Проекты

ПАЛЕКС 2008

Научно-технический ОТЧЕТ о выполнении научно-методических работ «Развитие и опытная реализация основных научных, методических, технологических и логистических принципов проведения регулярных комплексных распределенных мезомасштабных гидрометеорологических наблюдений с дрейфующего льда (в рамках проведения Международного полярного года 2007/08)», Государственный контракт №3 от 9 апреля 2008 г. Исполнительный директор Ю.Ф.Сычев Архангельск, 2008

1. Введение (Мельников И.А., Писарев С.В.)

1.1 Обоснование проведения работ.

Выполненные исследования в апреле 2007 г. по проекту Панарктическая ледовая дрейфующая экспедиция (ПАЛЭКС) показали, что получаемая информация о физических, химических и биологических характеристиках морского льда и контактирующих водных массах в околополюсном районе Северного Ледовитого океана (СЛО) важна для оценки состояния системы «атмосфера-лед-вода» и динамики природных процессов в этом труднодоступном районе Арктики.

Вместе с тем, стало очевидным, 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-2007. 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 СЛО и быть основой для оценки эволюции этой системы в условиях изменяющегося климата.

Основная цель мониторинга состоит в проведении стандартных ежегодных измерений физических, химических и биологических характеристик водной среды и морского льда в околополюсном районе СЛО. Ежегодно организуемая весной ледовая дрейфующая база «Барнео» на 89° с.ш. будет использована как платформа для организации научных наблюдений. Логистическая концепция таких наблюдений в околополюсном пространстве СЛО в апреле 2007 г. полностью оправдала себя и может быть использована для организации экологического мониторинга в апреле 2008 г. Важной особенностью выполнения исследований в апреле 2008 г. является расширение акватории сбора ледовых и снежных проб, проведения планктонных ловов и батометрических сборов воды, а также гидрофизического зондирования до глубины 1000 м.

1.2 Организация работ.

В ночь с 1 на 2 апреля, используя третий и четвертый рейс со Шпицбергена на дрейфующую базу, экспедиция с оборудованием перебазировалась на лед в приполюсной район Арктического бассейна. К 3-му апреля в 100-150 м от жилых модулей базы “Барнео” был построен научный палаточный лагерь. Он состоял из трех палаток. Одна служила отапливаемой лабораторией для всех видов полевых измерений. Во второй палатке была установлена глубоководная лебедка СП с электрическим приводом и пробурена лунка больших размеров. Эта палатка предназначалась для производства всех видов зондирования водной толщи и организации водолазных работ. В третьей палатке складировалось временно неиспользуемое оборудование, образцы снега и льда для холодного хранения, производились работы, требующие отрицательных температур. Снабжение электричеством рабочих палаток ПАЛЭКС 2008 осуществлялось автономным дизель-генератором экспедиции.

Проживание и питание научно-технической группы проходило на основной базе «Барнео». Жилой модуль для научного состава ПАЛЭКС 2008 снабжался теплом и электропитанием от сетей ледовой базы “Барнео” .


Рис. 1. Внешний вид палатки-лаборатории (на переднем плане) и палатки для производства всех видом зондирований водной толщи и водолазных работ (на заднем плане) экспедиции ПАЛЭКС 2008.


Рис.1.2.2 Внешний вид палатки для холодного хранения и производства работ с ледовыми кернами и образцами снега экспедиции ПАЛЭКС2008.


Рис.2.3.4 Фрагменты расположения оборудования в палатке – лаборатории.


Рис.5 Водолаз (Евдокимов Ю.В.) возвращается после погружения через лунку, пробуренную внутри рабочей палатки для производства всех видов зондирований водной толщи и водолазных работ.


Рис. 6. Вид ледовой дрейфующей базы “Барнео” с борта вертолета. Красные палатки – научный лагерь ПАЛЭКС 2008.


Рис.7. Жилой модуль экспедиции ПАЛЭКС 2008 на ледовой дрейфующей базе «Барнео». 3 апреля 2008 г. был начат ежедневный круглосуточный комплекс измерений, предусмотренный программой экспедиции. Наблюдения в период проведения ПАЛЭКС-2008 включали в себя: СТD-зондирование водной толщи от поверхности до нижней границы атлантической водной массы; непрерывную запись гидрофизических параметров в контактном слое «вода-лед»; батометрический отбор проб воды в слое 0-300 м по стандартным горизонтам для последующих измерений концентрации хлорофилла и биогенных элементов (фосфатов и силикатов);
измерение толщины снежно-ледового покрова в пределах мезомасштабного полигона в направлениях N,S,E,W;
планктонные вертикальные сетные ловы по горизонтам 0-30, 0-50, 0-150 и 0-300 м;
отбор ледовых кернов на предмет криобиологического и геохимического анализа;
сбор проб криофауны и проб воды при водолазных работах подо льдом;
сбор проб льда и снега на предмет геохимического анализа загрязнений;
измерение седиментационных потоков с использованием подледных ловушек.

К 12-му апреля были закончены водолазные работы. 16 апреля были выполнены и свернуты все виды работ, кроме СTD зондирований водной толщи. 20 апреля научные измерения ПАЛЭКС 2008 были полностью завершены. Возвращение научной группы с большей частью оборудования происходило четырьмя рейсами по маршруту Шпицберген – Москва. Первый рейс состоялся 12 апреля, второй 17 апреля, третий и четвертый 29 апреля. Часть габаритного технического оборудования ПАЛЭКС 2008 оставлена на складе в поселке Лонгиер архипелага Шпицберген для упрощения транспортных операций экспедиции 2009 года.

Состав экспедиции.

В состав экспедиции ПАЛЭКС 2008 входило 8 человек:
1. Мельников Игорь Алексеевич, д.б.н., научный руководитель экспедиции (Институт Океанологии РАН)
2. Писарев Сергей Викторович, к.ф.-м.н., зам. нач. экспедиции (Институт Океанологии РАН)
3. Гагарин Владимир Иванович, к.б.н., научный сотрудник (Институт Океанологии РАН).
4. Гогорев Ринат Мухаметшаевич, к.б.н., ст. научный сотрудник ( Ботанический институт РАН)
5. Новигатский Александр Николаевич, научный сотрудник (Институт Океанологии РАН).
6. Евдокимов Юрий Викторович, аспирант (Институт Океанологии РАН)
7. Петровский Томаш Валерьевич, ведущий океанолог (Арктический и Антарктический НИИ, Росгидромет)
8. Павлов Андрей Иванович, ведущий инженер (Арктический и Антарктический НИИ, Росгидромет)

2. Гидрофизические измерения (Писарев С.В.)

2.1 Характеристики использованных СTD измерителей

Для измерения вертикальных профилей температуры и солености в экспедиции ПАЛЭКС использовались два современных высокоточных CTD (электропроводность-температура - давление) зонда снабженных датчиками компании Sea-Bird Electronics (CША). Использовался зонд модели SBE 25 SEALOGGER CTD и ITP (Ice Tethered Platform).

SBE 25 и зонд ITP имели диапазон измерений температуры - -5 - +350С, электропроводности 0-7 S/m. Диапазон измерения давления давление для зонда SBE 25 cоставлял 0-3500 м, для зонда ITP– 0-1000 м. Разрешение зондов – по температуре – 0.00030С, по электропроводности – 0.00004 S/m, по давлению – 0.015 % от всего диапазона измерения датчика давления. Начальная точность зондов после калибровки – по температуре – 0.002 0С, электропроводности – 0.0003 S/m, по давлению – 0.1% от всего диапазона измерения давления. Максимальная частота, с которой осуществлялся опрос датчиков зондов – 8гц. Оба зонда были откалиброваны примерно за месяц до начала измерений.

2.2 Получение CTD данных.

СTD зондирования экспедиции ПАЛЭКС 2008 осуществлялись со льда через специально просверленные лунки. Перед началом опускания (зондирования) приборы вывешивались на начальном горизонте не менее 5 минут для полного принятия температуры окружающей воды. Скорость зондирования, по техническим причинам, варьировалась, однако, в подавляющем числе измерений, лежала в рекомендованном компанией SBE диапазоне 0.25 – 1 м/с.

2.3 Обработка CTD данных

При обработке данных программой SBE Data Processing для всех измерений применялись следующие процедуры:
1. Преобразование данных.
2. Редактирование данных.
3. Обработка данных.
4. Графическое представление обработанных данных.

2.4 Предварительные результаты анализа характеристик водных масс.

За время гидрофизических работ ПАЛЭКС 2008 с 3 по 20 апреля 2008 г. было получено 63 CTD зондирования водной толщи. Нижний горизонт большинства профилей составлял 740 -750 м. Две станции, 10-го и 11 апреля, были выполнены до горизонта 2500 м. C 3 по 07 апреля ежедневно выполнялось одно зондирование в день. Начиная с 08 апреля 2008 г., ежедневно измерялось не менее четырех СTD профилей за сутки дрейфа.


Рис.8. Положение СTD станций ПАЛЭКС 2008 (красные точки) на картах Арктического бассейна разных масштабов. Гидрофизические измерения ПАЛЭКС 2008 проводились во время, возможного, если следовать публикациям [Boyd и др., 2002, Morison и др., 2006], второго за последние 20 лет существенного изменения циркуляции АБ (Арктического бассейна). Первое, что обращает на себя внимание при анализе 63–х вертикальных профилей температуры и солености ПАЛЭКС 2008, это значительное уменьшение температуры атлантических вод и не столь заметное уменьшение солености на станциях выполненных начиная с 11 часов 7 апреля до 19 часов 9 апреля. Поскольку аномальная температура зафиксирована двумя зондами, а условия зондирования и хранения между зондированиями для зондов отличались, то вероятность технического сбоя и связанных с этим неверных измерений, исключена.

11 профилей температуры и солености (один выполнен 7 апреля и по пять – 8 и 9 апреля) демонстрируют больший диапазон изменчивость, чем все остальные 52 профиля, полученные за период ПАЛЭКС 2008. Для центральной части котловины Амундсена, вдали от каких-либо пограничных течений (ближайшее проходит вдоль склона хребта Ломоносова) или проливов, такая высокая изменчивость на расстояниях порядка 22 км является аномальным явлением. Скорее всего, измеренная аномалия связана с прохождением через район измерений холодного вихря, распространяющегося на горизонтах термоклина и АВ. Большего об этой аномалии сказать невозможно, поскольку измерения вертикального профиля течений в слое 100 – 700 м не осуществлялись, а проведение мезомасштабной СTD cьемки с помощью вертолета сразу после начала пересечения аномалии организовать не удалось. Под каким углом мы пересекли распространяющийся вихрь при нашем неуправляемом дрейфе и каковы его размеры? Какой величины были скорости течений внутри вихря? Ответы на такие вопросы требуют организации более совершенных измерений, алгоритм которых полностью ясен. Тем не менее, холодная аномалия такой величины, по имеющимся у нас сведениям, зафиксирована в Евразийской части АБ впервые. В Амеразийской части АБ вихревая активность фиксировалась неоднократно.

Методическим результатом измеренной аномалии необходимо считать тот очевидный факт, что когда выводы о характеристиках водной массы для обширного района АБ, например какой-то котловины, делаются, как часто случается для Центрального Арктического бассейна, на основании одной или даже нескольких близко расположенных станций, выполненных в этом районе, то возможна существенная ошибка, связанная с вероятностью распространения вод с аномальными характеристиками во время измерений.

В поверхностных водах легко выделяется ВПС в слое 0 - 30-50 м. Температура ВПС, в пределах точности наших измерений, равна температуре замерзания при данной солености. Этот факт свидетельствует о том, что наши измерения происходили при продолжающемся развитии процессов зимней вертикальной конвекции, а значит в настоящий зимний период АБ. О том, что зимние процессы в водной толще имели место, свидетельствует и тот факт, что пробуренные лунки интенсивно смерзались и требовали ежедневной очистки.

Глубже ВПС расположен холодный галоклин. Соленость на его верхней границе (совпадающей с нижней границей ВПС), меняется в пределах 32.8 -33.0 psu. За нижнюю границу холодного галоклина, по ряду причин, обычно принимают горизонт солености 34.2 - 34.5 psu. Нижняя граница галоклина в нашем случае, при выборе в качестве границы изогалины 34.5 psu, располагалась на горизонтах 180-190 м.

Пперепад солености в слое галоклина при измерениях ПАЛЭКС2008 был 1.4-1.6 psu, а мощность галоклина составляла порядка 150 м.

Для того чтобы сравнить измеренные в 2008 году характеристики вод с климатическими данными мы использовали известный массив EWG для зимнего сезона. Массив представляет собой результат специальной интерполяции всех измеренных зимой в 1940 – 1990 годов данных в узлы регулярной сетки. Несмотря на очевидные трудности выделения ВПС по редким по вертикали стандартным горизонтам, легко видеть, что климатическая соленость на горизонтах 30-50 м на 1.0-1.6 psu ниже чем в 2008 году. Горизонт нижней границы галоклина по климатическим данным приблизительно совпадает с измеренной в 2008 г. Таким образом, при сходной мощности галоклина, перепад солености, а значит и плотности галоклина в 2008 г был ниже климатического.

Для того, чтобы интегрально оценить “силу” (т.е. способность препятствовать вертикальному обмену между ВПС и АВ) галоклина в 2008 г. в сравнении с климатическими данными, было рассчитано содержание пресной воды (СПС) в слое галоклина.

Сравнение СПС для климата и 2008 г показывает, что разница составляет 1.0 -1.2 м. Таким образом, галоклин 2008 г. является меньшим, по сравнению с климатическим состоянием, препятствием для вертикального обмена между АВ и ВПС.

Сравнение характеристик АВ с климатом показывает, что средняя температура этих вод в 2008 г. превышала климатическую норму на 0.2 – 0.3 0 С.

Если сравнивать результаты измерений ПАЛЭКС 2008 г с некоторыми измерениями, выполненными в близких районах в прошлом, то окажется, что АВ при работе наших героических предшественников в 1937 на дрейфующей станции Северный Полюс 1 были существенно холоднее 2008 г, а галоклин был значительно мощнее.

Если же проводить сравнение с измерениями 1990 – 1999 годов, то легко видеть сравнимые с 2008 г температуры АВ и, в целом, еще более “слабые” (градиент солености в галоклине и СПС меньше) галоклины.

Таким образом, в 2008 г атлантические воды продолжают оставаться теплее и располагаются ближе к поверхности по сравнению с климатической нормой. Соленость галоклина выше климатической нормы, хотя и меньше тех экстремальных значений солености в галоклине, которые наблюдались в приполюсном районе во второй половине 1990-х годов. Такое состояние галоклина (относительно уменьшенный перепад солености – плотности в нем) создает благоприятные, в сравнении со среднемноголетними климатическими данными, условия для передачи большего количества тепла от теплых атлантических вод ко льду Из СTD данных ПАЛЭКС 2008 не следует, что состояние поверхностных и промежуточных вод АБ возвращается к среднему климатическому состоянию, наблюдавшемуся в 1940-1990 годах следом за изменившемся в середине 1990-х индексом АО. Таким образом или АО не столь универсальный индекс, как полагалось последние 10-15 лет, или отклик океана на его изменения имеет временную задержку более 10 лет.

3. Ледовая обстановка и дрейф лагеря ледовой базы «Барнео» (Петровский Т.В.)

Для организации ледовой базы «Борнео» экспедиционным центром “Полюс” (основным организатором базы) былo выбрано обширное поле однолетнего толстого льда, находившееся, на день первой вертолетной высадки 17 марта 2008 года, в координатах 89 38 с.ш. 106 16 в.д.. После выполненных нескольких парашютных сбросов тяжелой техники и топлива была приготовлена взлетно-посадочная полоса длинною около 1000 метров . Толщина льда на полосе-160-170 см. С 15 по 23 марта дрейф ледовой базы происходил в западном направлении со среднесуточной скоростью 10-15 км. В период 23 марта - 1 апреля наблюдался дрейф в южном направлении со скоростями до 7 км в сутки. С 17 марта по 1 апреля координаты дрейфа определялись сотрудниками центра “Полюс” эпизодически, исходя из необходимости периодического определения собственных координат.

1 апреля, после прибытия научной группы ПАЛЭКС 2008 на льдину, началась запланированная непрерывная регистрация координат с 10-минутным интервалом при помощи приемника GPS фирмы GARMIN. 1 апреля ледовая база «Барнео» находилась в координатах 89 00 с.ш. 05 50 в.д.

Торосистость района, определенная визуально при подлете к базе, на 1 апреля составляла 2-3 балла. Свежие трещины встречались редко, в среднем через 10-20 км. Первая декада апреля характеризовалась антициклональным характером погоды и дрейф льда происходил в южном направлении со среднесуточной скоростью 5-9 км. Лишь в начале второй декады апреля, с активизацией циклонической деятельности, в приполюсном районе дрейф сменился на северо-восточный, а с 13 апреля на северо-западный. Скорости дрейфа увеличились в этот период до 13-20 км. за сутки.

После выполнения, к 15 апреля, научной группой ПАЛЭКС 2008 основных запланированных работ, учащенные определения координат прекратились. Один, оставшийся на льдине для обеспечения CTD зондирований, научный сотрудник стал определять координаты четыре раза в сутки во время зондирований.

Рис.9. Дрейф ледовой базы «Барнео» период 15 марта-15апреля 2008 года. Зеленая линия – координаты определялись эпизодически во время строительства ледового аэродрома. Синяя линия – координаты определялись каждые 10 мин во время работ основной научной группы ПАЛЭКС 2008.

4. Ледоисследовательские работы (Петровский Т.В, Павлов А.И).

Измерения толщины льда и высоты снежного покрова выполнялись простым контактным методом. Группа из двух измерителей передвигалась на снегоходе «Буран». Через каждые 100 м на разрезе от базового лагеря в направлениях на север - N, юг -S, восток – E и запад – W проводились измерения. Пройденный путь фиксировался по спидометру снегохода. Весь маршрут движения и точки измерений фиксировался при помощи приемника GPS фирмы Garmin, а затем производилось картирование маршрутов ледовых разрезов. Отсутствие широких разводий и трещин в районе дрейфа ледовой базы «Барнео» позволяло выполнять ледовые разрезы на расстояния до 10 км. от базового лагеря по каждому из направлений. Для бурения льда применялся мотобур фирмы «Tanaka» со шнеками фирмы «Kovaks». Для измерений использовались ледомерная рулетка и снегомерные рейки.

Средняя толщина льда на разрезе с севера на юг составила 180 см (13500 м, 112 измерений), а на разрезе с востока на запад - 184 см (9000 м, 91 измерение). Высота ровного снежного покрова по результатам 182 измерений составила 5 см.

Как известно, 13 сентября 2007 года в Арктике был достигнут минимум площади ледового покрытия (дрейфующий морской лед и припай) за период измерений этого параметра из космоса 1979 - 2007. Во время наблюдавшегося минимума открытая вода занимала обширные пространства южнее 80 0 градуса с.ш. между меридианами 110 0 в.д и 1600 з.д. Учитывая известное генеральное направление дрейфа льда в Центральном Арктическом бассейне и средние скорости дрейфа, именно лед, образовавшийся к концу осени на месте этой открытой воды должен был достигнуть приполюсного района к апрелю 2008 г. Именно поэтому в районе работ ПАЛЭКС 2008 наблюдался практически только однолетний лед. Очень низкая для этого района толщина снежного покрова на однолетнем льду свидетельствует об аномально низких осадках в Центральной Арктике за период осень 2007 г. – весна 2008 г. Довольно большая для однолетнего льда измеренная толщина свидетельствует в пользу того обстоятельства, что период осень 2007 г– весна 2008 г аномально низкими температурами воздуха. Это, в сочетании и тонким снежным покровом, и привело усиленному льдообразованию.

5. Геохимические исследования (Новигатский А.Н., Мельников И.А.).

5.1 Работы в ледовом лагере.

В рамках проекта ПАЛЭКС2008 были выполнены геохимические исследования, в рамках которых изучалась литология и геохимия снега, морских льдов, подледной воды и подледных потоков осадочного материала, включая тяжелые металлы, органические и другие виды загрязнений.

Для этого в экспедиции проводился отбор проб снежного покрова, ледовых кернов и подледной воды, а в лабораторных исследованиях проводились:
• Вакуумная фильтрация через ядерные фильтры (диаметр 47 мм, размер пор 0,45 мкм) для определения массовой концентрации взвеси в мг/л путем взвешивания.
• Вакуумная фильтрация через стекловолокнистые фильтры GF/F (диаметр 47 мм, эффективный размер пор 0,7 мкм) для последующего определения концентрации и содержания общего и органического углерода во взвеси с помощью анализатора общего органического углерода TOC - V cph.
• Определение растворенных форм органического углерода с помощью анализатора общего органического углерода TOC - V cph.
• Определение растворенных форм металлов атомно-абсорбционным методом.
• Определение металлов во взвеси инструментальным нейтронно-активационным методом.
• Изучение подледных потоков осадочного вещества с помощью цилиндрических седиментационных ловушек, с последующим анализом материала атомно-абсорбционным и фотометрическим методами.

В геохимических исследованиях использовалось следующее оборудование:
• Установка мембранной ультрафильтрации Sartorius, Germany.
• Батометры системы «Niskin» 2 л, изготовитель General Oceanic Inc., USA – 2 шт.
• Двух стаканная цилиндрическая седиментационная ловушка «Лотос-1», изготовитель ФГУП ОКБ ОТ РАН.

Отбор проб снега осуществлялся на удалении порядка 4 км от станции «Барнео». По четырем направлениям: на север, юг, запад и восток был выполнен отбор проб снега из шурфов(Таб. 5.1.1). Пробы отбирались пластиковым совком в пластиковый 30-ти литровый бак вдали от снежных наносов . Дрейфующие поля вокруг станции являлись однолетними, мощность снежного покрова в шурфе по всем четырем направлениям невелика и составила 7 см. В конце экспедиции удалось отобрать также и пробу свежевыпавшего снега. Проба отбиралась на удалении от лагеря (500 м) по ветру.

После отбора снега сразу выбуривались керны льда ручным кольцевым буром (производство ААНИИ). Как уже упоминалось выше, вокруг дрейфующей станции в радиусе 5 км все ледовые поля являлись однолетними, и их мощность составляла от 180 см до 200 см. Для большей представительности материала одна проба составлялась из трех интегрированных кернов льда, которые делились на пять равных частей: верх, верх-середина, середина, низ-середина и низ. Все части герметично упаковывались в пластиковые 30 литровые баки, после чего транспортировались в Институт Океанологии РАН в рефрижераторе для дальнейших лабораторных анализов

После отбора кернов льда выполнялся отбор подледной воды батометром системы “Niskin” из этой же лунки. Пробу воды фильтровали на ядерные и GF/F фильтры, а также отбирали фильтрат на анализ растворенного углерода.

После обустройства лагеря и первого зондирования SBE-25, были определены горизонты постановки седиментационных ловушек - 30 и 70 м. Ловушки были выставлены в слой скачка плотности обусловленного галоклином.

Подъем станции выполнен через одиннадцать дней. Лунку занесло снежным покровом не более 20 см., ледовый покров под ним составлял 30-50 см. Визуально материал во флаконах представлен в основном зоопланктоном, минеральная составляющая отчетливо видна на горизонте 70 м

5.2 Методы обработки собранного материала в стационарных лабораториях.

В собранных пробах будет определен общий органический углерода TOC - V cph с помощью современного анализатора. Анализатор общего углерода TOC-Vcph фирмы Шимадзу является современным, высокоэффективным и высокочувствительным прибором, использующим метод прямого определения концентрации общего углерода. Диапазон измеряемых концентраций углерода от 4 мкг/л до 4 г/л. Анализатор позволяет получать результаты измерения по следующим показателям:
• общий углерод (ТС)
• общий азот (ТN)
• общий органический углерод (ТОС)
• общий неорганический углерод (IС)
• общий нелетучий углерод (NPOC)
• общий летучий углерод (РОС), опционально.

Запланировано, что собранные пробы будут (и этот процесс уже начался) подвергнуты также атомно-абсорбционному анализу. Это метод количественного элементного анализа по атомным спектрам поглощения (абсорбции). После разложения пробы смесью сильных кислот (HF+HNO3+HClO4) в закрытых тефлоновых сосудах при температуре 130-140 C Na, K, Mg, Ca определяются методом пламенной ААС на приборе Perkin-Elmer 272 с ато¬мизацией в пламени ацетиленовой горелки, а Mn, Co, Cu, Zn, Cd, Pb – методом непламенной ААС на приборе Perkin-Elmer 3030 с атомиза¬цией в графитовой трубчатой печи (блок HGA-500). Точность анализа для Na, K, Mg, Ca и Cu составляет 5 %, для Mn и Co – 6 %, для Zn – 8 %, для Cd и Pb – 10 %.

Еще один анализ, который уже стал применяться к собранным пробам - это фотометрический анализ по методике Е.М. Гельмана и И.З. Старобиной, разработанной в ГЕОХИ РАН с дополнениями А.Б. Исаевой (ИО РАН). В основе этих фотометрических измерений лежит закон Бугера-Ламберта-Бера. Переведение пробы взвеси в раствор для анализа проводится сплавлением его с бурой и содой и последующим растворением водой и соляной кислотой. При определении Si, Al, P применяются стандарты, представляющие различные типы осадков, глин и т.п. Точность метода составляет ±15%.

Нейтронно-активационный анализ будет также применен к собранным пробам. Это метод элементного анализа вещества, основанный на активации ядер атомов и исследовании образовавшихся радиоактивных изотопов. Вещество облучают потоком тепловых нейтронов с энергией 0,025 эВ. Затем определяют порядковые номера и массовые числа образовавшихся ра¬дионуклидов по их периодам полураспада и энергиям излучения, которые табулированы. Активность образовавшегося радионуклида пропорциональна числу ядер исходного изотопа, участвовавшего в ядерной реакции.

Элементный состав наших проб будет изучаться методом инструментального нейтронно-активационного анализа в Институте геохимии и аналитической химии РАН.

5.3 Предварительные результаты геохимических исследований.

Концентрация нерастворимых частиц в снежном покрове исследуемого полигона составила от 0,21 до 0,37 мг/л, что соответствует фоновому состоянию снежного покрова центральной части Арктики и хорошо сопоставима с нашими многолетними работами в Центральной Арктике.

В ледовом покрове концентрация нерастворимых частиц невысокая и варьировала от 0,14 до 0,37 мг/л, что характерно, во-первых, для зимнего периода, где фотосинтезирующие организмы подавлены отсутствием света. Во-вторых, такие низкие концентрации характерны для однолетних льдов, формирующихся в центральных частях Арктического бассейна. Что касается распределения нерастворимых частиц, то в целом, можно выделить две зоны аккумуляции осадочного материала - в кровле ледового поля, где накапливаются нерастворимые частицы, принесенные снегом. Вторая зона выделяется в подошве льда, где новообразованный лед захватывает взвешенное вещество из подледной воды, поскольку взвесь является ядрами кристаллизации внутриводного льда.

Предварительный анализ данных, полученных по обработке проб воды, полученных 14 апреля, показывает, что значения концентраций кремния и фосфора, например, возрастают с увеличением глубины. 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.

6. Определение хлорофилла в морской воде (Гагарин В.И.).

Одним из самых распространенных показателем трофности океана является концентрация хлорофилла в поверхностном слое (Схп). Ряд исследователей считает, что величины ее менее 0.05 мг/м3 характерны для ультраолиготрофных вод, 0.05 – 0.10 мг/м3 – для олиготрофных, 0.10 – 1.0 мг/м3 – для мезотрофных, а величины более 1.0 мг/м3 типичны для эвтрофных вод.

Вертикальные профили концентрации хлорофилла в период ПАЛЭКС 2008 были получены на двух станциях 5 (4 горизонта) и 9 (8 горизонтов) апреля до глубины 170 м. Отбор проб воды осуществлялся батометром «Niskin» объемом 1,7 л. Пробы объемом 2-4 л фильтровали через фильтры Millipore ( 45 мм, размер пор 0.22 мкм) с помощью вакуумного насоса.

Во время экспедиции было собрано 12 проб для определения концентрации хлорофилла. Полученные после экстрагирования величины свидетельствуют о низкой продуктивности вод в районе дрейфа. Максимальные значения хлорофилла не превышают 0.03 мг/м3, что характеризует крайне бедную биологическую обстановку в подледных условиях. Низкая температура воды также лимитирует активное развитие фитопланктона.

7. Планктонные исследования (Мельников И.А., Гогорев Р.М. Гагарин В.И.).

Планктонные ловы выполнялись послойно сетью Джеди (37 см, мельничный газ 180 мкм) в слоях 0-50, 0-150, (0-200) и 0-300 м. Скорость подъема сети всегда составляла 20 см/с. С 5 по 14 апреля выполнены четыре планктонные станции. Сконцентрированные пробы в ледовом лагере были зафиксированы формалином. Вся последующая обработка осуществлялась в условиях стационарных лабораторий.

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. Эти работы проводились с 3 по 14 апреля. 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.

8. Криобиологические исследования (Мельников И.А., Гогорев Р.М.).

Ледовые керны для криобиологического анализа отбирались кольцевым буром с внутренним диаметром кольца 180 мм. Керны отбирались по четырем направлениям света на 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. 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.

9. Заключение (Мельников И.А.)

Одной из основных задач, поставленной перед научным сообществом в период проведения Международного Полярного Года 2007-2009, 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 труднодоступном 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 Северного Ледовитого Океана может и должен быть продолжен.

Love the very best casino games, poker, bingo online and sport betting.