В ИО РАН рассказали о ключевых океанологических исследованиях
22 ноября 2024 г.
20 ноября 2024 года состоялось совместное расширенное заседание Бюро Отделения наук о Земле РАН и Ученого совета Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН.
С приветственным словом выступили члены Президиума РАН академик-секретарь ОНЗ РАН академик РАН Н. С. Бортников и научный руководитель ИО РАН академик РАН Р. И. Нигматулин. «Мы высоко ценим работу института. Надеюсь, что научная сессия подтвердит высокий уровень исследований, проводимых в вашем институте», – отметил академик РАН Н. С. Бортников.
В рамках научной сессии прозвучал ряд докладов, в которых сотрудники ИО РАН осветили ключевые направления научных исследований института.
Временно исполняющий обязанности директора ИО РАН к.г.-м.н. В. П. Шевченко выступил с докладом «Институт океанологии им. П. П. Ширшова РАН сегодня». Миссией ИО РАН является всестороннее и комплексное изучение Мирового океана. Институт был создан в 1946 году на базе Лаборатории океанологии в системе Академии наук СССР. Сегодня коллектив института включает 1323 сотрудника, из них – 4 академика РАН и 6 членов-корреспондентов РАН. Флот под управлением ИО РАН насчитывает 6 научно-исследовательских судов.
Деятельность института включает такие направления, как физика океана, морская геология и геофизика, морская биология и экология. Изучаются взаимодействие океана и атмосферы, влияние океана на климат. Проводятся разработка и испытание новых технологий. Ученые занимаются исследованиями в стратегически значимых районах Мирового океана, изучают опасные природные явления, природные и техногенные катастрофы. Институт участвует в ряде программ государственного значения, таких как исследование экосистем, экологических рисков и георисков в российской Арктике по трассе Северного морского пути. Сотрудники осуществляют экспертную деятельность, создают базы данных и информационные ресурсы, занимаются образовательной, издательской, выставочной деятельностью.
В. П. Шевченко рассказал о составе, направлениях деятельности и достижениях отделений и филиалов института: Санкт-Петербургского и Каспийского филиалов в Санкт-Петербурге и Астрахани; Атлантического, Северо-Западного и Южного отделений ИО РАН в Калининграде, Архангельске и Геленджике. Докладчик привел информацию об Атлантической базе флота в Калининграде.
Автор доклада остановился на нескольких крупных достижениях института. В частности, была организована многолетняя мультидисциплинарная экспедиционная программа «Экосистемы морей сибирской Арктики» (научный руководитель – академик РАН М. В. Флинт). В программе приняли участие сотрудники 26 научных институтов РАН и исследовательских центров. «Суммарный маршрут 16 экспедиций – 69395 миль, что в 3 раза больше длины экватора», – рассказал докладчик. Целью программы стало получение новых данных для оценки текущего состояния и прогноза измерений морских арктических природных комплексов, их биологической продуктивности и роли в потоках вещества под воздействием современных климатических трендов, оценки взаимодействия в глобальной системе континент – Арктический бассейн и др. При активном участии научной группы под руководством академика РАН Л. И. Лобковского были построены геодинамические модели, которые помогли добиться положительного решения о расширении внешней границы континентального шельфа России в Северном Ледовитом океане.
Руководитель лаборатории взаимодействия океана и атмосферы и мониторинга климатических изменений член-корреспондент РАН, д.ф.-м.н. С. К. Гулёв раскрыл тему океана в российских климатических исследованиях.
Докладчик рассказал об особенностях океана. Это самый консервативный компонент климатической системы, способный аккумулировать избыток тепла. Он поглощает порядка 92% избыточного тепла, поступающего за счет антропогенной деятельности. Океан генерирует собственную изменчивость в масштабах от нескольких лет до нескольких десятилетий. Он является мощным поглотителем климатически активных газов, сопоставимым по интенсивности с сушей. Наконец, океан включает в себя окраинные и внутреннее моря, которые существенно модифицируют локальные климатические сигналы и газообмен.
Член-корреспондент РАН С. К. Гулев остановился на вопросе о том, что требуется российским климатическим исследованиям в сфере изучения океана. Согласно его утверждению, критически необходима междисциплинарная программа изучения долговременной динамики уровня Мирового океана. Она должна включать количественную оценку всех механизмов, определяющих эту динамику. Крайне важно получить несколько конфигураций глобальных моделей океана в высоком разрешении с возможностью интегрирования на длительные периоды. Требуется продолжить мониторинг процессов в субполярной Атлантике. Кроме того, нужны долговременная наблюдательная программа углеродного цикла в морях и создание блоков моделей биогеохимии, объединенных с моделями динамики океана и климата.
Исполняющий обязанности заместителя директора по научно-организационной работе член-корреспондент РАН, д.г.н. П. О. Завьялов рассказал о совместных исследованиях ИО РАН с институтами стран БРИКС.
Так, в рамках проекта PLUMPLAS совместно с Федеральным университетом Рио-Гранде (Бразилия) и Сямэньским университетом (Китай) проводилось картирование загрязнений пластиком морских акваторий в России, Бразилии и Китае. Исследовались распределение пластика в речных плюмах, а также обрастания на пластиковых субстратах. Была разработана методика автоматического обнаружения пластикового мусора.
Действующий проект PARADIGM включает разработку численной модели циркуляции океана и атмосферного воздействия Баренцева и Карского морей. Ученые проводят измерения в их ключевых районах. Исполнители проекта установили СТ-логгеры, приборы для измерения температуры и солености, в системы охлаждения коммерческих судах, работающих в Арктическом регионе. Это позволил значительно увеличить количество данных.
Член-корреспондент РАН П. О. Завьялов остановился на сотрудничестве ИО РАН с Китаем. В частности, совместно с Харбинским инженерным университетом при использовании беспилотных подводных аппаратов проводятся комплексные исследования мезофотической зоны океана – наименее изученной территории, на которую проникает до 10% света. Докладчик рассказал об исследованиях, проводимых со странами СНГ, таких как изучение Каспийского моря совместно с Казахстаном и Бразилией и озера Иссык-Куль – с Кыргызской Республикой. Докладчик также упомянул 6-ю встречу Рабочей группы БРИКС по сотрудничеству в океанической и полярной зонах исследований, которая состоялась в июне 2024 года в Мурманске.
Руководитель лаборатории гидрологических процессов д.ф.-м.н. Е. Г. Морозов выступил с докладом «Влияние глубинных течений на общую циркуляцию океана и климат».
Потоки Антарктической донной воды и их изменения оказывают влияние на циркуляцию и климат океана и Земли. Глубинные измерения дают важные данные для моделей общей циркуляции и климата.
Докладчик рассказал об исследованиях потоков донной воды в абиссальных каналах. В частности, в результате многолетних исследований потока донных вод был изучен канал Вима – проход глубиной 4700 м в Южной Атлантике, который является главным путем распространения Антарктической донной воды из Аргентинской котловины в Бразильскую.
Е. Г. Морозов рассказал также об исследованиях генерации внутренних приливных волн, которые отвечают за вертикальный перенос энергии в толще океана и перемешивание. Выяснилось, что основная генерация внутренних приливов происходит около подводных хребтов; ранее считалось, что это происходит на континентальных склонах. Было показало, что четверть энергии, которую теряет баротропный прилив, служит генерации внутренних приливных волн.
«Очень важно исследовать потоки глубинной воды, Антарктической донной воды и внутренние волны, которые поднимают этот поток воды вверх и обеспечивают трехмерную циркуляцию», – отметил автор доклада.
Исполняющая обязанности заместителя директора по геологическому направлению к.г.-м.н. М. Д. Кравчишина рассказала о седиментации в океане.
В настоящий момент Арктика переходит к новому состоянию климата. Баренцевоморский регион переживает современный период регионального потепления – перигляциала, аналога проявляющихся периодов потепления в голоцене. Существующих знаний недостаточно, чтобы предсказывать поведение арктических геосистем при климатических сдвигах.
«Нам сейчас необходимо набрать эти наблюдения и знания для того, чтобы уметь фиксировать этот отклик и современные изменения в Арктике», – сказала М. Д. Кравчишина.
С изменением климата на Земле тесно связаны процессы седиментации, а также раннего диагенеза – преобразования органического вещества в Арктике. М. Д. Кравчишина рассказала об исследованиях рассеянного осадочного вещества – геологической летописи изменений среды и климата. В рамках проекта ИО РАН были проведены седименто-биогеохимические исследования морей европейской части России. Исследуется эмиссия метана в атмосферу из осадочных толщ. Так, в 2022 году был проведен климатический эксперимент – синхронные исследования на судне и самолете-лаборатории. В его рамках были изучены динамичные потоки парниковых газов с шельфа Карского моря и различных ландшафтов Западной Сибири.
Исполняющий обязанности заместителя директора по физическому направлению к.ф.-м.н. В. В. Кременецкий совместно с руководителем лаборатории экспериментальной физики океана д.ф.-м.н. А. Г. Зацепиным представили доклад «Гидрофизический и карбоновый полигоны Института океанологии на Черном море».
Черноморский гидрофизический полигон ИО РАН был основан в 2012 году в районе Геленджика на базе Южного отделения ИО РАН. В 2021 году в районе Южного отделения создали Морской карбоновый полигон.
Основные задачи комплексного полигона – это проведение долговременных исследований и мониторинг шельфово-склоновой зоны Черного моря, оценка зависимости от климатических изменений и разработка наблюдательного сегмента системы оперативной океанографии прибрежной зоны моря. Для решения этих задач разрабатываются и внедряются методы и приборы для автоматического измерения различных параметров морской среды.
Докладчик рассказал о пространственной организации полигонов и о передовом оборудовании, разработанном в ИО РАН. В частности, сканирующий зонд-профилограф «Аквалог» позволяет вести непрерывные наблюдения за параметрами морской среды. Экспериментальный комплекс «Мезокосм» дает возможность проводить биологические и химические эксперменты под водой, в условиях естественной освещенности и температуры.
На полигонах проводятся комплексные наблюдения в сфере метеорологии, гидрофизики, химии, биологии, геологии, радиолокации и исследования парниковых газов. Оборудование позволяет получить ряды данных длительностью от нескольких минут до нескольких лет. Ученые проводят детальную оценку свойств морской среды, их долговременной изменчивости и связи с климатическими процессами. Благодаря исследованиям было обнаружено, что происходит ускорение осолонения и потепления верхней толщи вод Черного моря. В частности, это увеличивает риск появления видов вселенцев, что может повлиять на биоценоз. Также проводится оценка сезонной и короткопериодной изменчивости различных параметров. Исследуются процессы, определяющие перенос загрязнений и очистку прибрежных вод.
В. В. Кременецкий рассказал о климатических проектах, реализуемых на полигонах. Изучается возможность увеличения поглощения углерода морскими экосистемами. Разрабатывается методика корректировки параметров морской среды с целью массового развития водорослей кокколитофорид и увеличения объема секвестрации углекислого газа. Исследуются закономерности развития мидий и устриц для оценки перспективности использования марикультур для развития акваферм как технологии секвестрации.
Руководитель лаборатории гидролокации дна д.т.н. Н. А. Римский-Корсаков рассказал о работах института по исследованию источников экологических рисков, которые связаны с захоронениями радиоактивных отходов и опасных радиоактивных объектов. Порядка 87% (~17 тысяч объектов) всех российских морских захоронений подобных объектов расположено в Карском море.
Н. А. Римский-Корсаков рассказал о ряде исследований – в частности, об изучении наиболее опасной атомной подводной лодки К-27 в заливе Степового. В ее реакторах находится ядерное топливо с высоким обогащением, в котором содержится около 180 кг урана-235. Ее местоположение было точно определено с использованием гидролокационной аппаратуры. В частности, исследователи провели радиационное обследование лодки с использованием гамма-спектрометров серии РЭМ, установленных на телеуправляемых необитаемых подводных аппаратах. По информации на 2024 год, выхода радионуклидов не обнаружено, уровни γ-излучения не изменились и защитные барьеры целы.
Еще одним из примеров стала атомная подводная лодка Б-159 в Кольском заливе. Она представляет максимальную потенциальную опасность радиационного загрязнения. Активность отработавшего ядерного топлива в реакторах составляет около 5320 ТБк (~144 кКи) по оценке на 2012 год и превосходит активность всех других затопленных объектов. На лодке отсутствуют дополнительные защитные барьеры между топливом и морской средой. Рядом с местом захоронения находятся судоходные пути и районы рыбного промысла. Радиационное обследование Б-159 было проведено с помощью обитаемого подводного аппарата C-Explorer и гамма-спектрометра серии РЭМ. Выхода радионуклидов обнаружено не было.
Руководитель лаборатории палеоокеанологии д.г.-м.н. Е. В. Иванова в соавторстве с ведущим научным сотрудником лаборатории к.г.-м.н. Д. Г. Борисовым рассказали о глубоководных контуритах Атлантики.
Контуриты – это осадки, отложенные и переотложенные в результате длительного воздействия придонных течений, преобладающего над остальными процессами осадконакопления. Контуриты привлекают внимание исследователей, поскольку они широко распространены на океанском дне и являются архивами палеоокеанологических и палеоклиматических данных. Контуриты выступают в роли коллекторов и покрышек на месторождениях углеводородов. С контуритами также связаны и поля железомарганцевых конкреций. Интерес вызывает и то, что быстрое накопление осадков создает риск схода подводных оползней. Кроме того, современные контуриты – природные накопители микропластика.
Докладчик рассказал об исследованиях контуритов в разломе Чарли-Гиббс и глубоководных проходах Дискавери и Кейн, о работах в тропической и юго-западной Атлантике. В частности, на основе исследования донных осадков, полученных на контуритовом дрифте в разломе Кейн, была проведена реконструкция относительных вариаций скоростей придонных течений. Изучение же трансформных разломов тропической Атлантики показало, что происходит поставка осадочного материала из Амазонки в долину разлома Вима. Ученым впервые удалось найти контуритовые формы в восточной части долины разлома Вима, и это позволяет пересмотреть представления о накоплении осадков в регионе.
Руководитель лаборатории океанической ихтиофауны д.б.н. А. М. Орлов рассказал о биоразнообразии ихтиофауны Арктики и климате.
На ихтиофауну в Арктике влияют изменение температуры, наличие морского льда и соленость, а также присутствие пищи и пресс хищников, которые могут быть подвержены климатическим изменениям. В настоящий момент отмечается бореализация ихтиофауны Арктики – переход морских экосистем в более умеренное состояние. Популярные виды рыб начинают проникать в регион из Атлантики и Тихого океана. Происходит изменение видового состава арктической фауны, снижается численность некоторых аборигенных видов, меняется структура сообществ, происходит смена доминантных видов с арктических на бореальные, расширяется ареал инвазивных видов, увеличивается численность видов вселенцев, меняются пищевые связи.
В Арктике появился или расширил свой ареал видов, таких как синяя зубатка, окунь-клювач, гренландская акула, бентозема, тихоокеанская треска, черный палтус и минтай. Учетные донные траловые съемки показали, что в Чукотском море возрасли численность и биомасса основных промысловых видов рыб. Так, с 2010 по 2019 год численность сайки выросла с ~3155 до ~3524 млн экземпляров, а палтусовидной камбалы – с 42 до 783 млн экземпляров.
Одним из вероятных последствий потепления в Арктике является дальнейшее расширение ареалов бореальных видов рыб и появление новых элементов в ихтиофауне. Ожидается смыкание ареалов популяций черного палтуса и дальнейшее стирание генетических различий между особями атлантического и тихоокеанского происхождения. Допускается смыкание ареалов тихоокеанской и гренландской трески Gadus ogac. В Чукотском море становится возможен не только нерест, но и выживание потомства минтая.
Член-корреспондент РАН, д.т.н. А. А. Родионов рассказал о работах, которые ведутся в Санкт-Петербургском филиале ИО РАН по направлению «Фундаментальная и прикладная гидрофизика» и руководство которыми он осуществляет.
«Я хочу поблагодарить докладчиков за прекрасные доклады и, конечно, институт за прекрасные результаты», – отметил академик РАН Н. С. Бортников. Вице-президент РАН академик РАН С. М. Алдошин присоединился к высокой оценке деятельности института.
За научной сессией последовало рассмотрение текущих вопросов заседания Бюро ОНЗ РАН.
Корреспондент: Татьяна Кудрявцева.
Метки: ИО РАН, Бюро ОНЗ РАН, океанология