Завершился первый этап комплексной научной экспедиции РГО и нацпарка «Русская Арктика» на Землю Франца-Иосифа. 10 дней гляциологи, геофизики и биологи анализировали динамику таяния ледников, исследовали дронами подводный мир острова Земля Александры и мониторили геомагнитную обстановку над Заполярьем. Подводим итоги и рассказываем о планах на лето.
Ледяная летопись как свидетель меняющегося климата
На острове Земля Александры расположены два крупных ледниковых купола — Кропоткина и Лунный. Последний возвышается почти на 400 м над уровнем моря. Он входит в число пяти наиболее протяженных ледников архипелага Земля Франца-Иосифа. Значительные высота и длина, а также расположение в западной части архипелага делают его интересным с точки зрения исследований. Тут могут сохраняться уникальные стратиграфические слои, в которых нет следов таяния и содержится климатический сигнал. Стратиграфическими называют пласты горных пород, почв или осадков, которые образуются в процессе геологической или климатической эволюции Земли.
Гляциологические исследования. Фото: Вадим Штрик, GeoPhoto
Такие слои в ледниках содержат информацию о климате и химическом составе атмосферы прошлого. Состав атмосферы формируется в результате вклада как естественных, так и антропогенных источников. Их динамику и природу можно исследовать по данным анализа ледниковых кернов. Это образцы льда, которые ученые берут для исследований.
— Экспедиция выполнила все задачи: от рекогносцировочного бурения ледников до мониторинга ледников и морских экосистем, — рассказывает директор нацпарка Русская Арктика Александр Кирилов. — Полученные данные лягут в основу моделей климатических изменений и распространения радиоволн в Арктике. Следующий этап — углубленные исследования, включая полное бурение ледника Лунный и расширение гидробиологических наблюдений.
В ходе экспедиции гляциологи Института географии РАН (ИГ РАН) провели бурение с отбором керна и геофизические исследования на обоих ледниковых куполах. В кернах, полученных на Лунном, обнаружен фирн — промежуточный слой между снегом и плотным льдом. Его наличие показывает, что этот ледник потенциально может служить ценным природным архивом.
— Задача нашей текущей экспедиции — рекогносцировочная, — отмечает сотрудник ИГ РАН Александр Добрянский. — Мы на 10 м пробурили ледниковый купол Лунный, чтобы понять, сохранил ли он климатический сигнал и данные о событиях прошлого в своей структуре. Это могут быть извержения вулкана и другие природные процессы. Предварительные результаты показывают такую возможность. Окончательный ответ можно будет дать после обработки собранных образцов в лаборатории: изучения изотопного состава, химических примесей и послойной структуры льда. Такие данные могут рассказать, какая температура была в этом регионе сотни лет назад. За счет этого можно спрогнозировать, с какой скоростью теплеет Арктика. Соответственно, как поменяется среднесуточная температура, температура воды и еще ряд факторов, критичных для судоходства.
С помощью георадара ученые уточнили толщину льда и снега на острове Земля Александры. Кроме этого, новые методы показывают и подледный рельеф — все неровности поверхности, которые скрыты под толщей льда. Форма подледной поверхности напрямую влияет на то, как движется и тает ледник. Например, в горных районах лед сползает быстрее, а в углублениях может скапливаться вода. Эти данные тоже помогают ученым предсказывать, как будут вести себя ледники в условиях глобального потепления.
Полярная космическая погода
Ученые Института космических исследований РАН (ИКИ РАН) разработали цифровую модель ионосферы Земли. Эта модель помогает изучать космическую погоду — к примеру, магнитные возмущения, которые влияют на связь и навигацию. Для того чтобы усовершенствовать эту модель, геофизики отправились на остров Земля Александры.
Специалисты Московского государственного университета геодезии и картографии разработали специальное программное обеспечение для мониторинга ионосферы, верхнего слоя атмосферы. Для того чтобы получить данные для исследований, которые потом обрабатываются программой, ученые взяли в экспедицию спутниковую станцию ГНСС. Это устройство принимает сигналы навигационных систем (GPS, ГЛОНАСС и др.) для определения точных координат, а в научных целях — для анализа состояния ионосферы путем измерения задержек сигналов.
Александр Иванов в процессе монтажа оборудования. Фото: Вадим Штрик, GeoPhoto
Эти методы необходимо тестировать в Арктике, где близость к магнитным полюсам, полярные сияния и экстремальные условия искажают сигналы, влияя на точность спутниковой навигации, связь и прогнозирование геомагнитных возмущений. Полученные измерения помогают не только скорректировать модель ионосферы, но и улучшить способы прогноза ее состояния.
— Мониторинг и прогноз космической погоды критически важен для безопасности Северного морского пути, — поясняет начальник Арктического гелиогеофизического центра ИКИ РАН Альберт Янаков. — Возмущения ионосферы вызывают сбои навигации, радиолокации, нарушают радиосвязь. Оперативные данные улучшают прогноз состояния ионосферы и помогают учитывать помехи в технологиях связи, навигации и радиолокации, корректировать маршруты движения и минимизировать риски для арктического судоходства, экспедиций, жизнедеятельности в труднодоступных районах Арктики.
Подводные исследования
Гидробиологи Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО) провели полевые исследования в прибрежных водах острова Земля Александры. В рамках экспедиции были установлены семь временных станций, на которых специалисты отобрали пробы зоопланктона, фитопланктона и бентосных организмов, а также зафиксировали основные гидрологические параметры.
Земля Франца-Иосифа с воздуха. Фото: Вадим Штрик, GeoPhoto
— Мы измерили соленость и температуру воды, собрали пробы планктона, осмотрели дно. По предварительным оценкам, подводные экосистемы региона остаются стабильными. Тут обитает много креветок и морских ежей, — рассказывает старший специалист ВНИРО Алексей Лабутин. — Состояние подводных экосистем помогает отслеживать климатические изменения, контролировать состояние промысловых видов и обеспечивать безопасность судоходства. Регулярные наблюдения позволяют оперативно выявлять экологические угрозы — от разливов нефти до таяния подводной мерзлоты.
По итогам экспедиции ученые планируют проводить изотопные и химические анализы ледяных кернов для уточнения климатической истории региона за последние десятилетия. Полученные результаты покажут целесообразность глубокого бурения с использованием механической установки.
— Традиционно у нас проходят два этапа экспедиции в Арктику, — отмечает директор Департамента экспедиционной деятельности РГО Наталия Белякова. — Для комплексного изучения Земли Франца-Иосифа требуется сезонный подход. Весной (апрель–май) ключевые задачи — мониторинг белых медведей после выхода из берлог и гляциологические исследования снежного покрова. Летом (июль–август) фокус смещается на микробиологические пробы, изучение планктона и наблюдение за таянием ледников. Именно такая стратегия, сочетающая сезонные особенности, дает наиболее полную картину арктических экосистем.
Материалы экспедиции станут основой для научных публикаций и докладов на российских и международных конференциях. Работы продолжатся в рамках Арктической программы Русского географического общества и при поддержке Минобороны России.
Экспедиция организована РГО в партнерстве с ФГБУ «Национальный парк "Русская Арктика"», при участии ИКИ РАН, ВНИРО, ИГ РАН, Института физики Земли РАН.
Мария Булдакова