1ИВАНОВ В. В.
Морские арктические исследования ААНИИ в XXI веке в рамках международных научных проектов: история и перспективы
V. IVANOV
Marine Arctic research of AARI in the XXI century within the framework of international scientific projects: history and prospects
Сведения об авторе:
Иванов Владимир Владимирович, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, главный научный сотрудник лаборатории крупномасштабных взаимодействий океана и атмосферы динамики климата ААНИИ (Москва) vladimir.ivanov@aari.ru
Author:
Vladimir Vladimirovich Ivanov, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Main Researcher at the Geographical Faculty of Lomonosov Moscow State University, Main Researcher at the Laboratory of Large-scale Ocean-Atmosphere Interactions of Climate Dynamics, AARI (Moscow) vladimir. ivanov@aari.ru
Аннотация
В статье кратко описаны современные методические подходы к проведению океанографических наблюдений в Северном Ледовитом океане и представлена краткая информация о двух наиболее крупных и продолжительных международных проектах с активным участием учёных ААНИИ (TRANSDRIFT-CATS (ТРАНС-ДРИФТ) и АВЛАП/NABOS), выполнявшихся в первые два десятилетия XXI в. В заключении сформулированы авторские идеи о перспективах натурных исследований в Северном Ледовитом океане в ближайшие десятилетия.
Abstract
The article briefly describes modern methodological approaches to conducting ocean-ographic observations in the Arctic Ocean and provides brief information about two of the largest and longest international projects with the active participation of AARI scientists (TRANSDRIFT-CATS and AVLAP/NABOS), carried out in the first two decades of the XXI century. In conclusion, the author's ideas about the prospects of field research in the Arctic Ocean in the coming decades are formulated.
Ключевые слова:
Северный Ледовитый океан, океанографические наблюдения, ТРАНСДРИФТ, АВЛАП, международные проекты.
Keywords:
the Arctic Ocean, oceanographic observations, TRANSDRIFT-CATS, AVLAP/NA-BOS, international projects.
Введение
Глобальные климатические изменения, ознаменовавшие начало нового тысячелетия, меняют физико-географическую карту мира, усиливая значимость северной полярной области в геополитике и экономике. Для России, обладающей самой протяжённой береговой линией в Северном Ледовитом океане (СЛО), ускорившееся в начале 2000-х гг. сокращение морских льдов1 открывает новые перспективы технологического освоения арктических шельфов (разработка нефтяных и газовых месторождений), расширения зон промышленного рыболовства и эффективного использования трансарктических транспортных магистралей. Расширение районов открытой воды и удлинение сезона таяния также создало благоприятные условия для проведения морских экспедиционных исследований в Арктике. Важную роль при этом сыграло широкое международное сотрудничество учёных из разных стран, которые внесли свой вклад в части научной экспертизы и внедрения передовых технологий в исследовательский процесс. «Катализатором» целенаправленных морских исследований в Арктике в начале XXI в. стал Международный полярный год (МПГ 2007/2008), инициатором проведения которого
Иванов В.В., Алексеев В.А., Алексеева Т.А., Колдунов Н.В, Репина И.А., Смирнов А.В. Арктический ледяной покров становится сезонным? // Исследования Земли из космоса. 2013. № 4. С. 50-65.
выступил известный российский учёный и общественный деятель Артур Николаевич Чилингаров.
В ходе подготовки и проведения МПГ 2007/08 международные научные группы выполнили скоординированные исследования в 40 морских и 60 сухопутных экспедициях, результаты которых были положены в основу более чем 200 научных проектов по различным направлениям наук о Земле. Были реализованы синхронные измерения характеристик природной среды в Арктике и Антарктике, проведены международные конференции и симпозиумы.
Современные методы натурных исследований в морской Арктике
В начале XXI в. наблюдения/измерения в экспедициях на специально оснащённых научно-исследовательских судах по-прежнему составляют основу информации о состоянии вод и льдов СЛО. Судовые измерения основных параметров морской воды - температуры и электропроводности - производятся при помощи глубоководных зондирующих устройств - CTD (Conductivity - Temperature - Depth). Наиболее распространёнными среди них являются CTD - зонды SeaBird1. Традиционная стратегия океанографических наблюдений включает вертикальные зондирования в последовательных точках, составляющих океанографический разрез. В дополнение к приборам, измеряющим базовые параметры, CTD-зонды также могут быть оснащены датчиками для определения прозрачности воды, растворённого кислорода и др. Одновременно с зондированием выполняется отбор проб воды на заданных глубинах с целью дальнейшего лабораторного анализа для определения комплекса гидрохимических и гидробиологических параметров. В условиях СЛО реализация описанной стратегии наблюдений осложняется наличием постоянного ледяного покрова, создающего непреодолимые препятствия для научно-исследовательских судов, не предназначенных для ледовой навигации. Решение этой проблемы путём использования ледоколов, судов усиленного ледового класса и летательных аппаратов (с посадкой на лёд) резко повышает себестоимость получаемых данных с учётом финансовых затрат на судовое время, топливо и оснащение необходимой измерительной аппаратурой. Помимо логистических проблем, недостатком информации, получаемой на океанографических
Sea-Bird Scientific [Электронный ресурс] URL: www.seabird.com/ (дата обращения: 06.02.2023).
разрезах, является её эпизодический характер. В оптимальном случае повторения одного и того же разреза в течение продолжительного интервала времени имеется возможность оценить временную изменчивость измеряемых параметров и описываемых ими процессов. Однако даже в этом случае изменения на временном масштабе от нескольких дней до сезона не разрешаются в данных наблюдений, поскольку выполнение экспедиций в СЛО, как правило, ограничено несколькими летними месяцами, когда наблюдается максимальное сезонное сокращение площади и толщины ледяного покрова.
Более перспективный подход, который активно начал внедряться в практику в свободных ото льда районах Мирового океана с конца прошлого века, заключается в использовании долговременных автономных буйковых станций (АБС), осуществляющих непрерывную регистрацию параметров морской среды. При этом возможны две разные методики. Одна из них заключается в организации непрерывных наблюдений в фиксированной точке пространства, т. е. со стационарным расположением измерительных приборов. Другой способ основан на свободном дрейфе измерительных приборов под действием ветра и течений. На математическом языке первый подход может быть классифицирован как «эйлеров» (Леонард Эйлер), сфокусированный на измерениях параметров среды в точке, через которую перемещается среда, а второй - как «лагранжев» (Жозеф Луи Лагранж), предполагающий наблюдения в процессе движения. В СЛО применение описанных методик наблюдений началось с начала 2000-х гг. и связано с именами наших выдающихся соотечественников, начинавших свою научную карьеру в стенах ААНИИ: Игоря Валентиновича Полякова - создателя российско-американского проекта АВЛАП/ NABOS1, в основу которого была положена идея использования долговременных заякоренных притопленных автономных буйковых станций (ПАБС) в ключевых районах Арктического бассейна (рис. 1), и Андрея Юрьевича Прошутинского, предложившего технологию вмораживаемых автоматических профилометров (Ice Tethered Profilers, ITP2) (рис. 2). Практическая реализация обеих технологий стала возможна благодаря развитию технических средств, обеспечивающих установку ПАБС на глубине 50-100 м подо льдом, её поиск и подъём в условиях сплошного ледяного покрова (в первом случае) и постановку ITP на ледяном покрове с устойчивой связью со спутником для приёма и передачи информации в береговые центры (во втором случае).
Nansen and Amundsen Basins Observational System NABOS [Электронный ресурс] URL: https://uaf-iarc.org/nabos/ (дата обращения: 06.02.2023).
Ice Tethered Profilers [Электронный ресурс] URL: https://www2.whoi.edu/site/itp/ (дата обращения: 06.02.2023).
Рис. 1. Постановка долговременной заякоренной ПАБС в экспедиции АВЛАП/NABOS-2006. ААНИИ
С конца 2000-х гг. в СЛО начали применяться автономные подводные аппараты (глайдеры), оснащённые разнообразной измерительной аппаратурой. Внедрение глайдеров в практику океанографических измерений в СЛО связано с именами Жана Клода Гаскарда из университета Сорбонны (Франция) и Крейга Ли из университета Вашингтона (США). Очевидным преимуществом глайдеров является управляемая мобильность, означающая возможность выполнения измерений вдоль заданного маршрута и в заданном диапазоне глубин, что выгодно отличает их от дрейфующих буёв, описанных выше. В то же время существенным препятствием в массовом применении глайдеров в покрытых льдом морях является необходимость периодической коррекции географического положения, для чего аппарат должен подняться к поверхности океана и установить связь со спутником глобальной системы позиционирования (GPS). При наличии сплошного ледяного покрова сделать это в принципе невозможно, и даже во льду умеренной сплочённости (более 5 баллов) - достаточно проблематично1. Пока что эта проблема так и не нашла надёжного решения, с чем связано ограниченное (на сегодняшний день) применение глайдеров в СЛО - в основном в летнее время и в зонах открытой воды.
Seaglider monitors waters from Arctic [Электронный ресурс] URL: https://phys.org/ news/2009-04-seaglider-arctic-record-breaking-journey-ice.html (дата обращения: 06.02.2023).
Российско-германские экспедиции TRANSDRIFT и проект CATS
Начало тесного сотрудничества между институтом GEOMAR (в настоящее время Центр имени Гельмгольца по исследованию океана в г. Киль, ФРГ) и ААНИИ датируется 1993-м годом, когда была организована первая российско-германская экспедиция TRANSDRIFT в море Лаптевых. Название TRANSDRIFT является сокращением от термина «Трансполярный дрейф», обозначающий крупномасштабный перенос льдов из морей сибирского шельфа (Лаптевых и Восточно-Сибирского) в направлении пролива Фрама1. Вместе со льдом, являющимся одним из источников холодных распреснённых вод для Северной Атлантики, переносится большое количество вмороженных в лёд твёрдых осадков, попадающих в шель-фовые моря со стоком сибирских рек. Изучению этого переноса вод и твёрдого вещества и был изначально посвящён TRANSDRIFT. У истоков проекта стояли известные немецкие и российские учёные: Йорн Тиде, Хайдемари Кассенс и Леонид Александрович Тимохов. В последующие годы тематика исследований существенно расширилась как регионально, так и предметно, охватив также арктическую атмосферу, биологические процессы и др.
В начале XXI в. для обработки материалов, получаемых в экспедициях TRANSDRIFT, в ААНИИ была создана совместная российско-германская лаборатория, названная в честь выдающегося российского учёного немецкого происхождения Отто Юльевича Шмидта. Начиная с 1993 г. было выполнено 24 экспедиции TRANSDRIFT в море Лаптевых и прилегающие районы. Одной из наиболее масштабных экспедиций стал TRANSDRIFT-XXIV, проведённый в 2018 г. в рамках российско-германского проекта CATS (Changing Arctic Transpolar System), что в русском переводе означает «Изменчивость Арктической Трансполярной системы». Экспедиционная программа была скоординирована с задачами проекта АВЛАП/ NABOS (см. следующий раздел), что позволило получить большое количество новых данных о состоянии морской среды в российских арктических морях (рис. 3). Фундаментальной целью проекта CATS (2017-2020) являлась оценка влияния современных климатических изменений на различные компоненты высокочувствительной окружающей среды Арктического региона. Для достижения этой цели была проведена комплексная диагностика современного состояния Арктической трансполярной системы (АТС), являющейся многокомпонентным физическим объектом,
Никифоров Е.Г., Шпайхер А.О. Закономерности формирования крупномасштабных колебаний гидрологического режима Северного Ледовитого океана. Л., 1980. 270 с.
Рис. 3. Маршрут объединённой экспедиции «Арктика-2018»
по программам АВЛАП/NABOS и TRANSDRIFT/CATS
на НЭС «Академик Трёшников» в августе - сентябре 2018 г. ААНИИ
состояние которого определяет роль СЛО в планетарном климате. Взаимодействие между компонентами АТС формирует базовые черты гидрометеорологических процессов и их изменчивость. С учётом результатов предыдущих исследований в экспедициях ТКАМЗБЫБТ полевые работы были сфокусированы в западной части моря Лаптевых, поскольку именно этот район является ключевым для интенсивного формирования морского льда, образования новых водных масс, вовлекаемых в трансполярный перенос, а также для взаимодействия шельфовых и склоновых процессов. Задачи проекта охватили изучение широкого диапазона взаимосвязанных геофизических и биологических процессов. Полученные натурные данные включили результаты комплексных измерений на океанографических разрезах в летний сезон, ряды непрерывных измерений на кластере ПАБС к северу от мыса Арктический, а также материалы круглогодичных мультидисциплинарных наблюдений на научно-исследовательском стационаре ААНИИ на мысе Баранова (о. Большевик архипелага Северная Земля).
Российско-американский проект АВЛАП/NABOS
С 2002 по 2021 гг. учёные ААНИИ совместно с коллегами из Международного арктического научно-исследовательского центра (International Arctic Research Center, IARC (ИАРК), США) выполняли программу долговременного мониторинга состояния вод бассейнов Нансена и Амундсена (Nansen Amundsen Basins Observation System - NABOS). Основателями этой программы были Игорь Валентинович Поляков, работающий с 1994 г. в ИАРКе, и Леонид Александрович Тимохов (ААНИИ). В русской транскрипции проект имел название АВЛАП (Атлантические Воды в море Лаптевых). Главной целью программы АВЛАП/NABOS являлось исследование роли процессов трансформации Атлантических вод на материковом склоне по пути их следования от пролива Фрама к морю Лаптевых в формировании современных климатических изменений в Арктике.
Арктическое пограничное течение, пересекающее район исследований вдоль северной периферии, является главным внешним источником тепла для Арктического бассейна и окраинных морей. Количество тепла, переносимого этим течением, сопоставимо с количеством тепла, достаточным для плавления всего Арктического морского льда. В современных условиях резкого сокращения летней площади льда в Арктике вопрос доступности глубинного океанского тепла для гидрофизических и гидробиологических процессов вблизи поверхности океана стал особенно актуален, поскольку в быстро меняющихся ледовых условиях потенциальная возможность активации эффективно работающих нелинейных связей в системе «океан-лёд-атмосфера» значительно возросла.
Основным методическим подходом, принятым в программе АВЛАП/NABOS, было использование ПАБС, устанавливаемых в ключевых районах Арктического бассейна вдоль траектории Арктического пограничного течения. Наблюдения, полученные в экспедициях АВЛАП/NABOS в 2002-2021 гг., оказались уникальными. За 20 лет было выполнено около 50 годичных/двухгодичных постановок ПАБС, 75 % из которых прошли успешно и завершились подъёмом приборов и получением данных измерений1. На основе собранной информации удалось не только зафиксировать сам факт значительного потепления
Pnyushkov A.V., Polyakov I.V. Nansen and Amundsen Basins Observational System (NABOS): Contributing to understanding changes in the Arctic // Oceanography. 2022. № 35 (3-4). P. 90-93, https://doi.org/10.5670/oceanog.2022.104.
атлантических вод Евразийского бассейна в 2000-е гг., но и установить пульсационный характер распространения тепловых волн от пролива Фрама в Арктическом бассейне, а также выделить характеристики сезонного цикла температуры и солёности в слое атлантических вод вдоль траектории их движения1. Были сделаны оценки скорости распространения атлантических вод и установлены характерные сроки фазового запаздывания тепловых волн, распространяющихся из района Северной Атлантики. В 2013-2021 гг. в условиях устойчивого изменения ледового режима Арктического бассейна и окраинных морей были выявлены новые, ранее не наблюдавшиеся тенденции изменений гидрологического режима, вызванные значительным сокращением морского ледяного покрова после 2007 г.2
Основные результаты, полученные в международных арктических экспедициях в XXI в.
Результаты международных морских арктических экспедиций в XXI в. документально подтвердили, что изменения климата в Арктике происходят значительно быстрее, чем в среднем по планете3 вследствие так называемого эффекта «арктического усиления»4. Так, на основе анализа и обобщения результатов исследований по программе АВЛАП/NABOS и проекта TRANSDRIFT-CATS удалось установить, что расширение зон открытой воды летом и возрастание продолжительности безлёдного сезона в 2010-е гг. в окраинных морях и прилегающей части Арктического
Иванов В.В., Репина И.А. Влияние сезонной изменчивости атлантической воды на ледяной покров Северного Ледовитого океана // Известия РАН. Сер. Физика атмосферы и океана. 2018. Т. 54. № 1. С. 73-82.
Ivanov V., Alexeev V., Koldunov N.V., Repina I.A., Sandoe A.B., Smedsrud L.H., Smirnov A. Arctic Ocean Heat Impact on Regional Ice Decay: A Suggested Positive Feedback // Journal of Physical Oceanography. 2016. V. 46. P. 1437-1456, doi: 10.1175/ JPO - D - 15 - 0144.1; Polyakov I.V., Rippeth T.P., Fer I., Alkire M.B., Baumann T.M., Carmack E.C., Ingvaldsen R., Ivanov V.V., Janout M., Lind S., Padman L., Pnyushkov A.V., Rember R. Weakening of Cold Halocline Layer Exposes Sea Ice to Oceanic Heat in the Eastern Arctic Ocean // Journal of Climate. 2020. V. 33. P. 8107-8123, doi: 10.1175/ JCLI - D - 19 - 0976.1.
Rantanen M., Karpechko A.Y., Lipponen A. et al. The Arctic has warmed nearly four times faster than the globe since 1979 // Commun Earth Environ. 2022. № 3 (168), https://doi. org/10.1038/s43247-022-00498-3.
Serreze M., Barry R. Processes and impacts of Arctic amplification: A research synthesis // Global and Planetary Change. 2011. P. 77, 85., doi: 10.1016/j.gloplacha.2011.03.004; Latonin M.M., Bashmachnikov I.L., Bobylev L.P. The Arctic amplification phenomenon and its driving mechanisms // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2020. Т. 13. № 3. C. 3-19.
I I I I I I
I I I | I I I | II I | I I | | M | | 1 I | | I I I | I I I | I | I | I | I |
1975 1980 1985 1990 1995 2 ООО 2005 2010 2015 2020 2025
ГОДЫ
Рис. 4. Аномалия минимального распространения арктического морского льда в сентябре (%) относительно средней за период спутниковых наблюдений (1979-2022). По данным https://nsidc.org/
бассейна обеспечивает постепенную перестройку процессов в верхнем слое океана и полярной тропосфере, что в конечном итоге может привести к необратимым климатическим сдвигам.
Согласно «мягкому» сценарию Международной группы экспертов по изменению климата1 возрастания эмиссии парниковых газов, между 2010 и 2080 гг. средние зимние температуры в арктическом регионе возрастут на 3-10 °С. Быстрое повышение планетарной температуры воздуха в 1990-е гг. уже привело к «скачкообразному» (в климатическом масштабе времени) изменению ледового режима СЛО - переходу к пониженной площади ледяного покрова на пике сезонного минимума (в сентябре) в среднем на 20±8 % от средней климатической нормы за имеющийся ряд спутниковых наблюдений с 1979 до 2022 г. (рис. 4). Следствием этого стало несбалансированное тепловое воздействие на границе атмосферы и океана на водную толщу. В силу большой инерционности океана это воздействие начало проявляться не мгновенно, а по прошествии нескольких лет.
IPCC, 2014: Summary for Policymakers. Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Field C.B., Barros V.R., Mastrandrea M.D., Mach K.J. (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. (http://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/).
В ряде недавних публикаций по результатам АВЛАП/NABOS и CATS были сформулированы базовые закономерности начавшихся в 2010-е гг. изменений в характере гидрометеорологических процессов в российских арктических морях и прилегающей глубоководной части Арктического бассейна. Установлено, что в 2010-е гг. возросло обратное тепловое воздействие океана на ледяной покров и арктическую атмосферу. Это воздействие выражается: 1) в усилении направленного к поверхности океана теплового потока из промежуточного слоя вод атлантического происхождения - так называемая «атлантификация Арктики»1; 2) в возрастании продолжительности периода открытой воды в летний сезон2, что по разному влияет на объём льда, образующегося в последующий зимний сезон в различных арктических регионах3. Указанные изменения с высокой степенью вероятности имеют ряд далеко идущих последствий для других гидрометеорологических параметров. Как предполагается4, в условиях пониженной ледовитости активизация положительных обратных связей в системе «океан-лёд-атмосфера» способствует дальнейшему сокращению арктического ледяного покрова с вероятными последствиями для климатических и погодных условий в арктических морях и на прилегающих к СЛО континентах. Более поздние сроки начала ледообразования в море
Polyakov I.V., Pnyushkov A.V., Alkire M.B., Ashik I.M., Baumann T.M., Carmack E.C., Goszczko I., Guthrie J., Ivanov V.V., Kanzow T., Krishfield R., Kwok R., Sundfjord A., Morison J., Rember R., Yulin A. Greater role for Atlantic inflows on sea-ice loss in the Eurasian Basin of the Arctic Ocean // Science. 2017. Vol. 356. P. 285-291, http://science. sciencemag.org/; Аксёнов П.В., Иванов В.В. «Атлантификация» как вероятная причина сокращения площади морского льда в бассейне Нансена в зимний сезон // Проблемы Арктики и Антарктики. 2018. Т. 64. № 1. С. 42-54, doi: 10.20758/0555 - 2648 -2018 - 64 - 1 - 42 - 5; Polyakov I.V., Rippeth T.P., Fer I., Alkire M.B., Baumann T.M., Carmack E.C., Ingvaldsen R., Ivanov V.V., Janout M., Lind S., Padman L., Pnyushkov A.V., Rember R. Weakening of Cold Halocline Layer Exposes Sea Ice to Oceanic Heat in the Eastern Arctic Ocean // Journal of Climate. 2020. V. 33. P. 8107-8123, doi: 10.1175/JCLI -D - 19 - 0976.1.
Liang Shuang, Zeng Jiangyuan, Li Zhen, Qiao Dejing. Spatio-temporal analysis of the melt onset dates over Arctic Sea ice from 1979 to 2017 // Acta Oceanologica Sinica. 2022. № 41 (4). Р. 146-156, doi: 10.1007/s13131-021-1827-x; Ivanov V.V., Repina I.A., 2019, Midwinter anomaly of sea ice in the Western Nansen Basin in 2010s. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 231 012024, doi:10.1088/1755-1315/231/1/012024.
Ivanov V., Varentsov M., Matveeva T., Repina I., Artamonov A., Khavina, E. Arctic Sea Ice Decline in the 2010s: The Increasing Role of the Ocean-Air Heat Exchange in the Late Summer // Atmosphere. 2019. № 10 (4). С. 184, http://dx.doi.org/10.3390/atmos10040184; Ricker R.; Kauker F.; Schweiger A. et al. Evidence for an Increasing Role of Ocean Heat in Arctic Winter Sea Ice Growth // Climate. 2021. № 34, 13. Р. 5215-5227, doi: 10.1175/ JCLI-D-20-0848.1.
Иванов В.В. Современные изменения гидрометеорологических условий в Северном Ледовитом океане, связанные с сокращением морского ледяного покрова // Гидрометеорология и экология. 2021. № 64. С. 407-434, doi: 10.33933/2713-3001-2021-64407-434.
Рис. 5. Открытие ледового лагеря в экспедиции «Трансарктика-2019», 1 этап. 30 марта 2019 г. Фотография С. Николаева, ААНИИ
Лаптевых (задержка в 2020 г. составила около 1 месяца) уже заметно влияют на вертикальную структуру вод, что было установлено по данным зимних наблюдений, выполненных в 2019 г. в международной экспедиции «Трансарктика-2019»1 (рис. 5).
Заключение
В условиях быстрых изменений параметров ледяного покрова возрастающая технологическая нагрузка на природную среду Арктики предъявляет повышенные требования как к качеству информации о параметрах среды, так и к скорости доступа к информации. По сути, речь идёт о внедрении автоматизированной технологии мониторинга состояния параметров среды на акватории СЛО. Под мониторингом в данном контексте понимается следующая последовательность операций: 1) измерения, 2) оперативная передача данных в приёмные центры, 3) обработка
Frolov I.E., Ivanov V.V., Filchuk K.V., Makshtas A.P., Kustov V.Yu., Mahotina I.A., Ivanov B.V., Urazgildeeva A.V., Syoemin V.L., Zimina O.L., Krylov A.A., Bogin V.A., Zakharov V.Yu., Malyshev S.A., Gusev E.A., Baryshev P.E., Pilgaev S.V., Kovalev S.M., Turyakov A.B. Transarktika-2019: winter expedition in the Arctic Ocean on the R/V Akademik Tryoshnikov // Problemy Arktiki i Antarktiki. Arctic and Antarctic Research. 2019. Vol. 65. № 3. C. 255-274, doi: 10.30758/0555-2648-2019-65-3-255-274.
и анализ данных и 4) обобщение результатов анализа и их представление для потребителей информации. Данная схема информационных потоков вполне очевидна и успешно реализована, например, для метеорологической информации в России (Росгидромет) и за рубежом (национальные метеорологические службы). В СЛО наличие ледяного покрова существенно ограничивает возможность её внедрения в практику из-за принципиальной проблемы совмещения непрерывных контактных измерений в трёх средах (приземном слое атмосферы, ледяном покрове и водной толще) с оперативной передачей информации в приёмные центры.
В последние несколько лет развитие новых методов и технологий в смежных областях знаний позволило вплотную подойти к решению данной проблемы. Этому способствовало:
1. Массовое внедрение в практику наблюдений автономных приборов, позволяющих производить непрерывные измерения параметров среды, и систем связи, обеспечивающих оперативную доставку пользователям результатов измерений.
2. Совершенствование технологий долговременного автономного функционирования стационарных и плавучих платформ сбора и передачи данных в морях с сезонным и постоянным ледяным покровом.
3. Создание полуавтономных и автономных (дистанционно-управля-емых) носителей измерительных устройств (глайдеров), способных преодолевать значительные расстояния (до сотен километров) под водой, обеспечивая измерение параметров вдоль маршрута движения, хранение и передачу получаемой информации.
4. Увеличение дальности и надёжности передачи/приёма информации под водой с использованием акустического канала связи.
5. Расширение сети искусственных спутников Земли (ИСЗ), обеспечивающих оперативную ретрансляцию данных о параметрах среды в специализированные центры обработки информации.
6. Увеличение флота специально оборудованных научно-исследовательских судов (ледоколов и имеющих повышенную ледопроходимость), способных выполнять операции по развёртыванию/подъёму различных измерительных комплексов при наличии ледяного покрова.
Решение задачи мониторинга природной среды СЛО принципиально возможно на пути интеграции указанных методов и технологий. На сегодняшний день определённые успехи в этом направлении достигнуты в США и странах Евросоюза. Также в последнее десятилетие заметно возросла активность стран дальневосточного региона (Япония, Южная Корея, Китай) в арктических исследованиях. Учитывая комплексность и масштабность задачи мониторинга СЛО, её достижение требует объединения усилий специалистов из разных стран в различных областях
знаний и технологий. В стремительно меняющихся современных международных взаимоотношениях роль Российской Федерации (РФ) в такого рода партнёрстве могла бы стать лидирующей, учитывая следующие важные положения:
• большая часть арктических морей, где наблюдаемые изменения наиболее значимы, расположена в пределах Исключительной экономической зоны (ИЭЗ) РФ;
• РФ обладает самым мощным в мире ледокольным флотом, способным решать задачи по развёртыванию/подъёму измерительных комплексов в любой точке СЛО;
• российские научно-исследовательские институты Российской академии наук и учреждения Росгидромета имеют богатый опыт системных исследований в Арктике, включая уникальные технологии организации наблюдений на дрейфующих станциях «Северный полюс» (СП);
• в сентябре 2022 г. в ААНИИ под эгидой Росгидромета введена в эксплуатацию ледостойкая самодвижущаяся платформа (ЛСП), с которой на качественно новом технологическом уровне продолжены наблюдения, выполнявшиеся ранее на СП;
• в 2022 г. Росгидрометом начато развёртывание опорной сети морских метеорологических наблюдений на базе поверхностных дрейфующих буёв в морях евразийского шельфа и прилегающей части Арктического бассейна, которое планируется завершить в 2024 г.
Несмотря на такие благоприятные предпосылки, существует заметное отставание РФ от развитых западных стран в области создания приборной базы и применения передовых технологий организации наблюдений, в первую очередь с плавучих стационарных и дрейфующих автономных платформ и носителей, хотя некоторые новые научно-технологические разработки, создаваемые в настоящее время в РФ, опережают зарубежный уровень и востребованы в зарубежных научных проектах1. С учётом этого, инвестирование средств в создание/развитие отечественных измерительных приборов и технологий комплексной обработки и анализа больших данных с применением современных методов численного моделирования является эффективным ответом научного сообщества для достижения приоритетов научно-технического развития РФ и выхода на передовой уровень в морских исследованиях Арктики.
Мотыжев С.В., Лунёв Е. Г., Толстошеев А.П. Опыт применения автономных дрифтеров в системе наблюдений ледовых полей и верхнего слоя океана в Арктике // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 2. С. 54-68.
