הכי עמוק שיש: המערכת שרואה את זרמי האוקיינוס מהחלל

מחקר חדש בהובלת אוניברסיטת 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 בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, בשיתוף gם לוק לנן ממכון סקריפס לאיקונוגרפיה (Scripps Institution of Oceanography)ֿ, קאושיק סריניבסן מאונבירסיטת קליפורניה לוס אנג׳לס (UCLA) , וניקולס פיזו מאוניברסיטת רוד איילנד (URI). המחקר פורסם בכתב העת Nature Geosciences.

מים שקטים חודרים עמוק - כך נחשפו התהליכים בזרם הגולף

האוקיינוסים מכסים יותר מ־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 לאטמוספירה.

^{פרופ' רועי ברקן}

להיערך טוב יותר לאירועי קיצון אקלימיים

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 מהאטמוספירה. 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 רועי ברקן מסכם: "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 לאטמוספירה. בעידן של שינויי אקלים מואצים, היכולת לראות את הפרטים הקטנים הללו היא קריטית להבנה טובה יותר של התמונה הגדולה".

* פרופ' רועי ברקן הוא חוקר בחוג לגיאופיזיקה באוניברסיטת תל אביב, המתמחה באוקיינוגרפיה פיזיקלית ובדינמיקה של נוזלים. מחקריו מתמקדים בהבנת תהליכים דינמיים באוקיינוס בקני מידה קטנים ובינוניים, ובאופן שבו הם משפיעים על ערבוב המים ועל חילופי אנרגיה וגזים בין הים לאטמוספירה. עבודתו משלבת שימוש במודלים נומריים מתקדמים, נתוני לוויין וכלים טכנולוגיים כמו בינה מלאכותית כדי לשפר את הדיוק של מודלים אקלימיים וחיזוי זרמים ימיים.