Над НИС «Академик Иоффе» развиваются значимые для экспедиции флаги ИО РАН и МФТИ, организовавшие выход Плавучего университета в год науки и технологий
Карта станций второго этапа 58-го рейса НИС «Академик Иоффе»
НИС «Академик Иоффе» во льдах
Таяние создает причудливые формы льдин
Обитатели ледового массива: белый медведь
Обитатели ледового массива: морской заяц
Приветствие медведя с безопасной высоты
Красота льдов
Гидрологические работы с розеттой
Отбор бентоса и донных осадков дночерпателем
Морской черт (Limacina helicina) – обитатель поверхностного слоя в желобе Святой Анны
Семейство Euphausiidae – индикаторная группа атлантических водных масс в желобе Святой Анны Авторы фото: Дарья Осипова, Кирилл Витинг, Игорь Козлов, Петр Кузнецов, Андрей Науменко.
В Карском море продолжается 58-й рейс НИС «Академик Иоффе» по программе «Плавучие университеты». Второй этап экспедиции охватил восточную, северную и северо-западную части Карского моря. Из-за ледового массива, занимавшего значительную площадь к западу от Северной Земли, экспедиционные измерения на запланированных полигонах в проливе Вилькицкого и в желобе Воронина стали невозможны. Это позволило сконцентрировать время и усилия на исследованиях процессов в приустьевой зоне реки Пясина, у кромки ледового массива и в желобе Святой Анны.
Исследование приустьевой зоны реки Пясина и кромки ледового массива
На полигонах, расположенных в восточной части Карского моря, было изучено влияние стока реки Пясина и таяния морского льда на формирование опресненного поверхностного слоя. Предыдущие исследования опресненного поверхностного слоя в Карском море, как правило, ограничивались рассмотрением стока крупнейших рек Оби и Енисея. Действительно, объем стока Пясины и других менее крупных рек региона, а также объем пресной воды, поступающий в зону опреснения в центральной части моря в результате таяния сезонного морского льда, существенно меньше, чем у Оби и Енисея. По-отдельности влияние каждого из этих источников пресной воды локально и/или непродолжительно в масштабах всего летне-осеннего сезона. Тем не менее, суммарный объем пресной воды, поступающий из этих источников в опресненный поверхностный слой в Карском море, очень велик и оценивается в половину общего речного стока из Обской губы и Енисейского залива.
Результаты экспедиционных измерений показали, что распространение стока реки Пясина и таяние морского льда существенно влияет на гидрофизические и гидрохимические характеристики опресненного поверхностного слоя. Наиболее характерный и наглядный эффект – понижение солености в поверхностном слое на величину до 7-8 епс по отношению к фоновым значениям в центральной части Карского моря. Влияние плюма Пясины прослеживается на расстоянии более 100 км от устья реки, а влияние талых вод – на расстоянии более 50 км от края ледового массива. Более того, каждый из рассматриваемых источников опреснения (сток Оби и Енисея, сток Пясины, таяние морского льда) имеет свой характерный гидрологический портрет, что позволяет различать эти источники и оценивать их пропорциональный вклад в опреснение. Для окончательной верификации полученных результатов были отобраны пробы воды на изотопный анализ, что позволит однозначно определить доли рассматриваемых источников опреснения на исследуемых полигонах. Полученные результаты крайне важны для правильной интерпретации накопленных массивов данных натурных измерений и спутниковых наблюдений в Карском море, в частности для определения дальности распространения плюма Оби-Енисея.
На полигонах у кромки ледового массива были отобраны пробы воды для исследования влияния таяния льда на планктонные сообщества поверхностного слоя, а также пробы льда для изучения специфических ледовых сообществ флоры и фауны. Также у ледовой кромки были проведены ловы микропластика для исследования накопления частиц и сравнения с другими районами с целью проверки гипотезы о том, что частицы микропластика могут являться точками кристаллизации льда и поэтому концентрации во льду могут существенно превышать концентрации в открытых морских водах.
Желоб Святой Анны – исследование поступления атлантических вод в Арктику
Заключительный полигон экспедиционных измерений охватывал желоб Святой Анны и прилегающие акватории Карского моря. Небольшой по площади желоб Святой Анны – один из ключевых районов формирования крупномасштабного потока тепла из Северной Атлантики в Северный Ледовитый океан. Теплые атлантические воды, фактически являющиеся продолжением Гольфстрима, поступают в Арктику двумя ветвями: через пролив Фрама и через Баренцево море. Обе ветви формируют подповерхностный слой, начинающийся с глубин порядка 50 метров, и сливаются в единый поток в желобе Святой Анны и прилегающем районе континентального склона. Далее этот поток распространяется на восток вдоль континентального склона в море Лаптевых, Восточно-Сибирское море и центральную часть Северного Ледовитого океана. В последние годы происходит интенсификация потока атлантических вод в Северный Ледовитый океан, что способствует сокращению площади сезонного морского льда. Помимо влияния на льдообразование в Арктике, теплые атлантические воды богаты биогенными веществами, и увеличение их притока создает условия для роста биологической продуктивности в морях российской Арктики.
Итак, желоб Святой Анны играет роль своеобразной воронки для атлантических вод, поступающих в Арктику. Несмотря на важность этого региона, измерения в нем проводятся достаточно редко из-за сложной ледовой обстановки. В 58-й экспедиции НИС «Академик Иоффе» была проведена подробная гидрологическая съемка желоба Святой Анны и прилегающего района континентального склона (до 83° с.ш.). Измерения на 55 станциях позволили подробно описать трехмерную структуру процессов трансформации и перемешивания фрамовских и баренцевоморских водных масс. Были получены оценки на интенсивность теплообмена между водными массами в желобе Святой Анны и рассчитан вертикальный поток тепла от атлантических вод в слой сезонного термоклина. Для подтверждения генезиса и скорости трансформации исследуемых водных масс на полигоне на различных горизонтах было отобрано около 250 проб воды для изотопного анализа.
В желобе Святой Анны был проведен сбор мезо- и макропланктона с целью количественной оценки интенсивности проникновения видов-индикаторов баренцевоморских и атлантических вод в арктические акватории. Было показано, что вертикальное распределение зоопланктона в этом регионе соответствует фрамовской и баренцевоморской водным массам, выделенным по гидрологическим показателям. Сравнительная оценка современного состояния планктонных сообществ в этом районе необходима для понимания влияния климатических процессов на изменение структуры планктонных сообществ арктического бассейна. Полученные данные позволят впервые после работ середины 90-х годов оценить тенденции в изменении этой структуры. Также в желобе Святой Анны и прилегающих акваториях были проведены многочисленные ловы микропластика для оценки интенсивности его переноса в Северный Ледовитый океан ветвями атлантических вод – предположительно основного источника микропластика в Арктике. Полученные результаты позволят более детально понять распределение микропластика в поверхностном слое и проследить вклад атлантических вод в транспорт микропластика в этом районе.
На протяжении всей экспедиции проводились измерения состояния морской поверхности, используя судовой радар, калибруемый высокоточным волномерным буем. Основной целью работ является создание автоматической системы наблюдения за морским волнением с помощью стандартного навигационного оборудования. Результатом станет универсальная система, которую потенциально можно будет установить на любое судно и тем самым увеличить количество полных наблюдений за состоянием морской поверхности.
После завершения работ в жёлобе Святой Анны НИС «Академик Иоффе» направится в Калининград. Оставшееся время до конца рейса будет направлено на продолжение научно-образовательной программы. Помимо приобретения практических навыков студенты Плавучего университета, перейдут к совместному с научными руководителями анализу полученных данных, оформлению научных текстов и презентации результатов на внутренних отчётных семинарах. Научную программу продолжат попутные наблюдения характеристик облачности над океаном и характеристик ветрового волнения. В рамках этой части научной программы исследуются не только типичные для Арктики и Северной Атлантики распределения типов облаков. Решается важнейшая задача климатологии облачности и ветрового волнения – оценка ошибок наблюдателя относительно параметров облачного покрытия и характеристик волнения. До настоящего момента, согласно российским и международным руководящим документам по наблюдениям, показания наблюдателя считаются априори верными и не подвергаются сомнению. Однако до сих пор не опубликовано исследований, которые бы показали, насколько сильно может ошибаться профессиональный наблюдатель. Как следствие, нет понимания, насколько велика неопределенность климатических трендов в характеристиках облачности и ветрового волнения, равно как и климатических прогнозов, основанных на таких многолетних трендах. За счет участия сразу многих студентов в экспедиции открывается уникальная, недоступная прежде возможность оценить такие ошибки, сравнивая результаты сразу нескольких обученных наблюдателей.
