Zöld lézerrel az óceáni titkok nyomában

Ez a rendkívüli felbontású megfigyelés lehetővé tette, hogy a kutatók két különböző szél–hullám kölcsönhatási mechanizmust azonosítsanak, amelyek egyszerre zajlanak, mégis teljesen eltérően viselkednek.

A rövidebb hullámok – nagyjából egy méter hosszúak – lassabban haladnak, mint a felettük fújó szél. Amikor a szél eléri ezeket a hullámgerinceket, elválik a felülettől, és nyomáskülönbség alakul ki, amely közvetlenül energiát ad át a hullámnak.

Ezzel szemben a hosszú hullámok, amelyek akár 100 méter hosszúak is lehetnek, gyorsabban mozognak, mint a felettük lévő szél. Mozgásuk sajátos légáramlási mintákat alakít ki a levegőben.

A kutatás újdonsága, hogy ezek a mechanizmusok egymás mellett, párhuzamosan működnek a hullámmező különböző részein – ez az ismeret pedig komolyan javíthatja az éghajlati és óceáni modellek pontosságát.

A méréseket a kutatók a FLIP nevű lebegő óceáni kutatóplatform fedélzetéről végezték, a Csendes-óceánon. A műszer zöld lézersugarat bocsát ki, amely egyszerre hatol át a levegőn és a vízen, és különleges technikával láthatóvá teszi a légmozgásokat és a vízfelszín szerkezetét is.

A levegőbe juttatott apró vízcseppek (a ködhöz hasonlóan) követik a légáramlatokat, és szórják a lézerfényt, így a kutatók képesek a levegő legkisebb mozgásait is térben leképezni. Ezzel egy időben a lézerfény megtörik a vízfelszínen, így a víz alatti áramlatok szerkezete is kirajzolódik.

Ez a technika az ún. Részecske-képsebességmérésre (PIV) épül – a fluidumok áramlását vizsgáló tudomány jól ismert eszköze –, ám most első alkalommal alkalmazták nyílt tengeri környezetben.

Az óceán és a légkör közötti energia-, hő- és gázcsere (pl. üvegházhatású gázok) a globális klíma és időjárásrendszerek működésének központi hajtóereje. Bár ezek jelentőségét a kutatók régóta ismerik, az eddigi vizsgálatok nem tudtak betekinteni a folyamatok apró részleteibe.

„Ilyen közel a vízfelszínhez még soha senki nem mért légáramlást, pláne nem ilyen finom részletességgel” – nyilatkozta Dr. Marc Buckley, a tanulmány vezető szerzője. „Méréseink egy fizikailag eddig feltáratlan határterületre világítanak rá. Ez lehetőséget ad arra, hogy új elméleti keretrendszert dolgozzunk ki és pontosabb modelleket alkossunk a légkör–óceán kölcsönhatásokról.”

A kutatócsoport célja a rendszer továbbfejlesztése: olyan módosításokat terveznek, amelyek révén a vízfelszín alatti mozgásokat is részletesebben követhetik.

A projekt eredményei új fejezetet nyithatnak a klímakutatásban, és hozzájárulhatnak ahhoz, hogy az óceán és a légkör közötti komplex folyamatokat jobban megértsük – ez pedig elengedhetetlen az éghajlati előrejelzések megbízhatóságának javításához.