Сергей Викторович Писарев – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, руководитель группы полярной океанологии в составе лаборатории гидрологических процессов Института океанографии им. П.П. Ширшова РАН, почетный полярник России.
Известно, что с начала 1990-х годов в природе Арктики происходит комплекс изменений, получивших название «потепление». Наиболее широко известным и наглядным проявлением современного потепления является сокращение площади морских дрейфующих льдов Арктики летом и общее уменьшение толщины этих льдов круглый год.
Морской лед – это продукт взаимодействия океана и атмосферы, и на его свойства влияют характеристики обеих сред.
Если взглянуть на карту северного побережья России, то легко понять, что моря – это, по сути, мелководные заливы Центрального Арктического бассейна. Причем большая часть последнего покрыта ледяными полями даже летом и даже при современном потеплении.
С учетом того, что от западной границы Карского моря и до Берингова пролива на акваториях морей работает и, будем надеяться, вскоре заработает гораздо интенсивнее, наш легендарный Северный морской путь, то знания о влиянии Центральной Арктики на ледовые условия вдоль этого пути более чем востребованы.
На сегодня основным методом изучения толщи океана является выполнение повторяющихся океанографических разрезов. Такой разрез представляет собой измерения от поверхности до дна (или до определенного горизонта) путем опускания и подъема с измерительной платформы того или иного набора регистрирующих устройств. Каждый спуск-подъем называется станцией, группы разрезов в близких координатах – съемкой. Станции при повторении разрезов выполняются в одних и тех же географических координатах. Периодичность выполнения разрезов определяется задачами исследования.
В зимнем, экстремально холодном и скованном сплоченными льдами Арктическом бассейне рациональной измерительной платформой для научных исследований служит дрейфующий лед. Летом возможно использование и ледоколов. Повторяющихся хотя бы раз в два года океанографических разрезов, районов мониторинга в Арктическом бассейне – пять. Это в разы меньше, чем на акваториях, которые всегда или несколько месяцев в году свободны ото льда. Складывание общей мозаичной картины состояния водной толщи Центральной Арктики всего по пяти районам межгодового мониторинга – весьма не простая задача, но решать ее необходимо.
Профессионально осознавая необходимость, несмотря на отсутствие в 2018 году целевого финансирования на такие работы, группе полярных исследований Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН удалось продолжить мониторинг водных масс приполюсного района Арктического бассейна, начатый еще в 2007 году. Это единственный район мониторинга из упомянутых выше пяти, который выполняется только российскими исследователями.
Но начиная с 2016 года зимние российские океанографические измерения у Северного полюса выполняют только два специалиста.
В качестве измерительной платформы все 12 лет используется российский дрейфующий лагерь «Барнео». Работа лагеря – это продолжение и развитие советских сезонных дрейфующих станций, организация которых производилась с помощью парашютного десантирования, а текущая деятельность с помощью вертолетов и самолетов, осуществляющих взлеты и посадки на специально построенном ледовом аэродроме. Лагерь «Барнео» ежегодно организуется экспедиционным центром «Полюс» в марте-апреле, создавая тем самым исключительно благоприятные возможности для выполнения межгодового океанографического (и других видов) мониторинга.
В районе Северного полюса в верхних слоях океана существуют три интересующих нас слоя или, в другой терминологии, три водные массы. Верхний, непосредственно примыкающий ко льду, сильно перемешан и поэтому имеет однородные по глубине характеристики температуры и солености. Температура в этом слое близка к температуре замерзания морской воды – порядка 1,8оС. Ниже, от 50 до 110 м, располагается слой резкого увеличения плотности, так называемый галоклин. Температура отрицательна и в галоклине.
А вот на глубинах 180–1000 м располагаются воды с положительной температурой и высокой соленостью. Эти воды поступают в Арктический бассейн из Атлантического океана, распространяются в промежуточных слоях и поэтому называются промежуточными атлантическими. Атлантические воды распространяются на глубинах Арктики вдоль материкового склона и вдоль основных подводных хребтов, образуя циклонические ячейки крупномасштабных течений в основных котловинах Арктического бассейна. Чтобы «добраться» до полюса от северной части Атлантического океана, атлантическим водам необходимо около 10 лет.
Тепло от атлантических вод распространяется вверх ко льду, но скачок плотности в галоклине «не пускает» тепло из океана. Чем теплее атлантические воды и чем меньше скачок плотности, тем больше тепла от океана, тем тоньше морской лед. Для Арктического бассейна потепление Арктики с начала 1990-х выразилось в поступлении нескольких «впрысков» аномально теплых атлантических вод с последующим распространением «пятен» (слой по вертикали 700–800 м и по горизонтали 100–300 км) c аномальными свойствами в системе крупномасштабной циркуляции. Для верхнего слоя и галоклина потепление выражается в колебаниях градиента плотности.
С 2007 года вблизи полюса наблюдаются такие атлантические воды, которые на 0,5оС теплее, чем при работах отважной папанинской четверки в 1937 году. Но эти воды последние 11 лет практически не увеличивают свою температуру. Значительные колебания солености и плотности в перемешанном слое и галоклине наблюдались в 2007–2017 годах. Пока не все из них поддаются обоснованному объяснению.
Так в чем же причина важности продолжения приполюсного мониторинга верхнего слоя океана в 2018 году?
В прошлом году в авторитетном журнале Science группой ученых, работающих в зарубежных институтах, была опубликована статья, в которой обосновывается вывод о распространении так называемой атлантификации (увеличение температуры атлантических вод, а следовательно, поступление большего количества тепла от океана ко льду) во всей южной половине евразийской части Арктического бассейна. Вывод, кстати, основан на исключительно интересных работах по океанографическому мониторингу российско-американского проекта NABOS.
Так вот, в апреле 2018 года в случае правоты преобладающих современных представлений о путях и скорости распространения атлантических вод «атлантификация» могла достигнуть Северного полюса. Но высокоточные измерения Института океанологии демонстрируют, что этого не произошло. Возможно, неверны распространенные оценки скорости распространения атлантических вод. А возможно, пора существенно уточнить схему крупномасштабной циркуляции промежуточных вод Арктического бассейна.
В августе этого года вблизи Северного полюса будут выполняться океанографические станции международной экспедицией на борту шведского ледокола «Оден». Договоренность об обмене данными измерений между группой полярных исследований Института океанологии и международной экспедицией достигнута. Мы, океанологи, будем и в этом году знать о зимнем и летнем состоянии водных масс в приполюсном районе. Будут результаты натурных измерений, на основании которых можно обосновывать гипотезы и совершенствовать диагностические и прогностические модели Северного Ледовитого океана.
