93-й рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш»

23 января 2024

93-й рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш»

Версия для печати

93-й рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш»: исследование системы «донные осадки – водная толща – приводный слой атмосферы» в сезон активного развития осенне-зимней конвекции на Западно-Арктическом шельфе Евразии

C 8 ноября по 7 декабря 2023 года в 93-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» в Баренцевом море, Печорском море и Байдарацкой губе Карского моря выполнены многодисциплинарные исследования в экспедиции «Европейская Арктика – 2023: геологическая летопись изменений среды и климата».

Экспедиция проводилась ИО РАН по теме многолетней программы исследований – «Роль осадочного вещества взаимодействующих геосфер в осадкообразовании в Европейской Арктике и Субарктике под влиянием контакта полярной и атлантической воды и разгружающихся флюидов на дне; исследование региональных особенностей эмиссии метана и климатических изменений» под руководством М.Д.Кравчишиной (начальник экспедиции), А.А.Клювиткина и А.Н.Новигатского (заместители начальника экспедиции). Научный коллектив, объединенный общими задачами на борту судна, включал 45 специалистов, аспирантов и студентов из ИО РАН и его филиалов (Москва, Калининград, Архангельск и Геленджик), ИОА СО РАН (Томск), ИФА РАН (Москва), МГУ имени М.В. Ломоносова (Москва), ФИЦ ИнБЮМ РАН (Севастополь), РГГУ имени Серго Орджоникидзе (МГРИ, Москва) и ГЕОХИ РАН (Москва).

Коллектив экспедиции «Европейская Арктика – 2023: геологическая летопись изменений среды и климата», полуденные сумерки 6 декабря 2023 года, юг Баренцева моря. Фото Ю.А. Штабкина

Исследования выполнялись в рамках утвержденных планов НИР ИО РАН, планов НИР других сотрудничающих организаций, грантов Российского научного фонда и согласно Распоряжению Правительства РФ от 29 октября 2022 г. № 3240-р по созданию системы мониторинга климатических изменений.

В экспедиции пройдено ~4 000 морских миль с непрерывными исследованиями по маршруту судна и выполнено 124 комплексных океанологических станций.

Цель экспедиции «Европейская Арктика – 2023» – исследование условий и процессов палео- и современной седиментации с позиций системного подхода на Западно-Арктическом шельфе Евразии: влияние контакта холодной полярной и теплой атлантической воды, роль термогенных процессов, региональные особенности эмиссии метана и современных климатических изменений, региональные палеоклиматические реконструкции в среднем и позднем плейстоцене–голоцене. Реализованы многодисциплинарные исследования системы «донные осадки – водная толща – приводный слой атмосферы» в западной части Российской Арктики, в том числе, для решения задач по созданию системы мониторинга климатических изменений.

Карта маршрута (желтая линия) и станций (красные кружки) экспедиции
«Европейская Арктика – 2023: геологическая летопись изменений среды и климата».
Батиметрическая основа – GEBCO. Желтым фоном показан ледяной покров
по данным сайта https://cryo.met.no. Автор А.А. Клювиткин

Получены уникальные данные о парниковых газах, аэрозолях, гидролого-гидрохимических условиях, биологических процессах, рассеянном осадочном веществе и других условиях седиментации в сезон полярной ночи и активного развития осенне-зимней термической конвекции. Оценены потоки вещества, парниковых газов и загрязнений для определения тенденций их изменения. Получено пять новых разрезов отложений на Западно-Арктическом шельфе Евразии, перспективных для детальной реконструкции осадконакопления и палеоклимата. Новые данные, в конечном итоге, послужат разработке обоснованного прогноза климата и социально-экономического развития региона. Предварительные научные результаты коллектива экспедиции по основным направлениям работ:

впервые в Баренцевом море и Байдарацкой губе Карского моря выполнена съемка концентрации и потоков основных парниковых газов (метана и углекислого газа) в системе «донные осадки – водная толща – приводный слой атмосферы» в сезон активного развития осенне-зимней конвекции. Фиксировался устойчивый сток углекислого газа на водную поверхность. Впервые с применением камерного метода измерения потоков газа на границе вода–атмосфера была зафиксирована эмиссия метана в атмосферу интенсивностью порядка нескольких сотен мкгСН₄м^-2·ч^-1 на обширной акватории Байдарацкой губы, достигающая единиц мгСН₄·м^-2·ч^-1 на Приямальском шельфе. Работы ИОА СО РАН, ИФА РАН и ИО РАН.
Впервые детально исследована структура Западно-Новоземельского течения на границе Баренцева и Карского морей. Выявлено слияние двух ветвей течения, переносящих теплую воду североатлантического происхождения, вблизи северной оконечности архипелага Новая Земля. Проведены инструментальные измерения течений, показавшие максимальную скорость до 70 см/с в направлении Карского моря и соответствие стрежней течений локальным максимумам температуры воды. Работы ИО РАН и МГУ имени М.В. Ломоносова.
Выполнена подробная гидрологическая съемка в центральной части Баренцева моря на меридиональном разрезе вдоль 39º в.д. в сезон активного развития осенне-зимней термической конвекции. Для различных форм рельефа дна (банки, впадины) выявлены различные стадии конвекции – от полностью однородных от поверхности до дна слоев, до сложных перемежающихся структур, в районах стрежней трех основных ветвей Нордкапского течения: северной, центральной и южной, а также Мурманского прибрежного течения. Работы ИО РАН и МГУ имени М.В. Ломоносова.
Вдоль маршрута экспедиции получены значения интенсивностей флуоресценции окрашенного растворенного органического вещества и хлорофилла, показателя ослабления света морской водой, а также температуры и солености воды на глубине 5 м. Для сезона полярной ночи характерна слабая изменчивость значений биооптических характеристик поверхностного слоя воды. Зарегистрирована надежная отрицательная корреляция солености воды и окрашенного растворенного органического вещества. Работы ИО РАН.
Получена уникальная информация о рассеянном осадочном веществе (аэрозоли, водная взвесь) и состоянии экосистем в период полярной ночи и осенне-зимней конвекции в условиях атлантификации Баренцева моря. Наблюдалась высокая прозрачность атмосферы с минимальным количеством выносов континентального аэрозоля, в том числе антропогенных частиц. Рассчитан зимний запас биогенных элементов в фотическом слое, и определены биогенные элементы, которые будут лимитировать образование первичной продукции в весенний период. Изучено влияние продолжительности сумерек, полярного сияния и лунного сияния на функционирование планктонных организмов на основе данных о численности, биомассе и продукции фито- и бактериопланктона, а также концентрации АТФ (аденозинтрифосфорная кислота – эфир аденозина, являющийся показателем метаболически активной биомассы микропланктона). Определены светящиеся виды макропланктона и изучены параметры их свечения: амплитуда, длительность сигнала, энергия. Собран и зафиксирован по специальной методике материал для изучения криофауны: сообществ микроскопических многоклеточных организмов живущих в толще льда. Работы ИО РАН, ИОА СО РАН, ФИЦ ИнБЮМ РАН и ФИЦ Биотехнологии РАН.
Получено пять новых разрезов отложений Карского, Печорского и Баренцева морей, анализ которых позволяет сделать детальную реконструкцию осадконакопления и природных систем на морской окраине российской Арктики за 10–15 тысяч лет. Наиболее перспективны для изучения разрезы из южной части Карского моря и Южно-Новоземельского желоба, где скорость осадконакопления достигает 35–50 см в 1000 лет. Изучение этих колонок даст новую информацию о региональном климатическом тренде в последние тысячелетия, чтобы улучшить понимание развития природной среды при современном глобальном потеплении. В колонке из контуритового дрифта Южно-Новоземельского желоба обнаружен редчайший минерал – икаит – гексагидрат карбоната кальция, который служит важным палеомаркером среды осадкообразования. В водной толще Печорского моря зафиксированы новые акустические аномалии, образованные выделением газа из осадочной толщи. Выполнены исследования ранее известных по материалам рейсов НИС «Николай Страхов» точек газопроявления. На северо-восточном склоне плато Литке (Баренцево море) закартирована новая структура, которую можно интерпретировать в качестве неактивного грязевого вулкана, разрушенного при выбросе газа вследствие снятия нагрузки после таяния ледника, существовавшего здесь 20 тыс. лет назад. Работы ИО РАН.
Изучены содержание и состав углеводородов (алифатических и полициклических ароматических) для определения их происхождения (природного или антропогенного) при переходе из поверхностного микрослоя воды в толщу воды, придонную воду и донные осадки в процессах седиментогенеза и раннего диагенеза. Показано концентрирование углеводородов в поверхностном микрослое во взвешенной форме. В районах разгрузки метан-содержащих флюидов концентрации липидов в осадках были повышенными, и происходило их увеличение вниз по разрезу осадочной толщи.
Отобраны количественные и качественные пробы донной фауны в местах разгрузки метан-содержащих флюидов из осадочных толщ. Организмов, облигатно связанных с восстановительными биотопами в пробах обнаружено не было. При этом собранный материал дает богатую информацию о фоновой фауне исследуемых районов, что создает необходимый фундамент для будущих прицельных исследований. Получена первая информация о бионакопительном потенциале донной фауны в исследуемых районах. Собран богатый материал по мейобентосу – наименее изученной размерной группе арктической фауны. Подготовленный материал для молекулярно-биологических исследований позволит расширить генетический банк данных по морской фауне. Исследуется видовая и количественная структура комплексов грибов в донных осадках. Работы ИО РАН и ФИЦ ИнБЮМ РАН

Научный состав экспедиции выражает благодарность капитану Ю.Н. Горбачу и всем членам экипажа НИС «Академик Мстислав Келдыш» за огромную помощь в проведении исследований в сезон сложных погодных условий. Экипаж сделал все возможное для выполнения научной программы экспедиции в напряженных условиях труда.

Начальник экспедиции М.Д. Кравчишина

Экспедиция проведена при финансовой поддержке Минобрнауки России в соответствии с планом экспедиционных исследований на научно-исследовательских судах организаций, подведомственных Министерству науки и высшего образования РФ на 2023 год в рамках госзадания «Обеспечение проведения научных исследований, а также экспериментальных разработок». Участие научного состава экспедиции поддержано государственными заданиями и грантами Российского научного фонда:

государственные задания ИО РАН (номера тем – FMWE-2021-0006, FMWE-2021-0016, FMWE-2021-0004, FMWE-2021-0001, FMWE-2021-0002, FMWE-2021-0008, FMWE-2021-0005, FMWE-2021-0009, FMWE-2021-0012, FMWE-2023-0002, FMWE-2021-0007, FMWE-2023-0001);
государственное задание ИОА СО РАН (номер темы – FWRU-2021-0007);
государственное задание ИФА РАН (номер темы – FMWR-2022-0010);
государственное задание ФИЦ ИнБЮМ РАН ((номера тем – 0556-2021-0003, 0556-2021-0002);
гранты Российского научного фонда №№ 20-17-00157-П (ИО РАН, руководитель Кравчишина М.Д.), 21-17-00235 (ИО РАН, руководитель Матуль А.Г.), 19-17-00234-П (ИО РАН, руководитель Немировская И.А.), 21-77-10059 (ИО РАН, руководитель Глуховец Д.И.), 21-77-20025 (ИОА СО РАН, руководитель Сакерин С.М.).

Сведения об экспедиции в СМИ: