Языки

Арктический лёд с первых его дней до последних

Researchers drill into the ice near RV Lance during the N-ICE test cruise in February 2014.
Учёные отбирают ледяной керн для измерения температуры и солёности у борта «Лансе» во время пробного выхода в рамках экспедиции N-ICE в феврале 2014 года

Весной 2015 года первые лучи полярного солнца озарят группу учёных, дрейфующих на «Лансе» – в прошлом первоклассном судне для промысла тюленя, а теперь научно-исследовательском.

Location

Международная команда учёных на борту корабля будет воочию наблюдать, как пробуждается Арктика, при этом инструменты будут нацелены не просто на объекты дикой природы, но на самый важный из них – морской лёд. 

«Лёд сам по себе стал другим. Это новая, иная система, – рассказывает BarentsObserver’у Харальд Стеен из Полярного института (Норвегия). – В течение зимы мы будем исследовать лёд, а когда вернётся солнце, мы будем наблюдать пробуждение арктической экосистемы».

Стеен руководит проектом под кодовым названием N-ICE2015 (Norwegian Young Sea Ice Cruise, «Норвежский круиз по изучению молодого льда»). Учёные из Полярного института, Университета г. Берген, Метеорологичеcкого института  (Норвегия), Университета штата Колорадо и десятка других научных организаций будут заниматься изучением динамики арктического льда на борту судна «Лансе». Научно-исследовательское судно выйдет в море в конце декабря 2014 года и будет вморожено в лёд в районе к северу от Северо-Восточной Земли (архипелаг Шпицберген), чтобы дрейфовать с ледовым полем всю зиму. Выбор пал на «Лансе» потому, что это судно выдерживает соответствующие нагрузки. 

Dr. Harald Steen

Dr. Harald Steen, leader of the N-ICE2015 project and the Norwegian Polar Institute’s Centre for Ice, Climate and Environment (ICE).

Учёные работают над созданием более адекватной модели морского льда, состоящего  сегодня, главным образом, из однолетнего льда при снижении процента многолетнего. Многолетний лёд не исчезает летом, продолжает намерзать и со временем становится толще. В однолетнем льду выше содержание соли, он быстрее тает, он более плоский и сверху, и снизу.  

В докладе Стеена говорится, что в сентябре 2012 года в Арктике был зарегистрирован исторический минимум ледового покрова, о его стремительном сокращении говорят научные организации по всему миру. Чтобы понять, какие последствия обещает убыль арктического льда в будущем для глобального климата и экосистем, учёные сначала должны определить, в каком состоянии находится ледовый покров в настоящее время. 

«Центральной почти для всех аспектов науки об арктической системе является проблема прогнозирования перемен арктического климата на ближайшие 100 лет и далее», – писал американский учёный Дональд Перович в статье об экспедиции SHEBA 1997 года. Как и в случае с N-ICE2015, тогда проводилось исследование ледового покрова у побережья Канады с упором на характеристики морского льда и его роль для климата и окружающей среды.   

Однако исследования многолетнего льда необходимо дополнить новыми работами, говорит Стеен, поскольку многолетний лёд исчезает. Сегодня арктические льды – система сезонная, «однолетняя», которая воссоздаётся каждый год и стаивает на 13 см в месяц быстрее, чем многолетние льды. Для построения достоверной картины необходимы новые модели. 

«В наших климатических моделях за основу взят многолетний лёд, – рассказывает Стеен  BarentsObserver’у – Нам необходимо параметризовать энергетику нового, однолетнего режима».

Морской лёд отражает солнечный свет, при этом однолетний лёд отражает на 10% меньше. Половина этой энергии поглощается самим льдом, другая поступает в нижерасположенные слои воды. Из-за повышенного поглощения формируются более крупные лужи талой воды, которые служат ловушками для солнечной энергии, проводящими её в толщу льда. 

На плоской нижней поверхности льда меньше биотопов для ракообразных, полярной трески и других организмов, в норме находящих здесь пропитание или укрывающихся от хищников. В ходе экспедиции будет сделана оценка изменений в цветении водорослей подо льдом. Повышение температуры, к примеру, может дать водорослям иные сигналы о временных рамках цветения и изменить их естественный цикл.   

Отступление ледового покрова отражается и на чайках, тюленях, белых медведях. Чайкам приходится преодолевать более значительное расстояние, чтобы найти пищу, с достижением определённого предела энергозатраты уже не соответствуют поступлению энергии с пищей, которую они могут найти, и в результате им приходиться переселяться.  Если осенью лёд намерзает позже, а его граница отдаляется, могут уйти белые медведи, говорит Стеен. 

Турбулентный океан

The drift trajectory of «Fram» in yellow and the projected drift trajectory of «RV Lance» in red starting north of Svalbard.

Экспедиция N-ICE будет изучать не только ледовые условия и их влияние на жизнь животных, но и поступлении энергии из океана в атмосферу, а также турбулентное перемешивание воды в океане. Сто с лишним лет назад Фритьоф Нансен предоставил ставшему легендарным «Фраму» (в честь которого назван научный центр в Тромсё) вмёрзнуть в лёд к северу от Шпицбергена. Экспедиция получила информацию о подводных течениях в арктическом бассейне. Стеен и другие участники N-ICE будут изучать переток энергии с тёплыми водами Атлантики, поступающими в Северный Ледовитый океан в том же районе. 

«Когда вода арктических морей смешивается с солёной, более плотной водой Атлантики, возникающие при этом турбулентные потоки выносят тёплую воду к поверхности. В сочетании с турбулентностью, обусловленной дрейфующим льдом, эти силы могут поднять на поверхность тёплую воду из Атлантики с глубины 200 метров», – рассказывает Стеен.

Пол Додд, физический океанолог Центра исследований льда, климата и экосистем Полярного института, будет заниматься в рамках N-ICE изучением температуры, солёности и давления воды под слоем льда, а также будет отбирать пробы воды для химического анализа, что позволит выяснить, откуда она поступает. 

«Я пытаюсь установить, сколько в Северном Ледовитом океане пресной воды, сколько её дают различные источники – реки Сибири, Америки, атмосферные осадки, таяние снега, приток через Берингов пролив и, конечно, таяние морского льда, – рассказал он в электронном письме BarentsObserver’у. – Вполне вероятно, что в разные моменты в различных местах поступает разное количество пресной воды, в зависимости от атмосферной и океанической циркуляции в Арктике». 

Работы по изучению однолетнего льда уже проводились, но N-ICE2015 будет самой масштабной на сегодня экспедицией подобной направленности, отмечает Стеен. Наблюдения атмосферы, морского льда и океана будут проводиться на протяжении шести месяцев – с момента, когда свежий лёд только начинает образовываться, до июльского пика таяния. 

«Часть работ будет проводиться с использованием новейших дистанционно управляемых подводных аппаратов и беспилотных летательных аппаратов. Когда «Лансе» будет дрейфовать с ледовой массой, окружающее поле послужит в качестве точки привязки для учёных, занимающихся дистанционным зондированием со спутников или самолётов», – говорится в рабочей программе экспедиции. Проект это «драгоценная возможность для научных исследований, которые редко проводились в таком районе и в такое время года».

Планируется накопить необходимые данные о новом режиме однолетнего льда и о жизни экосистемы, зависящей от морского льда, за шестимесячный период. Некоторая часть этих данных будет доступна в режиме реального времени. 

«Экспедиция N-ICE будет изучать энергетику льда от формирования в середине зимы до таяния в летний период, с первых дней до последних, – говорит Стеен. – Как лёд перемещается и как себя ведёт – важная информация и для судоходства, и для создания моделей дрейфа ледовых полей, дающих ключ к состоянию Арктики в будущем».