Океан — живой организм, чье «сердце» качает воду по артериям течений и переносит тепло от экватора к полюсам. Но рассмотреть, как именно движется эта гигантская система, долго мешал шум — словно пытались расслышать тихую виолончель в оркестровой какофонии.
Международная команда океанографов из США, Франции, России и Австрии применила новый математический метод, который с беспрецедентной точностью отделяет мощные океанские течения от быстро меняющихся волновых помех. Метод основан на динамической декомпозиции мод (DMD) — инструменте, способном рассматривать спутниковые наблюдения как последовательность кадров в фильме. Алгоритм находит в этих «кадрах» устойчивые сюжеты — долгоживущие структуры течений — и отделяет их от кратковременных колебаний и волн.
Особенно эффективной оказалась усовершенствованная версия метода — mrCOSTS, которая может анализировать данные сразу на нескольких временных и пространственных масштабах. В вычислительных тестах она показала точность с корреляцией 0,999 с эталонными течениями, а затем успешно справилась даже с «зашумленными» и неполными реальными измерениями со спутника SWOT, наблюдающего за районом Гольфстрима.
Главное преимущество подхода в том, что он не требует заранее знать параметры течений и устойчив к пробелам в данных — редкое свойство для спутниковых наблюдений. Чем длиннее период анализа, тем точнее алгоритм восстанавливает картину, выявляя даже тонкие детали вроде асимметрии вихрей.
Результат — кристально четкие карты крупномасштабных движений океана. Они помогут сделать климатические модели точнее, прогнозы погоды — надежнее, а судоходство и спасательные операции — безопаснее. Ведь именно океанские течения регулируют климат планеты, переносят тепло, питательные вещества и влияют на экосистемы.
В дальнейшем исследователи планируют применить метод к другим динамичным регионам, включая Южный океан, и анализировать более длительные ряды данных SWOT. Так спутники смогут наблюдать не только поверхность моря, но и его внутренний ритм — ровный, глубокий и жизненно важный для всей Земли.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что закисление мирового океана прошло критическую отметку, заявили ученые.
