13 сентября 2024

96-й рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш»

96-й рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш» – 10-я экспедиция по программе «Европейская Арктика – 2024: геологическая летопись изменений среды и климата»

 

С 25 июля по 31 августа 2024 года проводилась десятая экспедиция по программе морских исследований ИО РАН в Европейской Арктике, то есть в Баренцевом море и акваториях прилегающих соседних морей. Баренцево море – ключевой регион глобального океанического конвейера, процессы в котором определяют климат и условия окружающей среды в Европе, во всем «арктическом средиземноморье» и Северном полушарии, в целом. Так, в экспедиции исследовалась роль осадочного вещества взаимодействующих геосфер (гидросфера, атмосфера, литосфера, биосфера) в осадкообразовании в Европейской Арктике под влиянием контакта полярной и атлантической воды и разгружающихся метан-содержащих флюидов на дне. Продолжился климатический мониторинг с использованием заякоренных буйковых автономных станций: автоматических глубоководных седиментационных обсерваторий (АГОС), разработанных в Лаборатории физико-геологических исследований имени А.П. Лисицына, и метеобуя (буя погоды или гидрометеорологической обсерватории) Лаборатории взаимодействия океана и атмосферы и мониторинга климатических изменений. Исследования в экспедиции проводились для решения важнейших задач национальной климатической политики по созданию интегрированной системы мониторинга климатических изменений и климатически активных веществ в рамках ВИП ГЗ и ФНТП [Гулев, 2023; Решетников, 2023], а также целого ряда дискуссионных научных проблем, решаемых в рамках 15-и тем государственных заданий и 6-и проектов Российского научного фонда. Несмотря на многолетнюю историю изучения полярных морей, многие разделы океанологии Арктики до настоящего времени остаются малоисследованными, а другие  направления научных исследований основополагающих явлений в Северном Ледовитом океане только развиваются.

В рейсе выполнены 183 комплексные океанологические станции и пройдено 5 377 морских миль с попутными измерениями течений, характеристик поверхностного слоя воды и параметров атмосферы. Экспедиционные работы проводились в северной части шельфа и на северном континентальном склоне Баренцева моря, на шельфе Северного Шпицбергена, в северной части шельфа Карского моря, на Южно-Карского шельфе и в Печорском море. В ходе рейса выполнено 13 океанологических разрезов, где расстояние между станциями варьировало от 2–3 до 10–15 морских миль. Работы на 11-и разрезах, пересекающих краевые шельфовые желоба-троги Франц-Виктория, Квитойя, Святой Анны и Воронина, а также крупную Восточно-Баренцевоморскую впадину, проводились, прежде всего, для исследования характеристик трансформированной североатлантической воды, поступающей на Западно-Арктический шельф Евразии и влияния теплой и соленой воды атлантического происхождения на процессы осадкообразования в высоких широтах. Работы на разрезе на Южно-Карском шельфе, включающем 7 мини-разрезов в пределах Приямальского полигона, а также на разрезе в Печорском море выполнялись для исследования влияния холодных разгружающихся флюидов углеводородных газов на дне, сопряженных с процессами деградации многолетнемерзлых пород, на современные условия осадкообразования и процессы осадконакопления. Известно [Лисицын, 2014], что процессы осадконакопления и преобразования органического вещества в Арктике тесно связаны с изменением климата на Земле и с формированием полезных ископаемых. Исследуя процессы осадконакопления, мы сможем восстановить климатические события прошлых геологических эпох, понять климатические изменения в настоящем и научиться прогнозировать климат будущего с высокой степенью достоверности.

001

Карта маршрута (желтая линия) и станций (красные пунсоны) 96-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш»,
июль–август 2024 г. Составитель: в.н.с. А.А. Клювиткин.
Точка метеобуя показана розовым кружком; станции АГОС – желтыми треугольниками.

Научный коллектив экспедиции – это многодисциплинарная сборная страны, объединенная решением общих междисциплинарных научных задач на борту судна: 67 специалистов, аспирантов и студентов из ИО РАН и его филиалов в г. Архангельске и г. Геленджике, а также из Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН (г. Москва), Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН (г. Томск), Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (г. Москва), ФИЦ «Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН» (г. Севастополь), Геологического института РАН (г. Москва), Географического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (г. Москва) и Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (г. Москва).

002

Коллектив экспедиции на борту НИС «Академик Мстислав Келдыш».

В центре со спасательным кругом – капитан судна Ю.Н. Горбач, встретивший в экспедиции свой 30-летний юбилей работы капитаном на флагмане научного флота. Фото Ю.А. Штабкина.

Национальная система мониторинга климатических изменений гидрофизических и биогеохимических характеристик, а также потоков энергии и потоков климатически активных веществ, таких как парниковые газы, атмосферный аэрозоль и черный углерод, будет создана на основе использования буев, морских обсерваторий и судовых наблюдений [Гулев, 2023]. Таким образом, наши морские экспедиционные исследования включали три основных направления работ:

  • краткосрочная постановка метеобуя;
  • три краткосрочные постановки АГОС;
  • 183 станции и более 5 000 морских миль судовых многодисциплинарных наблюдений.

Комплексные исследования на основе использования буев и морских обсерваторий

Успешно выполнены постановка и подъем метеобуя ИО РАН – гидрометеорологической морской обсерватории модели Daowan DW070205, которая представляет собой конструкцию (плавучесть) диаметром 2,3 м и длиной 4,2 м, поддерживающей мачту с установленными датчиками и леерным ограждением на палубном настиле в верхней части, и хвостовик с закрепленным оборудованием, составляющий нижнюю металлическую часть буя. Суммарная масса метеобуя составляет около тонны. Метеобуй ИО РАН, оснащенный научным оборудованием для измерения метеорологических и океанологических параметров, был установлен в северо-восточной части Баренцева моря на глубине 160 м и удерживался на месте провисающим тросом, соединённым с подповерхностной якорной цепью. Установленная комплексная обсерватория проработала в автономном режиме около двух недель до срока запланированного подъема, передавая данные измерений в Институт в режиме реального времени. Полученный в экспедиции уникальный опыт работы с гидрометеорологической обсерваторией станет важным этапом в развитии национальной системы климатического мониторинга.

003

Подъем метеобуя на палубу судна после двухнедельной работы в море.
Фото М.И. Силакова.

Участники экспедиции уже более 20 лет успешно применяют АГОС в арктических и субарктических морях (ИО РАН). В рейсе выполнены три краткосрочные постановки усовершенствованных заякоренных АГОС с притопленным буем и акустическим размыкателем для изучения вертикальных потоков осадочного вещества и условий среды с помощью седиментационных ловушек, измерителей течений и регистраторов параметров водной толщи (температуры, солености, растворенного кислорода, мутности, флюоресценции и др.). Установка АГОС в Европейской Арктике является традиционной обязательной частью научной программы наших экспедиционных исследований и стала частью национальной системы климатического мониторинга.

004

Подъем АГОС на баке судна после недельной работы в море.
Фото Н.В. Козиной.

Многодисциплинарные исследования на основе судовых наблюдений

Преимущество наших экспедиций – это, прежде всего, комплексность проводимых исследований, применение системного и геосферного подходов, а также воспроизводимость научных методов.

В 96-м рейсе особое внимание уделялось изучению метеопараметров, аэрозольных характеристик (включая сажевые частицы), газового состава атмосферы (метана, углекислого газа, водяного пара, озона), потоков метана и углекислого газа на границе вода–атмосфера, концентрации растворенных метана и углекислого газа в воде и осадках. На борту судна непрерывно работали аэрозольная станция ИОА СО РАН и газоаналитический комплекс ИФА РАН, ИОА СО РАН и ИО РАН. Измерения потоков метана и углекислого газа камерным методом (прямые измерения на границе раздела фаз вода–воздух) проводились во время стоянки судна на 118 станциях. Метеорологические данные будут использоваться при построении обратных траекторий воздушных масс для выявления источников дальнего переноса загрязненного воздуха с материка, а также при оценке потоков метана расчетным методом на границе океана и атмосферы по маршруту судна.

Для исследования природных источников парниковых газов (прежде всего, метана) на арктическом шельфе было выполнено изучение концентрации растворенных газов в воде и осадках (ИО РАН и ГЕОХИ РАН), в первую очередь, в районах разгрузки глубинных флюидов на дне, таких как микропросачивание, холодные метановые сипы, покмарки, бугры пучения и газовые трубы. Исследование вертикального распределения молекулярного газового состава и изотопного состава углерода метана и углекислого газа в осадочной толще (ГЕОХИ РАН) позволит получить необходимую информацию о происхождении газов и их роли в эмиссии парниковых газов на арктическом шельфе.

Новым направлением нашей экспедиционной программы стали исследования бентосных беспозвоночных животных в районах разгрузки метан-содержащих флюидов (ИО РАН). Изучены донные сообщества районов метановых выходов, а также получен уникальный материал для биогеографических исследований по вертикальной зональности арктического бассейна и в зоне взаимодействия атлантического и арктического географических элементов фауны на основе сбора проб и анализа фото- и видеоизображений поверхности дна высокого разрешения.

Гидрооптические исследования включали непрерывные измерения параметров поверхностного слоя воды (прозрачности, концентрации окрашенного органического вещества, интенсивности флуоресценции хлорофилла «а» и др.), палубные измерения интенсивности солнечного света и измерения на станциях прозрачности, свойств проникающего в море и выходящего света, интенсивности флуоресценции хлорофилла «а» и температуры (ИО РАН). Изучена пространственная изменчивость биооптических характеристик для верификации региональных спутниковых алгоритмов характеристик поверхности моря и получения знаний о свойствах морской воды.

Изучена структура водных масс (плотностная термохалинная стратификация) с помощью судового зондирующего комплекса. Получены данные о направлении и скорости течений с помощью судового измерителя течений (SADCP) и комплекса измерителей течений (ADCP и инклинометры) на заякоренных АГОС. Выявлены сезонные особенности распространения североатлантических вод, их модификация и взаимодействие с арктическими водами в краевых желобах-трогах и других критически важных районах Европейской Арктики. Полученные материалы позволят исследовать трансформацию североатлантической водной массы при движении вдоль континентального склона от пролива Фрама и ее поступлении на арктический шельф. Поскольку именно с усилением влияния атлантической воды в Баренцевом море и Евразийском бассейне связывают сокращение площади и толщины морского льда в Арктике.

Гидрохимические исследования с оценкой продуктивности вод – это неотъемлемая часть комплексных океанологических исследований. Показано, что образование первичной продукции в исследованных водах в первую очередь лимитировал растворенный кремний. Влияние Обь-Енисейской воды в тонком поверхностном слое море на Южно-Карском шельфе прослеживалось по уменьшению солености и щелочности и, наоборот, повышенной концентрации растворенного кремния (ИО РАН, ВНИРО).

Комплексное изучение взвеси – одна из ключевых задач нашей программы исследований, которая реализуется с помощью четырех независимых методов: лазерная дифракция, кондуктометрический, нефелометрический и фильтрация под вакуумом (ИО РАН). Изучение фитопигментов в составе взвеси позволяет оценить вклад лабильного органического вещества. Наибольшие концентрации хлорофилла «а» наблюдались на Южно-Карском шельфе, где фиксировалось распреснение поверхностного слоя воды и повышенные концентрации растворенного кремния. Одновременное измерение различных свойств взвеси разными методами имеет практическую ценность, что неоднократно было продемонстрировано в наших работах.

Выполнялось изучение фито-, мезо- и макропланктона (ИО РАН, ФИЦ ИнБЮМ РАН). Эффект сокращения льда на продуктивность экосистем неоднозначен и все еще недостаточно знаний и наблюдений, чтобы предсказывать поведение экосистемы при климатических сдвигах. Будут изучены численность, биомасса и состав фитопланктона в зависимости от океанологических и гидрометеорологических условий. Дана оценка трофности вод с помощью биохимических методов определения АТФ. Получены уникальные данные о биолюминесценции светящихся планктонных организмов: см. ФИЦ ИнБЮМ (ibss-ras.ru).

Изучение углеводородов в поверхностном микрослое, воде, льду и осадках выполнялось для определения их происхождения – природного или антропогенного, чтобы дать оценку загрязненности акваторий нефтью и нефтепродуктами (ИО РАН). Изучены состав и распределение флуоресцирующего растворенного органического вещества (флуорофоров) в водной толще и иловой воде (ИО РАН). Установлены высокие содержания лабильного низкомолеклярного растворенного органического вещества в тонком поверхностном слое осадков в районах разгрузки метан-содержащих флюидов.

Для исследования роли атлантической воды в климатических событиях переходного периода от позднего плейстоцена к голоцену собран уникальный материал по осадконакоплению и палеоокеанологии краевых желобов-трогов. Изучен мелководный контуритовый дрифт позднеплейстоцен–голоценового возраста на Южно-Карском шельфе, что позволит установить возраст возникновения придонных течений в этой акватории шельфа. Вскрытая осадочная толща подтвердила высокую газонасыщенность осадков, что связано с активной дегазацией недр, характерной для морских нефтегазоносных провинций шельфа (ИО РАН).

Исследована Приямальская часть Южно-Карского шельфа и восточная часть Печорского моря вблизи пролива Карские ворота, где субаквальные многолетнемерзлые породы образуют прерывистые и островные покровы. Колонками вскрыты газонасыщенные осадки холодных метановых сипов и бугров пучения, связанных с деградацией постилающих мерзлых пород (ИО РАН).

Материалы, полученные в Европейской Арктике, существенно дополнят базу данных, необходимую для верификации климатических моделей, и внесут важный вклад в комплексное решение задач национальной климатической политики.

Научный состав экспедиции сердечно поздравляет капитана Ю.Н. Горбача с замечательным 30-летним юбилеем работы капитаном на флагмане научного флота! Экспедиция благодарит всех членов экипажа НИС «Академик Мстислав Келдыш» за практическую помощь в проведении исследований и вклад в реализацию научной программы рейса. Участники экспедиции благодарят капитана и экипаж судна за особое внимание, реальное содействие и эффективную помощь в выполнении исследований с применением буев и морских обсерваторий.

Начальник экспедиции М.Д. Кравчишина

 

Автоматиченские глубоководные седиментационные обсерватории

View the embedded image gallery online at:
https://ocean.ru/index.php/vse-novosti/item/3200-96-j-rejs-nis-akademik-mstislav-keldysh#sigProIda191fe913e

Метеобуй - гидрометеорологическая морская обсерватория

View the embedded image gallery online at:
https://ocean.ru/index.php/vse-novosti/item/3200-96-j-rejs-nis-akademik-mstislav-keldysh#sigProIdb33855e67f

Палубные работы

View the embedded image gallery online at:
https://ocean.ru/index.php/vse-novosti/item/3200-96-j-rejs-nis-akademik-mstislav-keldysh#sigProId629e96b94a

Работы в судовых лабораториях

View the embedded image gallery online at:
https://ocean.ru/index.php/vse-novosti/item/3200-96-j-rejs-nis-akademik-mstislav-keldysh#sigProIde3661d4963

Использованы фотографии А.А. Клювиткина, А.В. Гаврикова, Е.А. Новичковой, М.И. Силакова, Ю.А. Штабкина, О.Н. Лукьяновой, А.Н. Дроздовой, Н.В. Козиной, В.А. Швед, Д.И. Глуховца и М.Д. Кравчишиной.

______________________

Экспедиция проведена при финансовой поддержке Минобрнауки России в соответствии с планом морских экспедиционных исследований на научно-исследовательских судах организаций, подведомственных Министерству науки и высшего образования РФ на 2024 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 (№№ тем FMWE-2024-0020, FMWE-2023-0002, FMWE-2024-0017, FMWE-2024-0015, FMWE-2024-0022, FMWE-2024-0024, FMWE-2024-0021, FMWE-2024-0018, FMWE-2024-0016, FMWE-2024-0019, FMWE-2024-0023, FMWE-2022-0002);
  • государственное задание ИФА РАН (тема № FMWR-2022-0010);
  • государственное задание ИОА СО РАН (тема № FWRU-2021-0007);
  • государственное задание ФИЦ ИнБЮМ РАН (тема № FNNZ-2024-0034);
  • гранты Российского научного фонда №№ 20-17-00157-П (ИО РАН, руководитель Кравчишина М.Д.), 21-17-00235 (ИО РАН, руководитель Матуль А.Г.), 23-77-30001 (ИО РАН, руководитель Гулев С.К.), 21-77-20025 (ИОА СО РАН, руководитель Сакерин С.М.), 23-27-00296 (ГЕОХИ РАН, руководитель Севастьянов В.С.), 20-17-00200 (ИФА РАН, руководитель Голицын Г.С.).
Теги

Похожие материалы (по тегу)

Наверх
Top

 

TPL_A4JOOMLA-WINTERLAKE-FREE_FOOTER_LINK_TEXT