Океанология, 2022, T. 62, № 4, стр. 660-663

Усиление притока теплой и плотной воды из Северной Атлантики (АВ) в Арктику последние ~20 лет, привело к сокращению ледяного покрова и уменьшению толщины льда в высоких широтах [5]. Баренцево море и Норвежско-Гренландский бассейн – ключевой регион для трансформации водных масс в “арктическом средиземноморье”. Междисциплинарные исследования роли осадочного вещества взаимодействующих геосфер в осадкообразовании в области контакта холодной полярной и теплой атлантической водных масс с позиций системного подхода проводятся нами с 2015 г. [5]. Работы направлены на развитие идей, заложенных научной школой академика А.П. Лисицына [3]. В экспедиции “Европейская Арктика–2021” (24 июля–26 августа 2021 г.) выполнены комплексные работы на 68 станциях и непрерывные измерения параметров среды на границе океан–атмосфера по маршруту судна (рис. 1).

Рис. 1.

Картосхема комплексных океанологических станций и маршрута экспедиции “Европейская Арктика – 2021” с анализом ледовой обстановки на момент работы у кромки льда по данным Норвежского метеорологического института (https://cryo.met.no/): 1 – комплексные станции (выполнялся весь комплекс работ); 2 – комплексные станции с АГОС; 3 – комплексные станции с отбором длинных (до 5.55 м) колонок осадков; 4 – путь судна; 5 – морской лед; 6 – полигон по изучению характеристик цветения кокколитофорид.

Приводный слой атмосферы. Изучены концентрации и изотопный состав углерода основных парниковых газов в атмосфере по пути судна. Концентрация метана варьировала от 1.91 до 2.01 ppm; зоны устойчивого повышения концентрации наблюдались над Восточно-Гренландским хребтом (трансформный разлом) и трогом Орли. Максимальные значения аэрозольной оптической толщи атмосферы наблюдались в проливе Фрама, что связано с переносом продуктов извержения вулканической системы в Исландии. Изучены характеристики сажи в частицах аэрозоля, что необходимо для оценки радиационного баланса.

Оптические характеристики водной толщи. Реализован комплексный подход к исследованию поверхностного слоя океана, сочетающий судовые контактные измерения и спутниковые наблюдения с разработкой региональных алгоритмов анализа спутниковых данных [2]. По данным измерений, выполненных с помощью проточного комплекса у кромки льда, показано существование областей таяния и замерзания морского льда.

Изотопно-геохимические (δ¹⁸О, δD, δ¹³C(DIC), [DIC]) параметры вод Европейской Арктики изучены с помощью комплексного высокоточного изотопно-геохимического метода с целью исследования эволюции изотопных характеристик АВ в процессе их поступления. В изученном районе сохраняется типичный для Северной Атлантики вертикальный профиль распределения величин δ¹³C(DIC) [7] с минимумом (0.5–0.8‰) на глубинах 100–500 м и максимумом в поверхностном слое вод (<50 м).

Взвесь водной толщи изучена комплексом методов [4, 5]; выявлены особенности формирования взвесенесущих и нефелоидных слоев в разных обстановках седиментации: у ледяной кромки, в трогах–желобах и др. В Норвежско-Гренландском бассейне концентрации взвеси варьировали от 0.04 до 0.71 мг/л и были близки к таковым для районов океана с фоновой пелагической седиментацией; в Баренцевом море – от 0.06 до 1.3 мг/л и были характерны для летнего сезона в данном регионе.

Изучение автохтонной составляющей взвеси выявило изменения в фитопланктонном звене Европейской Арктики: на смену диатомовым – представителям флоры многолетних льдов – пришли виды, характерные для однолетних льдов, а также виды “открытой воды”, заносимые АВ. Исследования у кромки ледяных полей, где первичная продукция (ПП) достигала 992 мгС м^–2 сут^–1 (трог Орли), показали, что не менее половины ПП и концентрации хлорофилла “а” в фотическом слое приходится на фракцию пикопланктона (клетки <2 мкм), а доля “диатомовой” фракции >10 мкм возрастает в области галоклина.

Вертикальные потоки осадочного вещества по данным автоматических глубоководных седиментационных обсерваторий (АГОС). На гидротермальном поле Локи Касл (хребет Мона) впервые оценены величины потока частиц (до 148 мг/м²/сут.). Высокие потоки вещества и мощный (до ~250 м) нефелоидный слой связаны с влиянием гидротермального плюма. Дальний перенос вещества плюма нейтральной плавучести от неустановленного источника [1] подтверждается данными годовой АГОС на хребте Мона в 35 км от поля Локи Касл. Новая долговременная АГОС установлена в “фоновом” районе Гренландского моря за пределами хребта, где ПП достигала 825 мгС м^–2 сут^–1. Впервые изучены потоки частиц в “кратере” Медвежинского желоба, образовавшемся в результате масштабного выброса метана при отступлении ледникового щита [6].

Литолого-геохимические и биогеохимические исследования выполнены в районах проявления акустических аномалий в водной толще, связанных со струйно-пузырьковыми выходами метана. Вскрыты газонасыщенные осадки покмарков хребта Вестнеса [8], содержащие пластины газогидрата и аутигенные карбонаты, образованные при участии метана. Положение зоны транзита сульфат–метан в колонках подтверждается ростом щелочности и снижением концентрации сульфат-иона в иловой воде и наличием “баритового фронта” (аутигенного барита) над этой зоной. Среднее значение δ¹³C-CH₄ в осадках составило –59.2‰ VPDB, что подтверждает преобладание термогенного источника в составе флюида. Получены новые данные по эволюции просачивания метансодержащих флюидов за последние ~35 тыс. лет.

Палеоокеанологические исследования проведены для реконструкции изменений арктического края меридиональной океанской циркуляции в Норвежско-Гренландском бассейне и акваториях Шпицбергена в четвертичное время с детализацией за последние 15 тыс. лет. Получены новые данные о несинхронности наступления максимума видового разнообразия микрофоссилий по мере продвижения АВ на север во время деградации ледника.

Эколого-геохимические исследования. Наибольшие концентрации микропластика (до 400 частиц/час) в верхнем слое воды, полученные с помощью проточного анализатора ГЕОХИ РАН, были отмечены у восточных берегов Шпицбергена. Активность ¹³⁷Cs в поверхностной воде (экспресс-анализ с помощью портативного сцинтилляционного гамма-спектрометра) не превышала ее минимально детектируемого значения (<3.5 Бк/м³), что соответствует текущей благополучной радиационной обстановке в Арктике.

Благодарности. Авторы благодарят капитана Ю.Н. Горбача, экипаж НИС “Академик Мстислав Келдыш” и всех членов экспедиции за помощь и активное участие в проведении исследований.

Источники финансирования. Экспедиция проведена при финансовой поддержке Минобрнауки России. Исследования выполнялись в рамках госзадания (тема № FMWE-2021-0006). Участие коллектива в экспедиции поддержано Российским научным фондом, проекты №№ 20-17-00157 (исследования на гидротермах и сипах), 21-17-00235 (палеоокеанологические исследования), 21-77-10059 (гидрооптические исследования) и 21-77-20025 (исследования аэрозолей).