Дневник экспедиции: страница 2

Днев­ни­ки меж­ду­на­род­ной арк­ти­че­ской экс­пе­ди­ции в моря Восточ­ной Арк­ти­ки и Кар­ское море на НИС Ака­де­мик Б. Пет­ров: в поис­ках отве­тов на гло­баль­ные вызо­вы.

Пер­вые два дня экс­пе­ди­ции были посвя­ще­ны мон­ти­ро­ва­нию и отлад­ке науч­но­го обо­ру­до­ва­ния общим весом око­ло 27 тонн, кото­рое было достав­ле­но в порт Мур­манск из Вла­ди­во­сто­ка, Южно-Саха­лин­ска и Моск­вы в 4х 20-футо­вых кон­тей­не­рах и 2х гру­зо­вых маши­нах. 

Пер­вы­ми были запу­ще­ны высо­ко­пре­ци­зи­он­ные лазер­ные спек­тро­мет­ры для реги­стра­ции кон­цен­тра­ции и пото­ков основ­ных пар­ни­ко­вых газов, СО2 и СН4, кото­рые еже­днев­но калиб­ру­ют­ся по меж­ду­на­род­ным газо­вым стан­дар­там, что необ­хо­ди­мо для оцен­ки кли­ма­ти­че­ской роли арк­ти­че­ских морей Рос­сий­ской Феде­ра­ции (РФ), и поз­во­лит исполь­зо­вать резуль­та­ты этих иссле­до­ва­ний для пуб­ли­ка­ции в миро­вых топ жур­на­лах. 

Ниже крат­ко изло­же­на стра­те­гия раз­ви­тия этих иссле­до­ва­ний, кото­рые были нача­ты на локаль­ном уровне кар­бо­но­во­го поли­го­на в при­бреж­ных водах ост­ро­ва Саха­лин и раз­вер­ну­ты на наци­о­наль­ный и гло­баль­ный уро­вень путем созда­ния Меж­ду­на­род­но­го Цен­тра даль­не­во­сточ­ных и арк­ти­че­ских морей им. адми­ра­ла С.О. Мака­ро­ва на науч­но-тех­но­ло­ги­че­ской осно­ве Саха­лин­Тех. Это поз­во­ли­ло объ­еди­нить интел­лек­ту­аль­ный и науч­но-тех­ни­че­ских потен­ци­ал уче­ных Лабо­ра­то­рии хими­ко-био­ло­ги­че­ских иссле­до­ва­ний Саха­лин­ско­го госу­дар­ствен­но­го уни­вер­си­те­та с при­гла­шен­ной коман­дой уче­ных миро­во­го уров­ня из всех реги­о­нов РФ под руко­вод­ством член-кор­ре­спон­ден­та РАН И.П. Семи­ле­то­ва – заве­ду­ю­ще­го Лабо­ра­то­ри­ей арк­ти­че­ских иссле­до­ва­ний Тихо­оке­ан­ско­го инсти­ту­та оке­а­но­ло­гии им. В.И. Ильи­че­ва РАН. Эта коман­да, начи­ная с 1990‑х годов, выпол­ни­ла 49 ком­плекс­ных экс­пе­ди­ций в моря Восточ­ной Арк­ти­ки и в Кар­ское море с целью выяв­ле­ния кли­ма­ти­че­ских и эко­ло­ги­че­ских послед­ствий обу­слов­лен­ных нару­ше­ни­ем цик­ла угле­ро­да обу­слов­лен­но­го моби­ли­за­ци­ей (вовле­че­ни­ем) в совре­мен­ный био­гео­хи­ми­че­ский цикл гигант­ско­го коли­че­ства древ­не­го угле­ро­да – ранее закон­сер­ви­ро­ван­но­го в под­вод­ной и назем­ной мерз­ло­те . (Кар­та-схе­ма выпол­нен­ных автор­ских экс­пе­ди­ций при­ве­де­на на Рис.1).




Кар­та-схе­ма автор­ских экс­пе­ди­ций и марш­ру­ты с дина­ми­че­ским мони­то­рин­гом пар­ни­ко­вых газов на аква­то­рии СМП

В соот­вет­ствии с Кли­ма­ти­че­ской про­грам­мой Саха­лин­ской обла­сти на пери­од на 2024–2025гг раз­ра­бо­та­ны основ­ные меро­при­я­тия низ­ко­уг­ле­род­но­го раз­ви­тия, адап­та­ции к изме­не­ни­ям кли­ма­та, и уста­нов­ле­ны кон­крет­ные пока­за­те­ли сни­же­ния выбро­сов и уве­ли­че­ния их погло­ще­ния. Ста­но­вит­ся оче­вид­ным, что для дости­же­ния угле­род­ной ней­траль­но­сти Саха­лин­ской обла­сти, и РФ‑в целом, крайне важ­но выпол­нить ком­плекс­ные иссле­до­ва­ния балан­са основ­ных пар­ни­ко­вых газов (дву­оки­си угле­ро­да (СО2) и мета­на (СН4)) не толь­ко на назем­ной, но и на мор­ской части РФ, вклю­чая при­бреж­ную и шель­фо­вую зону, где про­ис­хо­дит наи­бо­лее интен­сив­ная транс­фор­ма­ция мине­раль­но­го и орга­ни­че­ско­го веще­ства и энер­гии, что при­во­дит к изме­не­нию в цик­лах угле­ро­да (С) и всех био­ген­ных эле­мен­тов (основ­ные из кото­рых, N, P, Si), что явля­ет­ся осно­вой для фор­ми­ро­ва­ния био­гео­хи­ми­че­ско­го режи­ма вод на всех тро­фи­че­ских уров­нях и оцен­ки про­дук­тив­но­сти вод – одним из важ­ней­ших эко­ло­ги­че­ских и рыбо­про­мыс­ло­вых кри­те­ри­ев. 

В 2022–2023гг было пока­за­но, что раз­ви­тие мари­куль­ту­ры в при­бреж­ной зоне Охот­ско­го моря может стать эффек­тив­ным инстру­мен­том погло­ще­ния избы­точ­ной дву­оки­си угле­ро­да ( СО2) из атмо­сфе­ры. Одна­ко, для дости­же­ния угле­род­ной ней­траль­но­сти реги­о­на, в допол­не­ние к меро­при­я­ти­ям – направ­лен­ным на сни­же­ние антро­по­ген­но­го загряз­не­ния кли­ма­ти­че­ски актив­ны­ми при­ме­ся­ми (СО2 и др.), тре­бу­ют­ся зна­чи­тель­ные инве­сти­ции в созда­ние сети био-ферм. Поэто­му был выпол­нен кри­ти­че­ский ана­лиз миро­вых и наци­о­наль­ных тен­ден­ций в обла­сти адап­та­ции (adaptation) и смяг­че­ния (mitigation) послед­ствий кли­ма­ти­че­ских и эко­ло­ги­че­ских изме­не­ний обу­слов­лен­ных уси­ле­ни­ем пар­ни­ко­во­го эффек­та, в тер­ми­нах роста содер­жа­ния СО2 и СН4 в атмо­сфе­ре.

Нару­ше­ние балан­са в цик­ле угле­ро­да при­во­дит к:

1) погло­ще­нию атмо­сфер­но­го СО2 в авто­троф­ных био­гео­хи­ми­че­ских про­вин­ци­ях (АБП),

2) выде­ле­нию (эмис­сии) СО2 в гете­ро­троф­ных био­гео­хи­ми­че­ских про­вин­ци­ях (ГБП). Био­про­дук­тив­ность в АБП опре­де­ля­ет­ся доступ­но­стью све­та, основ­ных био­ген­ных макро‑, и мик­ро-ком­по­нен­тов, что свя­за­но с адвек­ци­ей и пере­ме­ши­ва­ни­ем раз­лич­ных вод­ных масс.

Био­про­дук­тив­ность в ГБП опре­де­ля­ет­ся теми же пара­мет­ра­ми, что и АБП, но с доми­ни­ру­ю­щим вли­я­ни­ем внеш­них фак­то­ров спо­соб­ных вызвать дис­ба­ланс в кар­бо­но­вой систе­ме (цик­ле угле­ро­да), к кото­рым в первую оче­редь отно­сят­ся реч­ной сток, и пото­ки назем­но­го эро­зи­он­но­го угле­ро­да. В отдель­ных мел­ко­вод­ных рай­о­нах, важ­ную роль, даже в АБП, может играть взму­чи­ва­ние вод и уве­ли­че­ние тол­щи­ны слоя нефе­ло­и­да, в кото­ром про­ис­хо­дят мик­ро­био­ло­ги­че­ские про­цес­сы типич­ные для ГБП, вклю­чая окис­ле­ние взве­шен­но­го ОВ до СО2.

Био­гео­хи­ми­че­ские иссле­до­ва­ния выпол­нен­ные в СахГУ в при­бреж­ных водах о. Саха­лин в 2022–2023гг пока­за­ли, что иссле­до­ва­ния, выпол­нен­ные в отдель­ных частях при­бреж­ных аква­то­рий, могут быть полез­ны на локаль­ном уровне, но недо­ста­точ­ны для выяв­ле­ния зако­но­мер­но­стей фор­ми­ро­ва­ния и дина­ми­ки био­про­дук­тив­но­сти вод, в кон­тек­сте выяв­ле­ния абсорб­ци­он­ной емко­сти иссле­ду­е­мых водо­е­мов отно­си­тель­но погло­ще­ния атмо­сфер­но­го СО2.

Для пони­ма­ния фун­да­мен­таль­ных зако­но­мер­но­стей в этих слож­ных, и пока недо­ста­точ­но изу­чен­ных, про­цес­сах, при под­держ­ке Губер­на­то­ра и Пра­ви­тель­ства Саха­лин­ской обла­сти, было при­ня­то реше­ние мас­шта­би­ро­вать иссле­до­ва­ния с выхо­дом на наци­о­наль­ный и миро­вой уро­вень: на систе­му суша-шельф-атмо­сфе­ра в даль­не­во­сточ­ных и арк­ти­че­ских морях, что необ­хо­ди­мо для обос­но­ва­ния вклю­че­ния аква­то­рии внут­рен­них морей (Охот­ское море) и арк­ти­че­ско­го шель­фа в реги­о­наль­ные кадаст­ры антро­по­ген­ных и при­род­ных выбро­сов и абсорб­ции пар­ни­ко­вых газов. Для дости­же­ния этих высо­ких целей необ­хо­ди­мо решить ряд вопро­сов свя­зан­ных с мето­до­ло­ги­ей иссле­до­ва­ний мор­ских кар­бо­но­вых поли­го­нов с исполь­зо­ва­ни­ем самых пере­до­вых тех­но­ло­гий с исполь­зо­ва­ни­ем аппа­ра­тур­но­го обес­пе­че­ния миро­во­го уров­ня. 

Для этой цели было при­ня­то реше­ние при­нять уча­стие в 45-суточ­ной экс­пе­ди­ции на науч­но-иссле­до­ва­тель­ском судне (НИС) «Ака­де­мик Борис Пет­ров», рейс № 59, кото­рая орга­ни­зо­ва­на лабо­ра­то­ри­ей арк­ти­че­ских иссле­до­ва­ний Тихо­оке­ан­ско­го оке­а­но­ло­ги­че­ско­го инсти­ту­та им. В.И. Ильи­че­ва (ТОИ ДВО РАН), сов­мест­но с Лабо­ра­то­ри­ей хими­ко-био­ло­ги­че­ских иссле­до­ва­ний Саха­лин­ско­го госу­дар­ствен­но­го уни­вер­си­те­та (СахГУ), Том­ским госу­дар­ствен­ным уни­вер­си­те­том (ТГУ), и Инсти­ту­том оке­а­но­ло­гии им. П.П. Шир­шо­ва РАН (ИОРАН), при уча­стии Мос­ков­ско­го госу­дар­ствен­но­го уни­вер­си­те­та, Меж­ду­на­род­но­го науч­но­го Цен­тра в обла­сти эко­ло­гии и вопро­сов изме­не­ния кли­ма­та и Науч­но­го Цен­тра гене­ти­ки и наук о жиз­ни науч­но-тех­ни­че­ско­го уни­вер­си­те­та Сири­ус, Инсти­ту­та эко­ло­гии ВШЭ, Инсти­ту­та поч­во­ве­де­ния им. В.В. Доку­ча­е­ва РАН. 

Пред­по­ла­га­ет­ся, что впер­вые в мор­ской прак­ти­ке на аква­то­рии морей РФ будет реа­ли­зо­ва­на коли­че­ствен­ная оцен­ка измен­чи­во­сти дина­ми­ки пото­ков СО2 и СН4 тре­мя неза­ви­си­мы­ми мето­да­ми (“top-down”), вклю­чая:

1) непре­рыв­ные пря­мые изме­ре­ния содер­жа­ния СО2 и СН4 в атмо­сфе­ре и поверх­ност­ной воде (систе­ма непре­рыв­ной про­кач­ки) c исполь­зо­ва­ни­ем дина­ми­че­ской паро­фаз­ной экс­трак­ции и ана­ли­ти­че­ским окон­ча­ни­ем на лазер­ных спек­тро­мет­рах, отка­либ­ро­ван­ных по меж­ду­на­род­ным газо­вым стан­дар­там,

2)непрерывные изме­ре­ния содер­жа­ния СО2 и СН4 в атмо­сфе­ре (по п.1) и поверх­ност­ной воде (систе­ма непре­рыв­ной про­кач­ки) – с помо­щью отка­либ­ро­ван­ных мем­бран­ных сен­со­ров для изме­ре­ния рас­тво­рен­но­го СО2 (рСО2) и СН4,

3) непре­рыв­ные высо­ко­точ­ные изме­ре­ния пара­мет­ров необ­хо­ди­мых для калиб­ров­ки спут­ни­ко­во­го мони­то­рин­га про­дук­тив­но­сти вод- рас­че­та пото­ков СО2. 

Кро­ме того, будет выпол­не­на неза­ви­си­мая коли­че­ствен­ная оцен­ка (“bottom-up”) пото­ков пузырь­ко­во­го СН4 с помо­щью автор­ско­го гид­ро­аку­сти­че­ско­го мето­да (опуб­ли­ко­ван в миро­вых топ-жур­на­лах), допол­нен­но­го резуль­та­та­ми лабо­ра­тор­ных экс­пе­ри­мен­тов.