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.
@sprosiSakhGU_bot