Att modellera 3D-strukturen hos Röda havets virvlar visar hur transport av energi och biokemiska material påverkar cirkulationsmönstren i Röda havet.

En studie av virvelinducerad transport av energi och biokemiska partiklar och dess påverkan på cirkulationsmönster i Röda havet avslöjar en mekanism som balanserar fluktuationer i både salt och värme i bassängen.

Mesoskala virvlar, beskrivs ofta som havets väder, är 3D-strukturer vanligtvis hundratals kilometer breda och hundratals meter djupa. De kännetecknas av temperatur, salthalt och flödesegenskaper som skiljer sig från det omgivande vattnet, gör det möjligt för dem att transportera energi och material runt havet.

Även om Röda havets cirkulation kännetecknas av ett stort antal mesoskala virvlar, lite är känt om deras 3D-strukturer.

Under ledning av Ibrahim Hoteit, Peng Zhan och kollegor på KAUST undersöker virvlar som cirkulerar i Röda havet.

"Havsvirvlar flyter vanligtvis snabbare jämfört med medelhavscirkulationen och bidrar därför avsevärt till transport av energi och material, "säger Zhan." Att studera tredimensionell virvelinducerad transport kommer att fördjupa vår förståelse för Röda havets cirkulation och identifiera den viktiga roll som virvlar spelar för både horisontell och vertikal transport och luft-havsinteraktioner. "

Teamet använde Massachusetts Institute of Technology allmän cirkulationsmodell (MITgcm), specifikt konfigurerad för att täcka hela Röda havet. Detta innebar att de kunde simulera dynamiken i Röda havet som sträcker sig över en 14-årig period från 2001-2014 med tillräcklig rumslig och tidsmässig upplösning för att lösa mesoskala virvlar, så att de kan undersöka deras 3D-egenskaper.

De fann att virvelinducerad transport är mer aktiv i centrala och norra Röda havet. De fann också att variationen i virvlar svarade för cirka 8 procent av den totala variationen i ytvärmeflödet och för cirka 39 procent i saltflödet.

"Det här är de regioner där värme, salt och biogeokemiska partiklar är mer benägna att spridas och främja det regionala utbytet av energi och material, "förklarar Zhan.

Detta arbete belyser den viktiga roll som virvelinducerad transport och luft-havsutbyte spelar i Röda havets cirkulation. Det har också lett till upptäckten av en negativ återkopplingsmekanism mellan virvlar och brant på djupet i blandat lager som balanserar värme och virvelinducerad transport i Röda havet.

"Vi utvecklar nu ett datassimileringssystem för Röda havet genom att fokusera på att förbättra våra förmågor att modellera virvelinducerade transporter, säger Zhan, "samt att utveckla en kopplad modell med havsatmosfär för att ytterligare undersöka det atmosfäriska svaret på mesoskala virvlar i Röda havet."