Экспедиция поможет создать систему мониторинга климатических изменений и прогнозировать климат Арктики
24 января 2024 г.
В ходе арктической экспедиции российские учёные получили уникальную информацию о рассеянном осадочном веществе, нанесли на карту новый объект, обнаружили редчайший минерал икаит и достигли множество других, не менее важных научных результатов. О впервые проведённых исследованиях и уже полученных данных рассказала к. г.-м. н. М. Д. Кравчишина, начальник экспедиции и руководитель лаборатории физико-геологических исследований им. А. П. Лисицына Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН.
Экспедиция «Европейская Арктика – 2023: геологическая летопись изменений среды и климата» состоялась с 8 ноября по 7 декабря 2023 года в Баренцевом, Печорском море и Байдарацкой губе Карского моря. Научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» прошло ~4 000 морских миль. Участники реализовали многодисциплинарные исследования системы «донные осадки – водная толща – приводный слой атмосферы» в западной части Российской Арктики. Результаты послужат, в частности, созданию системы мониторинга климатических изменений.
Целью экспедиции стало исследование условий и процессов палео- и современной седиментации с позиций системного подхода на Западно-Арктическом шельфе Евразии. Изучалось влияние контакта холодной полярной и теплой атлантической воды, роль термогенных процессов, региональные особенности эмиссии метана и современных климатических изменений, а также региональные палеоклиматические реконструкции в среднем и позднем плейстоцене–голоцене.
В результате исследований были 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. Эти данные помогут разработать обоснованный прогноз климата и социально-экономического развития региона.
М. Д. Кравчишина подробно рассказала о предварительных данных экспедиции.
Впервые в Баренцевом море и Байдарацкой губе Карского моря была 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.
Учёные впервые детально исследовали структуру 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.
Была 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) были 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.
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.
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 аденозинтрифосфорной кислоты – показателя 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.
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 тысяч лет назад.
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.
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». Научный коллектив включал специалистов ИО РАН и его филиалов, ИОА СО РАН, ИФА РАН, ФИЦ ИнБЮМ РАН, ГЕОХИ РАН, МГУ имени М. В. Ломоносова, РГГУ имени Серго Орджоникидзе.
Источник: ИО РАН.
Метки: ГЕОХИ РАН, ИО РАН, СО РАН, ИФА РАН, ФИЦ ИнБЮМ РАН