Zrozumieć przepływ wód przybrzeżnych
Znaczący wpływ na warunki ekologiczne i biogeochemiczne panujące w regionach przybrzeżnych mają mechanizmy związane z horyzontalnym transportem mas wody i ich wymianą między półkami skalnymi. Są one kontrolowane przez takie procesy, jak wiry, czoła (granica między dwiema masami wody) czy strugi elementarne (powstające za sprawą burzliwego mieszania). Te (sub) mezoskalowe zjawiska mają wielkość do 10 km i wynikają z niestabilności w prądach oceanicznych o dużej skali. Zbadanie skutków tych procesów przy pomocy technik takich jak wykładnik Lapunowa o rozmiarze skończonym (FSLE) ma kluczowe znaczenie dla zarządzania przybrzeżnymi zasobami ekologicznymi. FSLE używane są do identyfikacji struktur koherentnych Lagrange'a (LCS), które dostarczają bezpośrednich informacji na temat transportu i mieszania się przepływu. W ramach finansowanego ze środków UE projektu "Lyapunov analysis in the coastal environment" (LACOSTE) badano LCS w Zatoce Lwiej w północno-zachodniej części Morza Śródziemnego. W tym celu wykorzystano kombinację pomiarów terenowych (w tym temperatury powierzchni i zasolenia), wyników analiz przeprowadzonych przy pomocy modeli numerycznych oraz obserwacji satelitarnych. Rezultaty tych prac pokazały, że choć procesy (sub) mezoskalowe są krótkotrwałe i miejscowe, to stanowią kluczowy czynnik w regulacji warunków biologicznych i ekologicznych w regionach przybrzeżnych. Obserwacje in situ mogą dostarczyć szczegółowych informacji na temat konkretnych zdarzeń, natomiast symulacje przy pomocy modelowania numerycznego i teledetekcji pomagają w badaniu ich skutków w większej skali. Uczeni przeprowadzili także szeroko zakrojoną analizę struktur transportowych w (sub) mezoskali dla całej Zatoki Lwiej. W tym celu analizę FSLE zastosowano do wyników modelowania numerycznego, aby zidentyfikować i skwantyfikować wzorce transportu i towarzyszące mu przepływy przy pomocy samoorganizujących się map. Projekt LACOSTE umożliwi zidentyfikowanie tych obszarów Zatoki Lwiej, w których wzorce transportowe odgrywają największą rolę. Będzie to bardzo pomocne w zrównoważonym zarządzaniu zasobami ekologicznymi tych terenów. Metody zastosowane do modeli numerycznych będą także mogły zostać wykorzystane w regionalnych i globalnych badaniach klimatycznych.
Słowa kluczowe
Przybrzeżne, przepływ wody, zasoby ekologiczne, wykładnik Lapunowa o rozmiarze skończonym, struktury koherentne Lagrange'a