Уникальная концепция наблюдения за арктическим морским льдом успешно реализована
Исследовательское судно Polarstern завершило двухмесячную экспедицию в центральной Арктике. Международная междисциплинарная команда под руководством Института Альфреда Вегенера (AWI) сосредоточилась на изучении летнего таяния морского льда в трёх различных режимах.
Комплексная съёмка выявила значительные различия между режимами и низкую концентрацию льда в районе исследований. Биологические сообщества были представлены преимущественно бактериями и зоопланктоном, в то время как ожидаемые ледовые водоросли (ледовые диатомеи) практически не обнаружены. Экспедиция CONTRASTS стала первой, где в разгар сезона таяния проводилось параллельное сравнение разных режимов льда. Учёные под руководством д-ра Марселя Николауса (AWI) успешно идентифицировали три режима и установили измерительные станции для их изучения.
«Мы смогли посетить одну льдину в каждом из трёх ледовых режимов четыре раза за два месяца. Между нашими работами автономные станции и камеры непрерывно собирали данные, охватив шесть недель наиболее интенсивного летнего таяния», — пояснил Николаус. Неожиданным стало почти полное отсутствие ледовых водорослей даже в Режиме 3, где таяние было минимальным. Аналогичная картина наблюдалась два года назад, тогда как более ранние экспедиции постоянно фиксировали доминирование льдовых водорослей. Отражает ли это их резкий спад или раннее таяние до начала экспедиции — пока неясно. Ответы могут дать анализы собранных образцов донных отложений с глубины 4000 м.
С помощью микроскопии и новой системы planktoscope Александре Краберг (AWI) удалось обнаружить лишь единичные клетки ледовых водорослей среди миллионов фитопланктона. Высокая биомасса обеспечивалась микробной переработкой органического вещества и обильным зоопланктоном, который транспортировал углерод на глубину посредством фекальных пеллет. Динамика экосистемы слабо зависела от света, но сильно определялась микробными процессами и трофическими связями, позволявшими веслоногим рачкам питаться бактериями.
В этом году концентрация льда в районе исследований в июле-августе была необычно низкой, вероятно, из-за преобладающих весенних ветров. В результате Polarstern часто мог двигаться со скоростью до 5 узлов, что значительно выше ожидаемых 2.5–3 узлов. Несмотря на солидный возраст, измеренный лёд был относительно тонким (в среднем 1.5 м) и имел мало торосов. Протяжённость морского льда, которая достигнет годового минимума в сентябре, в настоящее время находится примерно на уровне прошлого года и, как ожидается, будет выше рекордного минимума 2012 года.
Параллельные измерения с воздуха в рамках кампании IceBird на исследовательском самолёте AWI Polar 6 под руководством Герит Бирнбаум (AWI) впервые позволили определить не только толщину льда и распределение талых луж, но и их глубину с помощью специального лазера. Распределение и глубина талых луж критически влияют на энергобаланс арктического льда, снижая альбедо. Их развитие также было в фокусе работ на льдинах, и были получены неожиданные результаты: даже минимальное понижение температуры менее чем на 0.5 °C могло вызывать кратковременное поверхностное замерзание.
«Сначала таяние поверхности определялось тёплым воздухом. Затем лёд всё больше таял снизу из-за тепла океана. Дождь дополнительно ускорял таяние и быстро менял свойства поверхности, такие как альбедо, шероховатость и теплопроводность. Особенно впечатляющим было наблюдать, как талые лужи исчезали за короткое время из-за внезапного дренирования, что приводило к увеличению альбедо, подобно снегопаду», — описал наблюдения д-р Николаус.
На борту работали 57 учёных из 13 стран и 43 члена экипажа. Теперь они продолжат анализ данных и образцов в своих институтах. Polarstern в настоящее время выполняет новую арктическую экспедицию к морскому району к северо-востоку от Гренландии и, как ожидается, вернётся в Бремерхафен в конце октября.
Исследованные ледовые режимы:
- Режим 1: Однолетний лёд в маргинальной зоне пакового льда (MIZ), тонкий и плоский. Ожидается, что этот режим будет доминировать в Арктике в будущем. В этом году он дрейфовал необычно сильно на восток.
- Режим 2: Преимущественно второй и многолетний лёд, сформировавшийся в российской Арктике, часто с включениями осадков. Ранее он доминировал в центральной Арктике, но теперь всё чаще тает, не достигая пролива Фрама.
- Режим 3: Многолетний лёд из регионов к северу от Гренландии и Канады. Самый старый и деформированный лёд, подвергавшийся высокому давлению. Его площадь значительно сократилась, хотя в прошлом он был широко распространён.