מחקר חדש, שאותו הובילו חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, מציג פריצת דרך בחקר האוקיינוסים: מערכת חדשנית בשם GOFLOW מאפשרת לראשונה למפות תנועות זרימה באוקיינוס ברזולוציה גבוהה במיוחד, ישירות מתמונות לוויין. החוקרים מעריכים כי היכולת החדשה תסייע בהבנה עמוקה יותר של תהליכים המשפיעים על מזג האוויר, על משבר האקלים ועל יחסי הגומלין בין הים לאטמוספירה.
המחקר נערך על ידי פרופסור רועי ברקן מהחוג לגיאופיזיקה באוניברסיטת תל אביב, בשיתוף אם לוק לנן ממכון סקריפס לאיקונוגרפיה (Scripps Institution of Oceanography)ֿ, קאושיק סריניבסן מאונבירסיטת קלפיורניה לוס אנג׳לס (UCLA), וניקולס פיזו מאוניברסיטת רוד איילנד (URI). המחקר פורסם בכתב העת Nature Geosciences.
2 צפייה בגלריה
איור שמדגים את מערכת הזרמים האוקייניים בצפון אירופה
(איור: R. Curry, Woods Hole Oceanographic Institution/Science/USGCRP/Wikipedia)
האוקיינוסים מכסים יותר כ-70% משטח כדור הארץ ומהווים מנוע מרכזי בוויסות האקלים הגלובלי. זרמים ימיים, ובהם זרם הגולף שבאוקיינוס האטלנטי, אחראים להעברת חום, פחמן ואנרגיה על פני מרחקים עצומים. אולם עד היום, חלק ניכר מהתהליכים הקטנים והמהירים שמתרחשים בהם - בקני מידה של עשרות קילומטרים ואף פחות - נותרו מחוץ ליכולת המדידה הישירה של לוויינים.
כאן נכנסת לתמונה GOFLOW. המערכת פותחה באמצעות בינה מלאכותית ואומנה על סימולציות אוקייניות מתקדמות במיוחד. היא מנתחת סדרות של תצלומי אינפרה-אדום של טמפרטורת פני הים ומסיקה מהן את שדות הזרימה האופקיים של המים. בניגוד לשיטות קודמות, שהתבססו על הנחות פיזיקליות מגבילות, הכלי החדש מצליח לזהות גם תנועות מורכבות ועדינות יותר.
הניתוח מגלה כי באזורים כמו זרם הגולף מתקיימים תהליכים דינמיים עוצמתיים בקני מידה קטנים מ־30 קילומטרים - תהליכים המלווים בשינויים חדים בטמפרטורה ובהתכנסות זרימה. תופעות אלו קשורות לערבוב אנכי של מים, לעלייה או שקיעה של מסות מים, ולהשפעה על חילופי חום וגזים בין האוקיינוס לאטמוספרה.
החוקרים מציינים כי למשמעות הממצאים יש היבט אקלימי ברור: תהליכי ערבוב והעברת אנרגיה באוקיינוסים משפיעים על עוצמת סופות, על התפתחות גלי חום ימיים, על פיזור מזהמים ועל יכולת האוקיינוס לקלוט פחמן דו-חמצני מהאטמוספרה. הבנה טובה יותר של מנגנונים אלו עשויה לשפר מודלים לחיזוי אקלים ולספק תחזיות מדויקות יותר לאירועי קיצון.
בנוסף, החוקרים מדגישים כי המערכת מספקת לראשונה ייצוג לווייני ישיר של שדה הדיברגנציה האופקית באוקיינוס - מדד מרכזי להבנת תנועות אנכיות של מים. מדובר במידע שהיה עד כה זמין בעיקר מסימולציות מחשב או ממדידות נקודתיות בים.
פרופסור ברקן סיכם: "האוקיינוס הוא אחד המרכיבים המרכזיים במערכת האקלים של כדור הארץ, אך חלק גדול מהתהליכים שמניעים אותו מתרחש בקני מידה קטנים ומהירים שקשה מאוד למדוד ישירות. באמצעות GOFLOW אנחנו מצליחים, לראשונה, להפיק מהלוויינים מידע דינמי שלא היה נגיש קודם - ולחשוף מנגנונים שמשפיעים על ערבוב, העברת חום וחילופי גזים בין הים לאטמוספרה. בעידן של שינויי אקלים מואצים, היכולת לראות את הפרטים הקטנים הללו היא קריטית להבנה טובה יותר של התמונה הגדולה".
