В конце декабря 2014 года Норвегия отправит в плавание научно-исследовательское судно «Лансе», чтобы вморозить его в морской лед Арктики и таким способом изучить ледовый и океанографический режимы, экосистему и процессы в атмосфере по пути следования. Руководит экспедицией Норвежский полярный институт, расположенный в Тромсе, откуда и отправится судно. Особенность экспедиции в том, что судно будет дрейфовать в однолетних морских льдах.
Вся история исследований в Арктике была связана с изучением многолетних (паковых) морских льдов — их динамики, экологической среды, на основе этих знаний базируются современные представления о процессах в морском льду, с их учетом построены многие климатические модели. Последние три десятка лет площадь многолетних льдов сильно сократилась, и на смену им пришли однолетние льды. Данных по молодым льдам еще мало, и поэтому ученые взялись восполнить этот пробел и организовали проект Norwegian Young Sea ICE Cruise (N-ICE2015), который продлится до конца июля 2015 года. В нем примут участие 19 организаций, включая российский ААНИИ (Арктический и антарктический научно-исследовательский институт).
За подробностями об экспедиции Научная Россия обратилась к сотруднику научной группы океанографии и морского льда Норвежского полярного института Алексею Павлову, в прошлом выпускнику географического факультета СПбГУ, кандидату географических наук. Он примет участие в экспедиции в мае–июне 2015 года.
Алексей Павлов пояснил, что в начале января судно «Лансе» достигнет архипелага Шпицберген и постарается уйти как можно дальше на север, насколько позволят льды. Исследователям нужно найти большую льдину, размером в несколько сотен метров. В нее вмерзнет судно, и ученые разобьют на ней лагерь.
Предполагается, что течения понесут льды вместе с «Лансе» в юго-западном направлении через пролив Фрама в Атлантику. В конце марта судно должно освободиться ото льдов, и тогда в начале апреля его снова приведут в район к северу от Шпицбергена, вморозят и повторят дрейф. В перерыве между дрейфами судно дозаправят, сменят экипаж, научные группы.
Маловероятно, что судно потеряется. Ученые промониторили по спутниковым данным путь дрейфа морского льда из предполагаемой точки старта последние десять лет. В девяти случаях из десяти лед двигался в пролив Фрама, и только один раз застопорился из-за аномальной циркуляции в атмосфере. В случае чего, «Лансе» всегда сможет включить двигатели и сменить курс. Гораздо больше проблем могут доставить так называемые волны зыби, которые распространяются подо льдом из-за шторма, случившегося где-нибудь в сотне километрах от места дрейфа. Волны зыби могут разрушить льдину, где будет разбит лагерь полярников.
N-ICE2015 — междисциплинарный проект, состоящий из шести рабочих тематических групп. Алексей Павлов будет заниматься оптическими свойствами морского льда и снега, как они взаимодействует с солнечной радиацией, а также оптическими свойствами воды, чтобы понять, что происходит с солнечным светом подо льдом.
Морской лед
Морской лед — это важнейшая часть арктической системы, регулирующей климат на планете. Вот почему ученые круглый год внимательно следят за площадью и состоянием ледяного покрова Северного ледовитого океана. Морской лед участвует в обмене энергией между солнцем, атмосферой и океаном, в балансе парниковых газов, поэтому его учитывают в климатических моделях. Наиболее известный пример роли морского льда — обратная связь между альбедо его поверхности и ускорением таяния льда.
Осенью 2012 года сокращение объема морского льда в Арктике достигло исторического максимума за период регулярных наблюдений с искусственных спутников Земли с 1979 года. Потери идут за счет многолетнего морского льда, который покрывал большую часть арктического морского бассейна, а теперь стремительно исчезает. Многолетний лед переживает лето, за счет него большая часть Северного ледовитого океана круглый год была покрыта льдами. Такой лед способен не таять несколько лет и нарастить толщину более трех метров, причем с каждым годом он все больше опресняется.
Алексей Павлов рассказал, что в прежние времена однолетний морской лед образовывался в основном в шельфовых морях, теперь же его площадь преобладает над многолетним льдом. Особенно много старого льда потеряли Чукотское и Берингово моря. Фактически многолетний морской лед остался только в центральной и канадской частях Северного ледовитого океана. В недавнем обзоре международного коллектива ученых с участием российских исследователей сказано, что в целом ледовое покрытие Арктики стало тоньше на 40% за последние десятилетия.
Процессы потери Арктикой многолетнего льда и замена его на однолетний заботит ученых, потому что свидетельствует о потеплении климата, и пока нет полной ясности, как это отразится на погоде и жизни в регионе.
В экспедиции N-ICE2015 будут прицельно изучать, как формируется и развивается однолетний морской лед, как он взаимодействует с солнечной радиацией. Известно, что молодой лед отражает меньше солнечной радиации, чем многолетний лед. Это означает, что верхний слой океана подо льдом получает на больше солнечной энергии, что приводит к более сильному прогреву воды подо льдом, что в свою очередь, ускоряет таяние льда.
Однолетний морской лед — сезонная система, обновляемая каждый год. Он более соленый, чем многолетний, и более тонкий — его толщина достигает одного-полутора метров. Если на мощных многолетних льдах можно поставить полярную станцию и дрейфовать несколько лет, как это обычно делают российские исследователи, то дрейф в однолетних льдах на судне — гораздо более безопасный способ их изучения.
Экосистема
Помимо морского льда ученые будут изучать его экосистему, которая отличается от экосистемы многолетних льдов. Однолетний морской лед более ровный сверху и снизу, поэтому под ним живет меньше ракообразных, полярной трески и других организмов, которые ищут, где прятаться от хищников или кормиться. Водоросли, служащие кормовой базой для многих арктических видов, тоже меняют свой жизненный цикл из-за возрастания температуры воды. Смена ледовой обстановки вынуждает менять привычки птиц, тюленей и белых медведей. Морские чайки и другие птицы из-за сокращения льда совершают более дальние перелеты в поисках пищи. Но когда энергию, затраченную на перелет, не компенсирует энергия от добычи, они мигрируют. Напротив, ареал охоты касаток расширяется из-за распространения однолетних льдов. Касатки не могут охотиться подо льдом, им нужно дышать воздухом, поэтому они охотятся в полыньях — а их теперь больше, чем раньше.
Пролив Фрама
Пролив Фрама, где будет дрейфовать судно «Лансе», расположен между Гренландией и архипелагом Шпицберген. Это единственный глубоководный пролив, соединяющий Северный ледовитый океан с Атлантическим. Как рассказал Алексей Павлов, это важный район с точки зрения экспорта морского льда и пресной воды из Арктики. Он никогда не замерзает, но его западная часть всегда полна льда. По проливу Фрама проходит трансполярный дрейф, то есть морской лед, образующийся на шельфе Восточно-Сибирского моря, моря Лаптевых, дрейфует в сторону пролива Фрама и попадает через него в Атлантику. Наблюдая за льдом, выносимым из Северного Ледовитого океана в пролив Фрама, можно увидеть признаки изменений, которые происходят в наших российских полярных морях и в центре Арктики. Пример такого наблюдения содержится в статье Алексея Павлова, которую на днях приняли к публикации в Journal of Marine Systems. Он и его соавторы считает, что в будущем, — если потепление Арктики продолжится, — у поверхностных вод в западной части пролива Фрама изменяться оптические свойства, что повлияет на перераспределение солнечного света в воде и окажет влияние на морскую экосистему региона.
Пролив Фрама примечателен тем, что в нем распространяются два вида поверхностных течений — теплые воды Атлантики и холодные арктические воды. Благодаря им пролив разделен на две части, как улица с двусторонним движением. В восточной части течет западно-шпицбергенское течение, ветвь Гольфстрима, которая направляется на север вдоль шельфа Шпицбергена, огибает его и уходит на восток в Северный ледовитый океан. В западной части пролива — движение в обратную сторону. Там восточно-гренландское течение выносит из Арктики большое количество морского льда в Атлантику. На широте Шпицбергена (78-79 градусов с.ш.) западная часть пролива всегда покрыта дрейфующими льдами, идущими с высокой скоростью — десятки километров в день. В проливе еще происходит рециркуляция вод Гольфстрима, то есть не все они уходят в Арктику, часть остается в проливе и совершает там круговороты. Все это делает пролив Фрама очень динамичной системой.
Пролив Фрама назван в честь судна, которое дрейфовало в знаменитой экспедиции Фритьофа Нансена. Это был первый специально организованный дрейф во льдах с научными целями. Судно «Фрам» было деревянным, его построили специально для полярной экспедиции. Оно отправилось в 1893 году из моря Лаптевых, а освободилось ото льда летом 1896 года к северу от Шпицбергена. «Фрам» вернулся в Норвегию целый и с полной командой на борту, за исключением Нансена и Йохансена, которые покинули судно в поисках Северного полюса и вернулись за месяц до прибытия в Норвегию своего судна. Во время экспедиции Нансен получил подтверждение гипотезы трансполярного дрейфа.
Судно «Лансе»
Судно «Лансе» построили в 1978 году для рыболовецких целей, но через несколько лет его переделали под гидрографическое судно. В 1994 году «Лансе» перешел к Норвежскому полярному институту, где до 2000 года оно служило как береговое охранное судно в Баренцевом море. Длина судна 60 метров, водоизмещение 2370 тонн, дизельные двигатели. На борту судна устроены различные лаборатории для океанографических и биологических исследований.
Собранные во время экспедиции данные будут доступны всем заинтересованным ученым через базы данных Норвежского полярного института. Аналогичная база экспедиции SHEBA (выполненной почти два десятилетия назад) существует для многолетних льдов, и послужила основой для сотен научных публикаций по теме морского льда, океанографии, атмосферы и климата Арктики.
Источник фото: 123rf.com
