CC BY
204
Оохте, С.Хайн
Институт полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера, г. Бремерхафен, Германия
ИССЛЕДОВАНИЯ АРКТИКИ, ПРОВОДИМЫЕ ИНСТИТУТОМ ПОЛЯРНЫХ И МОРСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИМ. АЛЬФРЕДА ВЕГЕНЕРА* Аннотация
Дан детальный обзор деятельности АВИ, в частности, исследований в Арктике. Представлены основные направления изучения Арктики с учетом развития инфраструктуры и внедрения новых исследовательских платформ. Показаны перспективы развития будущих исследований и международного сотрудничества.
K.Lochte, S.Hain
ARCTIC RESEARCH AT THE ALFRED WEGENER INSTITUTE FOR POLAR AND MARINE RESEARCH
Abstract
The article gives an overview of AWI, particularly of its Arctic research. Main figures and characteristics of the Institute are given. Arctic studies foci are listed, taking into account development of infrastructure and introduction of new research platforms. Prospects of future research and international collaboration are shown.
Обзор деятельности Института. Институт был основан как публичноправовое образование в Бремерхафене в 1980 г. Уже в 1986 г. Институт морских исследований Бремерхафена стал частью АВИ. Он занимался экологией и проблемами загрязнения в Северном море, и несколько его ученых заинтересовались морскими исследованиями Арктики. В 1992 году к АВИ присоединились полярные исследователи бывшей ГДР, и в Потсдаме, недалеко от Берлина, был открыт новый филиал, где основное место занимали атмосферные и перигляци-альные исследования. В 1998 году старейшее учреждение морских исследований Германии - Биологический институт Гельголанда (Biologische Anstalt Helgoland) -стал частью АВИ. Он был основан в 1892 г., расположен на островах Гельголанд и Зюльт и занимается экологией прибрежья Северного моря, а также исследованиями в Арктике. В результате этих преобразований в настоящее время АВИ расположен в четырех населенных пунктах Германии с головным офисом в Бре-мерхафене (рис. 1). Научная сфера интересов включает в себя, прежде всего, исследования в обоих полярных районах, Арктическом и Антарктическом, и в Северном море. Институт полярных и морских исследований является членом Ассоциации Гельмгольца и получает 90 % своего финансирования от Феде -рального правительства Германии (Министерство образования и науки) и 10 % от федеральных земель (Бремен, Шлезвиг-Гольштейн и Бранденбург), в которых расположены исследовательские центры АВИ (рис. 1).
В 2010-2011 годах в Институте работало более 970 сотрудников, примерно половина из которых - ученые, а годовой бюджет составил примерно 120 млн
Перевод: В.В.Захаренко, Д.В.Моисеев.
евро, включая около 20 млн евро внешнего финансирования. Приблизительно 30 % бюджета необходимо для работы основных исследовательских платформ и инфраструктуры, управляемой АВИ (рис. 2).
Рис. 1. Расположение Института полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера в Германии (Бремерхафен, Потсдам, Гельголанд и Зюльт)
Рис. 2. Главные исследовательские базы и инфраструктура под управлением АВИ: арктические (AWIPEV, “Самойлов”) и антарктические (“Неймайер III”, “Конен”, лаборатория Даллмана) станции, научно-исследовательский ледокол “Полярштерн”, три небольших корабля и два самолета
Три отделения АВИ (биологии, климата и наук о Земле) охватывают широкий спектр тем и областей исследования. Одним из достоинств АВИ является высокий уровень специалистов в большинстве аспектов полярных и морских исследований в рамках одного учреждения, что обеспечивает отличную междисциплинарную работу и новые трансдисциплинарные идеи. Исследовательские группы различных отделений и секций объединяют усилия на темах, представляющих особый интерес. Например, исследования полярных ледяных щитов и повышения уровня моря осуществляются мультидисциплинарной командой геофизиков, океанографов, климатологов, палеокеанографов и разработчиков моделей. Изучение морских льдов объединяет специалистов по океанографии, атмосферным и биологическим наукам, а также построению моделей. Исследования в АВИ включают целый спектр действий: от полевых наблюдений и изучения процессов до анализа данных и моделирования. Комплексные исследования и анализ полярных экосистем в Арктике и Антарктике - отличительная черта научной деятельности АВИ. Долгосрочные наблюдения и временная последовательность служат основой понимания и выделения кратковременных колебаний и долгосрочных тенденций в полярных и умеренных экосистемах.
Ученые работают в тесной кооперации с отделом логистики и администрацией. Для выполнения полярных исследований создана прекрасная инфраструктура (рис. 2). Институт бесплатно предоставляет эту инфраструктуру всему немецкому научному обществу и международным партнерам. Многие из совместных мероприятий являются частью крупных проектов, осуществляемых при содействии и финансовой поддержке Европейского союза и различных учреждений. Все совместные исследовательские проекты подлежат независимой международной экспертной оценке для обеспечения высокого научного качества и актуальности.
Наиболее значимой единицей инфраструктуры является научно-исследовательский ледокол “Полярштерн”, на котором могут одновременно работать 50 ученых до 310 сут. в Арктике и Антарктике (Polarstem ..., 2007). Это одно из наиболее востребованных исследовательских судов в мире. НИЛ “Полярштерн” преодолел более 1.4 млн морских миль со дня спуска на воду в 1982 г. Транзитные рейсы в полярные районы и обратно используются для попутных исследований океана. Судно обеспечивает постоянную немецкую антарктическую исследовательскую станцию “Неймайер”, оно оборудовано для любых научных исследований в области гляциологии, физической и биологической океанографии, наук об атмосфере, морской седиментологии, геофизики, химии и экспериментальной морской биологии, включая микробиологию. Для прибрежных работ в Северном море и морях Европейского шельфа АВИ располагает небольшими научноисследовательскими судами. Ученые Института также имеют доступ к другим крупным немецким научно-исследовательским судам (в частности НИС “Метеор”) для проведения работ вне полярных районов. Институт является членом европейской базы научно-исследовательских судов: многие зарубежные исследователи используют возможности, предоставляемые экспедициями на НИЛ “Полярштерн” (до сих пор более 50 % времени было использовано сторонними учеными и 22 % - международными партнерами), а ученые АВИ пользуются гостеприимством зарубежных судов.
Для изучения атмосферы и льдов используются два модернизированных самолета DC-3 типа Basler Bt 67 (Ро^г-5 и Polar-6). В зависимости от задач они
могут взять на борт ледовый радар, магнитные и альтиметрические приборы для исследования структуры, толщины и поверхностных характеристик льда, а также специальные приборы и датчики для анализа химического состава атмосферы.
Направление региональных исследований определяется месторасположением полярных станций, управляемых АВИ. В Арктике базу для круглогодичных атмосферных, геофизических и биологических исследований обеспечивает исследовательская станция в Ню-Олесунне (AWIPEV, Шпицберген), управляемая совместно с Французским полярным институтом Поля-Эмиля Виктора (IPEV). Совместная немецко-российская станция находится в дельте р. Лены (о. Самойлов, Сибирь), вблизи моря Лаптевых. Она служит для летних полевых исследований вечной мерзлоты и долгосрочных наблюдений за изменениями береговой среды Арктики.
Центральная исследовательская база АВИ в Антарктике - станция “Ней-майер III” на Земле Королевы Мод. Первая станция “Неймайер” появилась в 1981 г. (см.: статью Г.Хемпеля в наст. сборнике); теперь функционирует третья станция, которая была официально открыта в феврале 2009 г. Первые две станции представляли собой цилиндрические структуры внутри ледяного шельфа. Срок их эксплуатации составил 11 и 17 лет соответственно, когда давление на стены, вызванное ежегодным прибавлением льда и снега на крыше станции, сделало невозможным дальнейшее безопасное функционирование. Новая станция “Неймайер III” построена на гидравлическом основании и регулярно поднимается, чтобы препятствовать накоплению снега. Ожидается, что эта станция выдержит суровые условия Антарктики более 30 лет, т. е. прослужит примерно в 3 раза дольше, чем предыдущие станции. Примерно в 560 км к юго-востоку от станции “Неймайер III” находится станция “Конен”. Здесь в период южного лета проводятся геофизические, гляциологические и атмосферные исследования. Эта станция снабжается через станцию “Неймайер III”. Она предоставляет хорошие возможности при бурении ледяных кернов для палеоклиматических исследований. На о. Ватерлоо (Кинг-Джордж) в Антарктике находится лаборатория Даллмана, которая управляется совместно с аргентинскими партнерами станции “Джубани”. Ее используют для биологических исследований в основном в летний период.
Две станции АВИ на островах Гельголанд и Зюльт в Северном море являются центрами прибрежных полевых работ и долгосрочных наблюдений за экосистемой прибрежья (German Bight). Сбор данных по температуре и солености начался на Гельголанде в 1873 г., а регулярный сбор и анализ фито- и зоопланктона - в 1962 и 1974 гг. соответственно. Уникальные базы данных, собранные в ходе этих долгосрочных наблюдений, являются важной основой для анализа экосистемных изменений и их причин и невероятно ценны для сравнения климатических изменений в полярных регионах (особенно в Арктике) с изменениями в умеренных водах Северного моря (Helgoland ..., 2010; Data ..., 2010).
Координация и материально-техническое обеспечение, научная поддержка мероприятий по полярным исследованиям немецких и зарубежных учреждений -одна из первоочередных задач АВИ. Поэтому Институт является частью мощной сети национальных и международных исследовательских центров. Совместные проекты, которые АВИ (часто вместе с другими немецкими институтами, например Центром им. Гельмгольца по исследованию океана, GEOMAR, г. Киль) осуществляет в Арктике в сотрудничестве с ММБИ и другими российскими институтами, являются результатом открытой политики двух стран.
С начала создания АВИ участвует в преподавательской деятельности. Большинство старших научных сотрудников преподают в Университете Бремена и других, а сотни магистров защитили свои работы в АВИ. На начало октября 2011 г. в Институте работало 188 магистров.
Рассмотрим только наши арктические исследования, хотя полная программа АВИ включает изучение Антарктики и береговые исследования.
Арктические исследования. Арктика - важный двигатель эволюции и изменения климата (Observation ..., 2007; Simulating ..., 2008). На протяжении прошлого века в Арктике стало в 2 раза теплее, чем обычно, что может быть расценено как сигнал-предупреждение будущих климатических изменений (Changes ..., 2010). Из-за резкого повышения температуры морские льды и ледниковый покров Арктики за последние десятилетия существенно уменьшились в объеме и толщине (Adjoint ..., 2009), также меняется химический состав (“окисление”) Северного Ледовитого океана. В случае сохранения этих температурных тенденций исследования АВИ и других (Potential ..., 2011) прогнозируют, что высокопродуктивные поверхностные слои Арктического океана будут испытывать недостаток карбонатных минералов к 2032 г. и могут стать свободными от льда в летний период к 2070 г. Поскольку полярная экосистема характеризуется высокоспециализированными и адаптированными видами и пищевыми цепями, ожидаемые будущие изменения окажут сильное влияние не только на физическую среду, но и на ее обитателей.
Процессы и изменения в Арктике имеют не только локальное значение, они влияют на климат и уровень морей во всем мире. Поэтому целью АВИ является обеспечение высококачественных научных наблюдений, усовершенствование анализа данных и построения моделей и уменьшение погрешностей прогнозов арктических процессов и их глобальных последствий. При анализе будущих изменений важно понимать относительную роль природной изменчивости и антропогенных влияний. Поэтому исследования Института вносят вклад в оценку последствий текущих изменений в Арктике, которые варьируют от локальных до глобальных.
Нынешняя программа исследований “Полярные регионы и побережье в изменяющейся системе Земли” (PACES, 2009-2013 гг.), которая осуществляется АВИ в сотрудничестве с Центром им. Гельмгольца (HZG) в Гестахте, включает 4 научные темы:
1) изменения Арктики и Антарктики;
2) береговые изменения;
3) уроки прошлого;
4) синтез - система Земля в аспекте полярных исследований.
Исследования Арктики проводятся преимущественно в рамках тем 1 и 4,
но проблемы Арктики присутствуют и в остальных темах.
Одним из важнейших предметов исследований АВИ является объем и изменение ледяного щита Гренландии в прошлом, настоящем и будущем и влияние этих изменений на уровень Мирового океана. Научный анализ включает как прямые измерения ледового покрова, которые исследуют структуру ледников и позволяют сделать детальную палеоклиматическую реконструкцию, так и измерения с самолета и спутников (альтиметрия), позволяющие оценить соотношение масс и динамику ледникового покрова (Surface ..., 2009).
Также ученые АВИ наблюдают и моделируют изменения арктического морского льда и его влияние на обмен между океаном-льдом-атмосферой (рис. 3).
Науки о климате
Динамика океана и морского льда Атмосферная циркуляция Взаимообмен между океаном, морским льдом и атмосферой Предсказание климата
Уровень моря и криосфера
Биологические науки
Морской лед Биогеохими-ческие модели
Биоразнообразие Ключевые виды Криопелагиаль Криобенталь
Изменение морского льда -влияние на полярный климат и экосис- _
темы Доверительное
развитие и проверка
Науки о климате и Земле
Изменения в циркуляции поверхности океана Температура поверхности моря Количество морского льда
Рис. 3. Влияние изменений морского льда на полярный климат и экосистемы (R.Gerdes, личное сообщ.)
Например, в 2009 г. самолетами Polar-5 была проведена крупная международная кампания PAM-ARCMIP, действовавшая с воздушных арктических баз Гренландии, Канады и США. Изучались толщина морского льда и состав атмосферы обширного района Западной Арктики (рис. 4). Эти данные являются первостепенными для усовершенствования моделей морского льда и атмосферы (Synoptic ..., 2010; A three-dimensional ..., 2010). Они также важны при учете влияния отступления морского льда на биогеохимические потоки и морские экосистемы.
Атмосферные исследования, проводимые АВИ, включают анализ динамики и моделей атмосферной циркуляции, а также химического состава атмосферы. Важными аспектами являются, в частности, долгосрочные серии наблюдений аэрозолей и концентрации озона в Арктике. Недавно впервые было проведено наблюдение арктической озоновой дыры. Ее происхождение удалось объяснить повышением стратификации атмосферы из-за потепления нижних атмосферных слоев (Unprecedented ..., 2011). Такого рода исследования являются частью международной работы ученых и требуют хорошо скоординированной сети атмосферных наблюдений в Арктике. Ученые из АВИ (Потсдам) объединяются для таких наблюдений, в частности, с российскими коллегами на северных полярных дрейфующих станциях.
Изучаются перигляциальные области в Сибири и Канаде (рис. 5), включая подводную вечную мерзлоту моря Лаптевых - остаток многолетней мерзлоты наземных районов, которые были затоплены в результате повышения уровня моря в период голоцена. На протяжении тысячелетий вечная мерзлота сохраняла большое количество органического углерода. С повышением температуры важной проблемой становится высвобождение этих запасов органического углерода
и парниковых газов, таких как метан, в результате таяния вечной мерзлоты. Микробиологическое изучение окисления метана показывает, что в соответствующих условиях этот биологический фильтр может преобразовать большую часть освобожденного метана в диоксид углерода (Methane ..., 2011). Высвобождение и преобразование углерода из разрушающейся вечной мерзлоты оказывает существенное влияние на глобальный углеродный цикл, но судьба этой органики и ее отложение в прибрежных районах океана остаются нерешенными вопросами.
Рис. 4. Траектория полета Polar-5 для исследования толщины морского льда и химии атмосферы
Пролив Фрама между Шпицбергеном и Гренландией - единственный глубоководный проход между Атлантическим и Северным Ледовитым океанами. Количество арктической воды и льда во многом определяет образование плотной, глубокой воды, которая создает термохалинную циркуляцию Мирового океана. От 80 до 90 % водообмена между Северным Ледовитым и Атлантическим океанами происходит через пролив Фрама шириной 460 км. В восточной части теплые атлантические воды (Западно-Шпицбергенское течение) перемещаются вдоль побережья Шпицбергена в Северный Ледовитый океан, а холодные арктические воды (Восточно-Гренландское течение) возвращаются по западную часть пролива Фрама. Для изучения процессов, происходящих в этом регионе, АВИ установил постоянный пункт наблюдений “Хаусгартен” с океанографическими приборами и точками биологических и химических исследований на дне и в глубинных слоях пролива Фрама (Soltwedel, Klages, 2009). Система включает 15 станций отбора проб в слое от 1000 до 5500 м (рис. 6). Ежегодный отбор проб и измерения, проводимые учеными АВИ с 1999 г., выявили постоянный, постепенный рост температуры с 0.06 до 0.08 °C на горизонте 2500 м с 2000 по 2009 гг. (Temporal ..., 2010), и эта тенденция продолжилась в 2010 и 2011 гг. (рис. 7).
Рис. 5. Распределение вечной мерзлоты в Северном полушарии и основные районы исследований АВИ (карта: Hugues Lantuit, AWI; см.: International Permafrost Association)
Рис. 6. Постоянные места сбора образцов (НО-1-НО-1Х, Ш-Ш и 81-83) в пункте наблюдений “Хаусгартен” в проливе Фрама между Шпицбергеном и Гренландией
-0.90 J___________________________________________________________________
Рис. 7. Температура воды на станции “Хаусгартен” (HG-IV) на глубине 2500 м в 2000-2011 гг. (T.Soltwedel, личное сообщ.)
Обсерватория функционирует с 1999 г. и является самой северной глубоководной станцией для долгосрочных биологических и физико-химических наблюдений. Она занимает площадь 110х70 км. С 2007 года на станциях KH, V12 и Kb0 регулярно отбирают пробы в рамках немецко-норвежского проекта KONGHAU.
Схожий рост температуры наблюдался на глубоководной станции в Норвежском море (Osterhus, Gammelsrod, 1999). Хотя это повышение небольшое, оно является значительным для невероятно стабильного глубоководного температурного режима и указывает на сдвиги в процессах водообмена между Атлантикой и Северным Ледовитым океаном. В этот же период морской лед постоянно отступал дальше к северу. Это движение вызвало снижение взвешенного органического вещества (Lalande et al., 2011) и повлияло на состав планктонного сообщества. Так атлантические виды заменили традиционные полярные арктические (Hirche, Kosobokova, 2007; Relationships ..., 2010). На дне моря с течением времени наблюдались сопутствующие изменения в численности и составе донных сообществ (Carbon ..., 2011). Станция “Хаусгартен” будет расширена до статуса центральной международной исследовательской базы, чтобы наблюдать также влияние изменений физической среды на биологические процессы и биоразнообразие. Процессы, которые изучаются в этом ключевом районе, могут служить индикаторами или примерами будущих преобразований в арктической системе. Планируется установить новые автоматические системы наблюдения и, в случае получения финансирования, соединить различные участки станции со Шпицбергеном посредством глубоководного кабеля связи. Помимо обеспечения энергией развернутой системы датчиков, такое кабельное соединение позволит осуществлять постоянную передачу данных в лаборатории, даст ученым и операторам возможность впервые наблюдать и реагировать на важные изменения среды в реальном времени.
Разработка исследовательских баз и инфраструктуры. Несмотря на технологические достижения прошлых десятилетий, удаленность, обширность и
суровые условия Арктики все еще представляют серьезные трудности для проведения исследований. Влияние изменений климата на среду Арктики существенно различается во времени и пространстве. Это необходимо учитывать при планировании дальнейших исследовательских программ и разработке подходящих исследовательских баз и инфраструктуры. Наблюдения в ключевых районах Арктики, таких как вышеупомянутый пролив Фрама, должны проводиться непрерывно, чтобы фиксировать случайные явления и отслеживать изменчивость
и тенденции природных условий и биоты во времени. Это требует разработки нового, инновационного оборудования и датчиков, подходящих для надежного использования при очень низких температурах. Особой проблемой в полярных регионах является недостаток круглогодичных исследований морских и океанических процессов - зачастую исследование в море ограничивается летними месяцами из-за нехватки научно-исследовательских судов, способных работать в условиях Арктики зимой. Таким образом, одна из главных задач полярных исследований - развитие международного сотрудничества для координации и согласования стратегий наблюдения, усовершенствования обмена данными и повышения возможностей судов, развитие инфраструктуры для проведения совместных научных исследований.
Будущие направления и программы исследований Арктики. Изменение климата в Арктике ставит много вопросов. Исследования АВИ вносят вклад в создание базы данных арктических экосистем, изучаются изменения биологических и биогеохимических процессов, контролирующих биоразнообразие, пищевые цепи и продуктивность морских экосистем Арктики. Предвидимые будущие изменения являются ответом не только на изменения в природной среде. Ожидается также увеличение антропогенного влияния из-за потенциального использования арктических ресурсов и усиления судоходства.
В 2009 году правительство Германии приняло новую всеобъемлющую исследовательскую программу “Исследования в целях устойчивого развития”. Эта программа, в частности, определяет Арктику как ключевой регион для усиления исследований и развития инфраструктуры как на национальном уровне, так и
в контексте участия Германии в проектах и программах Европейского союза. Чтобы наметить и осуществить дальнейшие действия недавно была разработана новая стратегия исследований Арктики ^сМеИе Veranderungen т der Агкй8: Ро1агГог-8сЬи^ т 01оЬа1ег Verantwortung) - “Стремительные изменения в Арктике: глобальная ответственность полярных исследований” (доступен только на немец-ком языке), проект был подготовлен под руководством АВИ с участием главных членов Арктического научного сообщества в Германии. Он опубликован Министерством образования и научных исследований Германии (БМББ ..., 2011). Документ обобщает основные направления исследований Арктики в ближайшие годы, а именно: 1) прошлые, нынешние и будущие климатические изменения в Арктике; 2) влияние ледникового покрова Гренландии на повышение уровня моря; 3) сокращение плавучих льдов Арктики; 4) вечная мерзлота и газогидраты как “неизвестные” в климатической системе; 5) адаптация полярных организмов к изменениям в арктической среде; 6) возможности и риски, связанные с повышенным экономическим использованием Арктики. Для каждого из этих направлений стратегия указывает главные цели и основные вопросы, которые станут решающими при будущих научных исследованиях. Стратегия определяет районы немецких исследований в Арктике, например, пролив Фрама для глубоководных наблюдений и Шпицберген со станцией AWIPEV для атмосферных и метеороло-
гических исследований. Море Лаптевых и дельта Лены со станцией “Самойлов” остаются главными исследовательскими пунктами для изучения формирования и дрейфа морского льда, а также вечной мерзлоты. Крупномасштабные исследования в Северном Ледовитом океане проводятся при исследовании геологической эволюции Арктического бассейна или при междисциплинарном изучении морского льда. Помимо определения ключевых тем и вопросов для будущих научных исследований в Арктике, стратегия также подчеркивает необходимость более качественных научных наблюдений, синтеза, анализа и прогнозов в отношении вероятных рисков, связанных с изменениями в Арктике. Стратегия признает, что разработки в Арктике могут иметь эффект далеко за пределами региона, поэтому научная поддержка необходима для рационального похода, передачи знаний общественности, передачи технологий и поддержки молодых ученых.
Изучение и понимание сложности системы Арктики, того, как она развивалась и как на ней скажутся глобальные изменения, по-прежнему будет играть важнейшую роль в научной работе АВИ. В рамках подготовки новой пятилетней научно-исследовательской программы, которая станет продолжением нынешней программы PACES с 2014 по 2018 гг., Институт уже определил необходимость дальнейших исследований таких вопросов, как: динамика ледяных щитов, баланс масс и повышение уровня моря; изменение морского льда и его взаимодействие с атмосферой, океаном и экосистемами; деградация зон вечной мерзлоты; цикл углерода и газовый обмен с атмосферой. Новая программа также будет нацелена на изучение гидродинамики Северного Ледовитого океана, биоразнообразия в его глубинах и влияния изменений в экосистемах Арктики на биогеохимические потоки. Адаптация экосистем, ключевых видов и моделей поведения к изменениям окружающей среды будет важной областью исследований в прибрежных и шельфовых районах.
Отделения биологических, климатических наук и наук о Земле в АВИ с их междисциплинарными связями с государственными и международными партнерами хорошо подходят для изучения этих проблем. Чтобы распространить результаты этой работы и усилить их влияние, предполагается, что новая программа также будет предусматривать исследования взаимодействия науки и заинтересованных сторон. Одним из аспектов, к примеру, будет развитие инновационной информационной системы и системы управления знаниями и платформами для эффективной передачи результатов научных исследований политикам, обществу и тем, кто подвержен непосредственному влиянию изменений в Арктическом регионе. Этот аспект будет разрабатываться совместно с партнерами в арктических странах и в контексте международных организаций (Международный Арктический совет - IASC), как вклад в международную систему взглядов на политику и науку Арктики.
Международное сотрудничество. Новая стратегия исследований Арктики также подчеркивает необходимость совместных действий, особенно на международном уровне. Различные международные проекты и программы, реализованные в рамках Международного полярного года 2007/08, показали преимущества совместного использования опыта и данных многих партнеров при анализе изменений окружающей среды, происходящих в Арктике, их региональных и глобальных последствий.
Научное сотрудничество между Россией и Германией имеет долгую историю (см.: Г.Хемпель, наст. сборник). В 1987 году правительства стран подписали
первое соглашение о научно-техническом сотрудничестве, а в 1995 г. последовало особое соглашение, предусматривающее сотрудничество в морских и полярных исследованиях. В 1990-х годах это сотрудничество укреплялось усилиями прежних директоров АВИ Готтхильфа Хемпеля и Йорна Тиде и коллег в АВИ и ГЕОМАР. Сегодня АВИ имеет двусторонние соглашения о сотрудничестве со всеми ведущими российскими научно-исследовательскими институтами для поддержки совместных научных исследований и логистических операций в полярных регионах.
В связи с этим Лаборатория им. Отто Шмидта в Санкт-Петербурге (OSL, основана в 2000 г., режим доступа: http://www.otto-schmidt-1aboratory.de/) и магистерская программа прикладных полярных и морских наук (“ПОМОР”, основана в 2002 г., режим доступа: http://www.pomor.de/) являются главными примерами успешного немецко-российского сотрудничества. Лаборатория находится в Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте и поддерживается Министерством образования и научных исследований Германии, Российским министерством образования и науки, Российской федеральной службой метеорологии и мониторинга окружающей среды, а также ААНИИ, АВИ и ГЕОМАР. Это обеспечивает использование современного лабораторного оборудования для полярных и морских исследований и материально-технической базы для совместных научно-исследовательских проектов российских и немецких ученых. Магистерская программа “ПОМОР” читается совместно немецкими и российскими преподавателями в области полярных и морских наук на базе Санкт-Петербургского государственного университета и Лаборатории им. Отто Шмидта.
Сотрудничество дополняется рамочными соглашениями и совместными программами между Ассоциацией Гельмгольца и российскими коллегами (Российской академией наук и Российским фондом фундаментальных исследований). Молодые исследователи поддерживаются “Совместными исследовательскими группами Гельмгольц-Россия” (НЮЯО), финансируемыми Германией и Россией. В рамках Германо-Российского Года образования, науки и инноваций 2011/2012 много новых идей и инициатив привносятся научными и исследовательскими организациями, университетами и компаниями в обеих странах для укрепления существующих связей и определения новых тем и вопросов дальнейшего сотрудничества.
Текущие проекты, новые подходы и инициативы, описанные выше, основаны на свободе исследования, взаимном гостеприимстве на исследовательских станциях и на борту научно-исследовательских судов, обмене данными и научнотехническим персоналом, тесном сотрудничестве при публикации результатов и другой информации. В будущем эти вопросы приобретут еще большую значимость, особенно в свете возрастающего интереса к Арктическому региону и притязаний на обширные зоны континентального шельфа. Для проведения исследований в арктических водах АВИ необходимо разрешение соответствующего прибрежного государства, под национальной юрисдикцией которого находится эта акватория. Поэтому будущие исследования должны быть еще более международно-ориентированными и активно вовлекающими партнеров из России и других арктических стран на всех стадиях проекта (экспедиции) от начала до окончательного анализа и публикации результатов. Совместные встречи (семинары), обмен персоналом и идеями - это способы ближе познакомиться и поучиться друг у друга. Мурманский семинар 2011 г. и данная публикация - всего два шага в этом направлении. В качестве следующего шага ММБИ и АВИ пла-
нируют совместно проанализировать, сравнить и обменяться данными долгосрочного биологического мониторинга, полученными более чем за 50 лет институтами в ходе исследований вдоль разреза “Кольский меридиан” и станции “Хельголанд” соответственно. Мы надеемся по-новому взглянуть на долгосрочные экосистемные изменения в этих регионах и на потенциальную связь между арктическими и умеренными океаническими процессами. Это хороший пример совместного анализа данных и совмещения взаимодополняющего опыта двух организаций.
Л и т е р а т у р а
Adjoint analysis of the 2007 all time Arctic sea-ice minimum / F.Kauker, T.Kaminski, M.Karcher et al. // Geophys. Res. Lett. 2009. V. 36. L03707. doi: 10.1029/2008GL036323.
A three-dimensional characterization of Arctic aerosols from airborne Sun photometer observations: PAM-ARCMIP, April 2009 / R.S.Stone, A.Herber, V.Vitale et al. // J. Geophys. Res. 2010. V. 115(d13203). P. 18.
BMBF. Schnelle Veranderungen in der Arktis: Polarforschung in globaler Verant-wortung. Bonn, Berlin, 2011. 32 s.
Carbon flows in the benthic food web at the deep-sea observatory Hausgarten (Fram Strait) / D. van Oevelen, M.Bergmann, K.Soetaert et al. // Deep-Sea Res. (1 Oceanogr. Res. Pap.). 2011. V. 58(11). P. 1069-1083.
Changes of the climate system in the polar regions / K.Lochte, R.Gerdes,
H.W.Hubberten, P.Lemke // Nova Acta Leopoldina. 2010. V. 112(384). P. 131-144.
Data integration for European marine biodiversity research: creating a database on benthos and plankton to study large-scale patterns and long-term changes / L.Vandepitte, B.Vanhoorne, A.Kraberg et al. // Hydrobiologia. 2010. V. 644. P. 1-13.
Helgoland Roads, North Sea: 45 Years of Change / K.H.Wiltshire, A.Kraberg,
I.Bartsch et al. // Estuar Coast. 2010. V. 33. P. 295-310.
Hirche H., Kosobokova K. Distribution of Calanus finmarchicus in the northern North Atlantic and Arctic Ocean - expatriation and potential colonization // Deep-Sea Res. (2 Top Stud in Oceanogr.). 2007. V. 54(23-26). P. 2729-2747.
Lalande C., Bauerfeind E., Nothig E. Downward particulate organic carbon export at high temporal resolution in the Eastern Fram Strait: Influence of Atlantic water on flux composition // Mar. Ecol. Prog. 2011. Ser. 440. P. 127-136.
Methane oxidation associated with submerged brown mosses reduces methane emissions from Siberian polygonal tundra / S.Liebner, J.Zeyer, D.Wagner et al. // J. Ecol. 2011. V. 99. P. 914-922.
Observations: Changes in snow, ice and frozen ground / P.Lemke, J.Ren, R.Alley et al. // Climate change 2007: the physical science basis; summary for policymakers, technical summary and frequently asked questions. Part of the Working Group I contribution to the Fourth Assessment: Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, New York: Cambridge University Press, 2007.
Osterhus S., Gammelsrod T. The abyss of the Nordic Seas is warming // J. Clim. 1999. V. 12(11). P. 3297-3304.
Polarstern - 25 Jahre Forschung in Arktis und Antarktis / D.Ftitterer, E.Fahrbach (Eds.). Bielefeld: Delius Klasing, 2007. 293 s.
Potential impacts of future ocean acidification on marine ecosystems and fisheries: current knowledge and recommendations for future research / K.Denman, J.R.Christian, N.Steiner et al. // ICES J. Mar. Sci. 2011. V. 68. P. 1019-1029.
Relationships between primary production and vertical particle export at the Atlantic-Arctic boundary (Fram Strait, 79° N, 4° E) / A.Forest, P.Wassmann, D.Slagstadt et al. // Polar Biol. 2010. V. 33(12). P. 1733-1746.
Simulating the long term variability of liquid freshwater export from the Arctic Ocean / R.Gerdes, M.Karcher, C.Koberle, K.Fieg // Arctic-Subarctic Ocean Fluxes: Defining the role of the Northern Seas in climate. Berlin: Springer, 2008. P. 405-425.
Soltwedel T., Klages M. The Hausgarten - from snap-shots to time-series // Biological studies in Polar Oceans: Exploration of life in icy waters; 35 research reports and reviews. Bremerhaven: Wirtschaftsverl NW, 2009. 352 p.
Surface massbalance changes of the Greenland ice sheet since 1866 / L.Wake, P.Huybrechts, J.Box et al. // Ann. Glaciol. 2009. V. 50. P. 178-184.
Synoptic airborne thickness surveys reveal state of Arctic sea ice cover / C.Haas, S.Hendricks, H.Eicken, A.Herber // Geophys. Res. Lett. 2010. 37(L09501):5. doi: 10.1029/2010GL042652.
Temporal Change in deep-sea benthic ecosystems: A review of the evidence from recent time-series studies / A.Glover, A.Gooday, D.Baily et al. // Adv. Mar. Biol. 2010. V. 58. P. 1-95.
Unprecedented Arctic ozone loss in 2011 / G.Manney, M.Santee, M.Rex et al. // Nature. 2011. V. 478(7370). P. 469-475.
УДК 551.465 (268.4)
Г.Г.Матишов, С.Л.Дженюк, В.В.Денисов, А.П.Жичкин, Д.В.Моисеев
Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН, г. Мурманск, Россия
УЧЕТ ВЕКОВОЙ ДИНАМИКИ КЛИМАТА БАРЕНЦЕВА МОРЯ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ МОРСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Аннотация
Приведены результаты исследований состояния климатической системы Баренцева моря в XX-начале xXi веков. Дана характеристика современных климатических трендов температуры воды и ледового покрова в Баренцевом море как основных индикаторов состояния морских экосистем Западной Арктики. Сделан вывод о близком завершении теплой фазы климатических колебаний и возвращении функционирования экосистемы Баренцева моря к среднему многолетнему состоянию. Выдвинуто предположение, что дальнейшие изменения климатической системы будут носить циклический характер с периодом, близким к 30 годам. Рассмотрено потенциальное воздействие климатических изменений на ведущие отрасли морского хозяйства - рыболовство, морской транспорт, добычу нефти и газа на шельфе.
G.G.Matishov, S.L.Dzhenyuk, V.V.Denisov, A.P.Zhichkin, D.V.Moiseev TAKING INTO ACCOUNT OF THE BARENTS SEA CLIMATE SECULAR DYNAMICS IN COURSE OF MARINE ACTIVITY PLANNING Abstract
Results of the Barents Sea climate system studies in the 20th-early 21st centuries are introduced. Characteristics of current climate trends of water temperature and ice cover anomalies in the Barents Sea are given. They serve as the main indicators of the European Arctic marine ecosystems' state. A conclusion is made on the near end of the present warm phase and return of the Barents Sea ecosystem functioning to the mean long-term state. It has been suggested that fur
