Крупнейшее событие в исследованиях высокоширотной Арктики – экспедиция «Арктика-2007»

И. М. Ашик, С. Б. Балясников, В. Т. Соколов

Высокоширотная экспедиция «Арктика-2007» на борту научно-экспедиционного судна «Академик Федоров», организованная Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом Росгидромета, не имеет аналогов по масштабам исследований высокоширотной Арктики с использованием судна. Экспедиция выполнялась в рамках мероприятий и проектов Международного полярного года 2007/2008, оперативно-производственных и научных задач Росгидромета в Арктике.

Последние десятилетия в природных условиях Арктики произошли значительные изменения. В Арктике стало отмечаться значительное увеличение частоты прохождения и интенсивности циклонов, что привело в итоге к повышению температуры воздуха и увеличению количества осадков. На фоне этого потепления чаще стала проявляться экстремальность погодных явлений: увеличиваются максимумы и минимумы температуры, более часто происходят резкие перепады температуры и давления воздуха, увеличивается количество выпадений осадков, чаще наблюдаются штормовые ветры. Экстремальное усиление циклонической составляющей циркуляции атмосферы в высоких широтах и повышение температуры воздуха привело к уменьшению толщины льда и сокращению площади арктических льдов, которое в то же время сопровождалось экстремальными межгодовыми колебаниями ледовитости в различных районах Северного Ледовитого океана (СЛО). Изменения климата вызвали существенные изменения в термохалинной структуре вод Арктического бассейна и арктических морей. С 1987-1989 гг. началось повышение температуры вод, проникающих из Атлантики в СЛО. В отдельных районах температура воды значительно превысила значения зафиксированные за весь исторический с 1887 г. период наблюдений. Произошла трансформация распределения распресненных вод, как в арктических морях, так и в Арктическом бассейне, отмечаются изменения в циркуляции вод.

Наблюдающиеся изменения в Арктике требуют переоценки существующих взглядов на арктические природные процессы и возможности деятельности человека за Северным Полярным кругом.

Основной научной целью Программы высокоширотной экспедиции «Арктика-2007» являлось получение комплексной информации, основанной на данных прямых наблюдений и измерений, о состоянии природной среды высокоширотной Арктики и процессах, в ней протекающих.


Маршрут экспедиции «Арктика-2007»

Главные задачи экспедиции на борту НЭС «Академик Федоров» были следующими:

  • получение новых данных о гидрометеорологических процессах в климатически активных районах Арктического бассейна СЛО и арктических морей;
  • оценка их взаимодействия с Северо-Европейским бассейном СЛО, Атлантическим и Тихим океанами;
  • получение данных о составе осадков и глубинном геологическом строении дна Арктического бассейна СЛО, материкового склона и строении окраинных желобов;
  • диагностика состояния популяций морских птиц и млекопитающих высокоширотных островов и акваторий Российской Арктики.

Общее количество специалистов, работавших в экспедиции, составило 58 человек, из них 25 человек работали на протяжении всего арктического рейса НЭС «Академик Федоров», остальные 33 человека принимали участие в выполнении его отдельных этапов. В экспедиции были представлены 13 российских и 2 зарубежные научно-исследовательские организации.

Экспедиция «Арктика-2007» включала в себя пять этапов: на первом этапе (10 – 24 июля) НЭС «Академик Федоров» (капитан М.С. Калошин) совершило переход из Санкт-Петербурга в Балтийск, где на борт судна были погружены глубоководные обитаемые аппараты (ГОА) «Мир-1» и «Мир-2» и обслуживающий их персонал из числа сотрудников Института океанологии РАН. После этого в п. Киль на борт судна были погружены автоматизированные измерительные комплексы, предназначенные для последующей установки на дрейфующих льдах Арктического бассейна. Затем, обогнув Скандинавию, судно прибыло в порт Мурманск, где на его борт поднялся Морской отряд экспедиции, состоявший преимущественно из сотрудников ААНИИ.

Второй этап экспедиции (25 июля – 7 августа) был связан с работой на борту НЭС «Академик Федоров» Высокоширотной арктической глубоководной экспедиции (ВАГЭ) Руководил экспедицией специальный представитель президента России по вопросам МПГ 2007/08, президент Ассоциации полярников России, доктор географических наук А.Н. Чилингаров. Пройдя через восточную часть Баренцева моря, судно вышло в район к северо-востоку от арх. Земля Франца-Иосифа, где 29 июля было осуществлено пробное погружение ГОА «Мир». После успешного завершения спусков НЭС «Академик Федоров» под проводкой атомного ледокола «Россия» направилось к Северному полюсу и 1 августа достигло его. 2 августа 2007 года ГОА «Мир-1» и «Мир-2» впервые в истории полярных исследований совершили погружение в точке географического Северного полюса и установили на дне Государственный флаг РФ. 7 августа произошла встреча НЭС «Академик Федоров» с НИС «Академик Мстислав Келдыш». ГОА «Мир» были перегружены на борт НИС, и была осуществлена ротация части экспедиционного состава. Главным результатом работы ВАГЭ стало реальное доказательство возможности работы глубоководных обитаемых аппаратов в суровых условиях высоких широт. Проведенные спуски позволили отработать технику погружения и всплытия ГОА при наличии ледяного покрова и низких температур воды и воздуха.

Основным содержанием третьего этапа экспедиции (8-28 августа) стало выполнение широкомасштабных комплексных исследований природной среды высокоширотной Арктики. В этот период были выполнены исследования в районе материкового склона морей Карского и Лаптевых, проведены работы в районе желобов Святой Анны и Воронина, в проливе Шокальского, осуществлены геологические и орнитологические исследования на островах арх. Земли Франца-Иосифа, Северной Земли, о. Ушакова. На завершающей фазе этапа (22-23 августа) были выполнены работы по эвакуации станции «Ледовая база», дрейфовавшей в Арктическом бассейне СЛО на протяжении двух месяцев. 28 августа НЭС «Академик Федоров» прибыло в п. Тикси, где на борт судна прибыл основной состав дрейфующей станции «Северный полюс-35».

Главной задачей четвертого этапа экспедиции (29 августа – 25 сентября) стал поиск ледяного поля для организации дрейфующей станции СП-35 и работы по ее строительству. НЭС «Академик Федоров» осуществило переход из п. Тикси через восточную часть м. Лаптевых, северную часть морей Восточно-Сибирского и Чукотского в район к северу от о. Врангеля. Так как обследование ледяных полей, первоначально намеченных для высадки дрейфующей станции, показало их полную непригодность для этой цели, судно под проводкой а/л «Россия» продолжило поиски льдины далее к востоку. Однако и в этих районах подходящих ледяных полей обнаружено не было. Поиск, в процессе которого был обследован ледяной покров на площади 311 тыс. кв. км, завершился 18 сентября, когда в точке с координатами 81° 26’ с.ш. и 103° 02’ в.д. было обнаружено ледяное поле, признанное годным для размещения на нем лагеря дрейфующей станции СП-35. 21 сентября работы по выгрузке оборудования станции были закончены, и НЭС «Академик Федоров» взяло курс на Мурманск, куда прибыло 25 сентября и где личный состав экспедиции покинул борт судна.

На завершающем пятом этапе экспедиции НЭС «Академик Федоров» совершило переход из Мурманска в Санкт-Петербург, прибыв в порт приписки 3 октября.

За период рейса судно прошло 14 447 миль, в том числе 4 925 миль в тяжелых арктических льдах.

В ходе работ экспедиции «Артика-2007» получены научные результаты, позволяющие качественно и количественно оценить состояние природной среды Арктики начала XXI века и уточнить существующие представления о механизмах их формирования. На акватории Арктического бассейна СЛО и арктических морей было выполнено 243 зондирования водных масс, из них: 96 глубоководных судовых океанографических станций с отбором проб воды для последующих гидрохимических определений, 47 океанографических станций со льда, 100 станций с борта судна обрывными зондами.

В ходе гидрохимических исследований выполнено: 861 определений силикатов, 861 определений фосфатов, 853 определений кислорода, 263 определений pH, отобрано 263 пробы для последующего определения общей щелочности.

Предварительный анализ полученных данных позволяет утверждать, что по сравнению с 2004-2005 гг. в западной части Арктического бассейна СЛО выросла температура ядра атлантических вод, а толщина слоя возросла на 100-150 м преимущественно за счет увеличения глубины распространения атлантических вод. В восточной части Арктического бассейна СЛО существенных изменений в состоянии атлантических вод не зафиксировано. Практически повсеместно отмечается значительное распреснение поверхностного слоя, связанное, очевидно, с интенсивным таянием ледяного покрова, ростом количества атмосферных осадков и увеличением стока рек, впадающих в СЛО. Необходимо отметить, что летом 2007 г. произошло очищение ото льда огромных акваторий арктических морей и Арктического бассейна СЛО, в результате чего поверхностный слой вод на севере Восточно-Сибирского и Чукотского морей, районах обычно покрытых ледяным покровом, прогрелся до 5-7°С. Таким образом, в арктических морях и на значительной части Арктического бассейна СЛО значительно увеличился теплозапас, что не может не оказать в будущем влияния как на гидрологические, так и ледовые условия этих акваторий.

Трансарктический маршрут НЭС «Академик Федоров» позволил получить информацию о пространственно-временном распределении и изменчивости газового состава атмосферы на обширных участках акватории Северного Ледовитого океана в период летнего таяния. Была отмечена значительная пространственная и временная изменчивость этих элементов.

На борту судна были проведены уникальные наблюдения по оценке концентрации озона в приледном слое. Были выявлены два максимума в концентрациях озона. Концентрация озона в этом слое в Арктике связана с характеристиками приземного аэрозоля, а последние (распределение по размерам частиц, массовая концентрация, элементный состав) тесно связаны с физико-механическими преобразованиями морского льда и, прежде всего, процессами сжатия и торошения. Именно эти процессы отмечались в период движения судна, соответствующего первому максимуму концентрации озона в сплошных льдах приполюсного района. Поскольку в период движения судна во льдах, отвечающему второму максимуму, эти процессы не фиксировались, то, вероятно, этот максимум следует отнести на счет естественных колебаний, обусловленных физико-географическими или метеорологическими факторами.

В период нахождения судна в районах, покрытых льдом, велась визуальная и инструментальная фиксация параметров льда, два телеметрических комплекса осуществляли измерения толщины льда и регистрации общей ледовой обстановки по курсу движения судна. Во время трех кратковременных вертолетных высадок на островах архипелагов Земля Франца-Иосифа и Северная Земля были проведены обследования территорий вблизи мест посадки вертолета с целью документации мерзлотных процессов в зонах, освободившихся в недавнем прошлом от ледникового покрова. Выполнение морских и сухопутных геологических исследований на акватории Карского моря, моря Лаптевых, архипелагах Земля Франца-Иосифа и Северная Земля осуществлялось объединенной группой из сотрудников Полярной морской геологоразведочной экспедиции (ПМГРЭ) и Всероссийского научно-исследовательского института геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология). В ходе геологических работ на островах архипелага Земли Франца-Иосифа были обследованы выходы горных пород с задачей уточнения их состава и возраста. В ходе облета острова Ушакова, в значительной степени закрытого ледником установлено, что ледник имеет тенденцию к распаду на части. На острове Октябрьская революция (Северная Земля) с различной степенью детальности изучены выходы горных пород, геологическое положение и возраст которых оставались на сегодня неясными. В ходе исследований уточнены строение и масштабы проявлений некоторых полезных ископаемых: олова, железа, фосфора, редкоземельных металлов, поделочных и самоцветных камней. Выявлены также многочисленные факты, свидетельствующие об активном и широком движении крупных ледниковых масс в геологическом прошлом.

Морские геологические исследования экспедиции были сосредоточены на поднятии Менделеева, на континентальном склоне в районе архипелага Северная Земля, во внешней зоне шельфа морей Баренцева, Карского и Лаптевых. В ходе работ выполнено 18 геологических станций, из них в 10 точках для донного пробоотбора использовалась грунтовая труба длиной 4 м и в 8 точках – дночерпатель. Таким образом, получены новые результаты по стратиграфии отложений на дне Северного Ледовитого океана, континентального склона и шельфа морей Баренцева, Карского, Лаптевых и Восточно-Сибирского.

В ходе выполнения биологических работ было обследовано 12 островов архипелагов Земля Франца-Иосифа и Северная Земля, совершены вертолетные облеты. Острова Ламон (арх. ЗФИ), Шмидта и Комсомолец, а также посещенные точки о. Октябрьской Революции (арх. Северная Земля) с орнитологической точки зрения были обследованы впервые. Всего на островах и непосредственно в прибрежной зоне зарегистрировано 16 видов птиц, для 8 доказано гнездование. На Земле Франца-Иосифа найдены крупнейшие из известных на архипелаге колонии полярных крачек с приблизительной численностью до 100 – 200 пар. По проекту «Белая чайка» получены уникальные материалы по распространению, численности и продуктивности вида на значительной части российского ареала. Найдены новые гнездовые колонии вида на островах Рудольфа и Комсомолец, и, предположительно, на о. Вильчека. Документально подтверждено наличие колонии на о. Шмидта, ранее известной по опросным сведениям из туристических круизов. Проверено состояние известных колоний на островах Ева-Лив и Домашний.

Систематические наблюдения за распределением и численностью морских птиц и млекопитающих (судовые учеты и аэровизуальные наблюдения) на большей части обследованной акватории проводились впервые. Всего на исследованных акваториях зарегистрировано 13 видов птиц, 5-6 видов морских млекопитающих и белый медведь. Наиболее северный характер пространственного распределения обнаружен среди птиц – у розовой чайки, а также моевки, среди млекопитающих – у кольчатой нерпы.

Собран гербарий растений и лишайников на арх. Земля Франца-Иосифа (о. Земля Вильчека, побережье зал. Ермак) и Северная Земля (о. Октябрьской Революции, мысы Массивный и Некрасова); всего более 80 гербарных образцов лишайников и более 30 экземпляров растений. Составлены краткие геоботанические описания растительных сообществ в местах сбора, выполнено фотографирование характерных растительных сообществ и отдельных видов растений. Ботанические сборы и наблюдения в указанных местах были выполнены впервые.

В течение всего рейса на борту судна непрерывно велись работы по определению глубин и рельефа дна СЛО, а также работы по испытанию радионавигационного оборудования. Протяженность выполненного маршрутного промера глубин составила 5 300 линейных километров, было выполнено 120 отдельных промеров глубин в акватории арктических морей и Арктического бассейна СЛО, в том числе на участках, не изученных или мало изученных в гидрографическом отношении. Были выявлены особенности работы исследовательских эхолотов при плавании во льдах и выработаны рекомендации для выполнения гидрографических исследований в ледовых условиях.

Совместно со специалистами Вудсхоллского океанографического института (США) и Университета им. Пьера и Марии Кюри (Франция) на льду было установлено 5 дрейфующих профилографов водных масс (ITP), 3 дрейфующих измерителя толщины снега и льда (IMB) и 6 буев определения координат места системы АРГОС для определения динамики льда. Информация с дрейфующих измерительных комплексов оперативно передается по спутниковым каналам связи в центры сбора информации и представляется пользователям средствами Internet.

В значительной степени успешное выполнение научных программ экспедиции «Арктика-2007» стало возможным в результате своевременного и высококачественного гидрометеорологического обеспечения плавания судна непосредственно на борту судна.

В подготовке, организации и проведении высокоширотной арктической экспедиции, осуществлявшей работы в рамках Международного полярного года 2007/2008 приняли участие сотни специалистов и ученых ААНИИ Росгидромета, представители организаций и институтов других министерств и ведомств. Полученные в процессе экспедиции материалы натурных наблюдений являются существенным вкладом России в реализацию программы исследования полярных областей планеты и позволят значительно уточнить представления о современных проявлениях в изменении арктического климата и его потенциальном влиянии на жизнедеятельность человека и биосферу в Арктике.

Перейти к содержанию № 4(22) 2007

 

№ 4(22), 2007
Освоение океана и шельфа