecznym . Ponadto spływ kontynentalny wpływa na strukturę hydrofizyczną i procesy dynamiczne w wodach przybrzeżnych, dlatego uzyskane informacje są cenne dla badań oceanologicznych, klimatycznych i środowiskowych” – powiedział Alexander Osadchiev, kierownik projektu w ramach grantu RSF, doktor nauk fizycznych i matematycznych, prowadzący Pracownik naukowy Instytutu Oceanologii im. P. P. Szirszowa.

Znaczenie prowadzonych badań polega również na tym, że obiektem obserwacji był pióropusz rzeczny, czyli uformowany przez niewielką rzekę. Pomimo faktu, że małe rzeki odpowiadają za około jedną czwartą spływu wody słodkiej i prawie połowę spływu zawiesiny do Oceanu Światowego, nadal są badane znacznie rzadziej niż pióropusze dużych rzek.

Wykorzystane materiały z artykułu Response of a Small River Plume on Wind Forces; Aleksander Osadcziew, Roman Siedakow, Aleksandra Barymowa; Granice w nauce o morzu styczeń 2022

bbabo.Net