Предварительный отчет о ПАЛЭКС-2008

Основная цель проекта Панарктическая ледовая дрейфующая экспедиция (ПАЛЭКС), входящего в структуру российской федеральной программы по проведению МПГ, состоит в проведении измерений физических, химических и биологических параметров водной среды и морского льда в околополюсном районе Северного Ледовитого океана (СЛО). Ежегодно организуемая весной ледовая дрейфующая база «Барнео» на 89° с.ш. была использована как платформа для организации малогабаритных ледовых лагерей в период проведения ПАЛЭКС-2007, в которых выполнялись научные исследования (Бюллетень МПГ, июль 2007). Логистическая концепция таких наблюдений в околополюсном пространстве СЛО в апреле 2007 г. полностью оправдала себя и повторно была использована для организации мониторинга в апреле 2008 г.

Информация о проводившихся работах на льду регулярно отражалась в режиме on-line в дневнике экспедиции (www.paicex.ru), поэтому здесь не будем подробно останавливаться на деталях наблюдений, а обратим внимание на некоторые предварительные результаты, полученные за период дрейфа (рис. 1), и приведем сравнения с аналогичными результатами в ПАЛЭКС-2007.

Измерения толщины снега и льда проводили на мезомасштабном полигоне размером 10 х 10 км. Всего выполнено 202 измерения по направлениям: N, S, E, W от базового лагеря. Средняя толщина льда составила на разрезе длиной 13500 м с севера на юг 180 см, а на разрезе длиной 9000 м с востока на запад 183 см. Средняя толщина льда в 2007 и 2008 гг. приблизительно одинаковая: 178 и 182 см, а снега заметно различается – 26 и 6 см, соответственно. Группа льдов толщиной 160-200 см составляла в 2007 г. 67%, а в 2008 г. около 90% (рис.2). Обращает на себя внимание значительное увеличение встречаемости группы льдов 180-200 см с 38% в 2007 г. до 67% в 2008 г. и сокращение льдов толщиной более 240 см: если в 2007 г. из 133 наблюдений такие льды встречались 6 раз, то в 2008 г. из 202 наблюдений – один раз.

Для измерения вертикальных профилей температуры и солености в экспедиции использовались СTD датчики производства компании Sea-Bird Electronics (США). За период измерений с 03 по 20 апреля 2008 г было получено 62 CTD профиля в слое поверхность – нижняя граница промежуточных атлантических вод (0-750 м).
Пять профилей были выполнены до горизонта 2500 м, что позволило получить определенный объем информации и о донных водах приполюсного района Арктического бассейна.
На рис. 3 показано T/S распределение по данным SBE зондирования в водном столбе 0-600(800) м за один и тот же день (12 апреля) с разницей в один год.

С учетом известных фактов аномально высокого теплосодержания промежуточных вод этого района в период 1993 – 2003 годов, и возврата к характеристикам, близким к климатическим, в 2004-2005, можно предполагать, что новая крупномасштабная положительная тепловая аномалия из Атлантики уже второй год занимает приполюсной район Арктического бассейна.

Аномально высокий теплозапас промежуточных вод создает предпосылки для усиленного, в сравнении с климатическими характеристиками, всесезонного усиления передачи тепла от океана ко льду.

Гидрохимические наблюдения.

В период проведения полевых работ выполнены четыре батометрические станции. Пробы воды отбирали с помощью 2-л батометра Нискина в водном слое 0-300 м по горизонтам 5, 15, 50, 100, 200 и 300 м на предмет измерения концентраций минеральных форм кремния, фосфора и хлорофилла. Предварительный анализ данных, полученных по обработке проб, полученных 14 апреля, показывает, что значения концентраций кремния и фосфора возрастают с увеличением глубины (рис. 4). По сравнению с аналогичными наблюдениями в этом районе в 2007 г., концентрации и кремния, и фосфора вдвое выше в поверхностном слое 0-50-м; глубже значения концентраций и вертикальное распределение этих параметров приблизительно совпадают.

Выполнены четыре планктонные станции с 5 по 14 апреля. Вертикальные ловы выполнялись сетью Джеди с входным отверстием 37 см; скорость подъема сети 20 см/с. Горизонты и последовательность ловов: 50-0, 150-0 и 300-0. Выполнена обработка первой станции (5.04.2008). Всего идентифицировано 32 таксона, из которых по численности в слое 0-300 м доминируют Сalanus glacialis, C. hyperboreus, Metridia longa, Pseudocalanus minutus, Spinocalanus longicornis, Microcalanus pygmaeus, Oithona similes, Oncaea notopus. Фауна в слое 0-50 м бедна, как по видовому составу, так и по численности. Как и в 2007 г., в это время года в поверхностной арктической водной массе доминирует только один вид - Oithona similes, другие виды - Сalanus glacialis, Metridia longa, Microcalanus pygmaeus, Paraeuchaeta glacialis встречены здесь в единичных экземплярах. Криопелагическая фауна была также бедна: в пробе, собранной 3 апреля планктонным сачком во время водолазных работ на нижней поверхности льда было идентифицировано 27 экз. Oithona similes и 3 экз. ювенильных амфипод размером около 1.5-2.0 мм (предположительно Apherusa glacialis). Отмечено высокое сходство по численности и видовому составу зоопланктона и криопелагической фауны в сборах 2007 и 2008 гг.

Пробы для исследования видового разнообразия фитопланктона отбирали планктонной сеткой (размер ячеи 40 мкм) и 2-л батометром Нискина с 3 по 14 апреля. На данный момент просмотрены только одна проба сетного лова в слое 0-35 м и одна батометрическая проба с горизонта 5 м. В сетном лове, проведенном 3 апреля, не обнаружено ни одной клетки фитопланктона, а в батометрической пробе обнаружен только один вид Dinophisis norvegica (400 кл/л). Такая бедность флоры, вероятно, определяется тем, что она представлена зимней сукцессионной стадией, и сезонное весеннее развитие фитопланктона еще не началось.

Криобиологические исследования.

Ледовые керны на предмет криобиологического анализа отбирались кольцевым буром с внутренним диаметром кольца 180 мм. Керны отобраны по четырем направлениям света и удалении от базового лагеря на 4-5 км. Всего отобрано 4 керна толщиной 142, 184, 190 и 257 см. Величины солености в двух кернах толщиной 184 и 190 см соответствуют соленостям однолетнего льда и изменяются в пределах 5-8‰ в верхних слоях и уменьшаются к нижним, в то время как в ледовых кернах 2007 г. величины солености соответствовали распределению, характерного для многолетнего льда (рис. 5). Предварительный таксономический анализ показал, что ледовая флора представлена в основном диатомовыми водорослями (11 видов) и одним видом динофитовых, и крайне бедна по численности.

В вертикальном распределении водорослей выявлена любопытная особенность: виды, идентифицированные в верхних отделах льда, отсутствуют в нижних, и наоборот, а в средних отделах не выявлено ни одного вида. В интерстициальной фауне отмечен только один экземпляр коловраток (Rotatoria); другие типичные обитатели толщи льда, как нематоды и турбеллярии, не были обнаружены.

На удалении около 4 км от базового лагеря был выполнен отбор проб снега из шурфа по четырем направлениям: север, юг, запад, восток. Всего собрано 5 проб с 6 по 14 апреля. Пробы отбирались пластиковым совком в пластиковый 30-л бак вдали от снежных наносов. Мощность снежного покрова в шурфе по всем четырем направлениям невелика и составила 7 см. Поскольку снежные осадки редко выпадали в период наблюдений, то только одну репрезентативную пробу свежевыпавшего снега удалось отобрать в самом конце экспедиции, которую взяли на удалении и с подветренной стороны от базового лагеря во избежание антропогенного влияния. Седиментационные ловушки были установлены подо льдом 4 апреля в слое зимнего галоклина на 30 м и на горизонте 70 м (рис. 6). Подъем ловушек выполнен через одиннадцать дней. По предварительной визуальной оценке, седиментационный материал в ловушке с 30 м представлен в основном мелкими планктонными организмами, а минеральная составляющая отчетливо видна на горизонте 70 м.

Одной из основных задач, поставленной перед научным сообществом в период проведения МПГ, является: (1) оценка состояния полярных экосистем в условиях изменяющегося климата, и (2) разработка системы мониторинга и прогнозирования.

Выполненные исследования по проекту ПАЛЭКС показали, что получаемая информация о физических, химических и биологических характеристиках морского льда и контактирующих водных массах в околополюсном районе СЛО важна для оценки состояния системы «вода-лед» и динамики природных процессов в этом трудно доступном районе Арктики.

Вместе с тем, очевидно, что для прогнозирования эволюции этой системы в условиях изменяющегося климата одного, даже многофункционального наблюдения недостаточно для оценки динамики природных процессов.

Отсюда следует вывод о необходимости проведения регулярного мониторинга морского ледового покрова и водных масс в центральном Арктическом бассейне по единой научной программе с использованием единых методов полевых наблюдений, сбора и обработки собранных материалов, проведения стандартных синхронных измерений океанологических параметров, как это имело место в работе по проекту ПАЛЭКС в 2007-2008 гг.

Именно такой подход в проведении исследований в одном географическом районе и в одно и тоже время года может дать надежную информацию о реальном состоянии морского льда и водной среды и быть основой для прогнозирования эволюции этой системы в условиях изменяющегося климата в Арктике.

Мониторинг в околополюсном районе СЛО может и должен быть продолжен.

Научный руководитель проекта ПАЛЭКС
главный научный сотрудник ИО РАН,
доктор биологических наук
Почетный полярник
И.А. Мельников