Предварительные результаты российских научных исследований в Антарктике в 2010 году

Предварительные результаты российских научных исследований в Антарктике в 2010 году

Предварительные результаты российских научных исследований в Антарктике в 2010 году

Российские антарктические научные исследования и инвестиционные проекты по обеспечению деятельности Российской антарктической экспедиции (РАЭ) осуществляются в рамках подпрограммы «Изучение и исследование Антарктики» Федеральной целевой программы «Мировой океан», принятой Правительством Российской Федерации в 1998г.

Государственным заказчиком подпрограммы «Изучение и исследование Антарктики» является Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

В 2008г. был начат третий, заключительный этап этой подпрограммы, который должен быть завершен в 2013 году..

Подпрограмма имеет три основных направления реализации: капитальное строительство в Антарктике, научные исследования антарктического региона, материально-техническое обеспечение натурных антарктических проектов. В 2010г. по первому направлению продолжалось строительство зимовочного комплекса и снежно-ледовой взлетно-посадочной полосы на станции Прогресс (побережье залива Прюдс, оазис Холмы Ларсеманна).

Научные исследования выполняются по следующим основным направлениям:

1)  Определение изменений в окружающей среде Антарктики в условиях меняющегося климата.

2)  Комплексные исследования уникального подледникового озера Восток, включающие проникновение в озеро с отбором проб озерной воды, и гляциологические исследования Антарктики.

3)  Определение строения, геологической эволюции и потенциальных минеральных ресурсов антарктической литосферы.

4)  Определение состояния антарктических экосистем, оценка состояния окружающей среды в районе действующих и планируемых работ РАЭ.

5)  Разработка методов и средств формирования информационной системы по природной среде Антарктики.

Работы по третьему направлению нацелены на обновление транспортной техники и научного оборудования для выполнения работ на антарктических станциях, оснащение станций очистными сооружениями и мусоросжигательными комплексами, современными санитарно-гигиеническими комплексами и бытовым оборудованием.

Исполнителями проектов научных исследований являлись специалисты 25 организаций представляющих Федеральную службу по гидрометеорологии окружающей среды (8), Федеральное агентство по недропользованию (2), Министерство образования и науки (4), Федеральное агентство по рыболовству (2), Российская академия наук (9).

Научные исследования

Проект 1. «Определение изменений в окружающей среде Антарктики в условиях меняющегося климата».

Целями проекта являются: определение современного состояния антарктической климатической системы, оценка ее возможных изменений в XXI веке и связей этих изменений с глобальными климатическими изменениями; оценка состояния вод и ледяного покрова Южного океана; исследование естественных и антропогенных пространственно-временных вариаций содержания озона и малых газовых составляющих в атмосфере Антарктики; исследование характеристик радиационного режима атмосферы Антарктики и взаимосвязей параметров радиационного режима с глобальными атмосферными процессами; оценка влияния солнечной активности на изменчивость системы магнитосфера-атмосфера в полярных областях Земли; оценка влияния импульсного космофизического излучения на геофизические и атмосферные процессы.

Основными результатами по этому проекту в 2010г. стало изучение широтного распределения параметров энергетического баланса в приводном слое атмосферы и взаимодействие атмосферы и океана в прибрежных районах Антарктики. Исследованы процессы энергомассообмена на поверхности ледников. Подготовлен вероятностный прогноз изменений климата Антарктического полуострова в XXI веке на основе результатов расчетов по глобальным климатическим моделям. Разработаны компьютерные программы для анализа океанографических условий Южного океана с использованием данных, получаемых по оперативным каналам. Анализ данных наблюдений за общим содержанием озона показал отсутствие значимых трендов изменений месячных и годовых сумм этих параметров. Показано, что воздействие солнечного ветра на магнитосферу Земли приводит к перераспределению электрического потенциала в ионосфере полярных шапок Земли и к соответствующим изменениям приземного электрического поля и приземного давления в околополюсной области.

Проект 2. «Комплексные исследования уникального подледникового озера Восток, включающие проникновение в озеро с отбором проб озерной воды, и гляциологические исследования Антарктики».

В 2010 г. глубина ледяной скважины 5Г-2 на станции Восток достигла отметки 3650 м. Полученный ледяной керн позволил продолжить исследования газового, изотопного и гидрологического режимов озера Восток, т. к. данный лед образован из замерзшей воды озера. Проведены оценочные расчеты возраста озерного льда и идентифицированы районы образования его различных слоев на линии тока ледника, проходящей через станцию Восток. Предположительно, возраст льда составляет 30-40 тыс. лет. Петрографические исследования ледяных кернов показали увеличение средних размеров зерен льда с увеличением глубины. Проведены лабораторные эксперименты по условиям замерзания озерной воды, поднявшейся вверх по стволу скважины после проникновения в водный слой озера через скважину 5Г.

Результаты анализов геофизических данных исследования строения котловины, в которой расположено водное тело озера, позволили достаточно точно охарактеризовать озеро Восток как географический объект. Котловина озера приурочена к границе сочленения двух крупных континентальных блоков и соответствует зоне глубинного разлома земной коры, расположенного вдоль продольной оси озера. Составлена структурно-тектоническая схема района озера Восток, которая отражает блоковое строение территории и характер блоковых смещений.

Лабораторные исследования минеральных частиц, обнаруженных в новом ледяном керне, показали, что они представлены коагулятами глинистых образований, обломками слюд и кварца.

Разработана трехмерная термогидродинамическая модель циркуляции водного тела озера. Выполнены расчеты индуцированной геотермальным потоком конвективной циркуляции озера Восток.

Микробиологические анализы нижних слоев ледяного керна осуществлялись с помощью методов сканирующей электронной и люминисцентной микроскопии, классического метода проращивания образцов на питательных средах и молекулярного анализа обнаруженных ДНК микроорганизмов. Был обоснован биогеохимический потенциал водных слоев озера Восток. Получены новые данные по микробному содержанию поверхностного снега в районе расположения станции Восток. Анализ собранных образцов показал отсутствие даже единичных клеток микроорганизмов в этих пробах. Получены выводы об отсутствии микроорганизмов в базальном слое ледника.

Разработан и изготовлен комплект оборудования для исследования водной толщи подледникового озера Восток, состоящий из гидрофизического и биохимического зондов, пробоотборника и специального транспортировочного устройства, позволяющего доставить измерительные приборы в реликтовые воды озера без контактов с заливочной жидкостью скважины.

Проведены сравнительные исследования газосодержания и изотопных климатических датировок ледяных кернов, полученных на станции Восток, Куполе Конкордия, и Куполе Фуджи. Полученные результаты дают возможность использовать палеоклиматические реконструкции по данным ледяных кернов для прогноза естественных глобальных изменений на нашей планете.

Результаты палеогеографических исследований участков Антарктиды, свободных от ледяного покрова, позволили выделить четыре основных фазы дегляциации краевой зоны Антарктиды: 1). До 7,5 тыс. лет назад, когда таяние и разрушение ледников шло ускоренными темпами; 2). 7,0 – 4 тыс. лет назад, когда скорость разрушения ледников значительно снизилась; 3). 4,0 – 1,0 тыс. лет назад – период разрастания ледяных куполов; 4). 1,0 тыс. лет назад - настоящее время, когда состояние ледяного покрова оставалось стабильным.

Проведена оценка баланса массы антарктических ледников за последние 50 лет по основным ледосборным бассейнам. Материалом для анализа послужили фотографии высокого разрешения с искусственных спутников Земли. Баланс массы изученной по большей части площади Антарктического континента остается положительным.

Проект 3. «Определение строения, геологической эволюции и потенциальных минеральных ресурсов антарктической литосферы».

В 2010г. работы по проекту выполнялись по следующим направлениям:

·  интерпретация геофизических данных по восточному осадочному бассейну моря Дюмон-Дюрвиля;

·  составление геологической и тектонической карт Земли Мак-Робертсона масштаба 1:2500000;

·  составление комплекта карт геофизического содержания на территорию Земли Мак-Робертсона масштаба 1:2500000.

Все выполненные работы осуществлялись в строгом соответствии с требованиями Статьи 7 Протокола по охране окружающей среды к Договору об Антарктике на основе анализа полевых материалов, полученных в ходе морских работ с борта исследовательского судна «» и сухопутных исследований на Земле Мак-Роберстона по программам очередных РАЭ.

Проект 4. «Определение состояния антарктических экосистем, оценка окружающей среды в этом районе работ Российской антарктической экспедиции».

Работы по проекту были направлены на исследование состава, таксономической и трофической структуры морских, ледовых, пресноводных и наземных экосистем Антарктики; оценку параметров биопродукционных процессов в отдельных регионах Южного океана и состояния их биоресурсов; создание научных основ мониторинга Особо охраняемых районов и Участков особого научного интереса.

В 2010г. биологические исследования проводились в следующих антарктических регионах:

·  бухта Нелла, залив Прюдс – определение видового состава донных, ледовых и криопелагических биоценозов прибрежных экосистем;

·  бухта Ардли, о. Кинг Джордж – сравнительная оценка видовой структуры и количественного состава планктона пелагической экосистемы;

·  станции Мирный и Беллингсаузен – изучение изменения состава орнитофауны и микробиоты;

·  антарктические моря – анализ данных по состоянию основных видов биоресурсов;

·  антарктические оазисы Ширмахера и Ларсеманн – исследования по таксономии отдельных групп флоры и фауны;

Материалами исследований послужили данные биологических коллекций, собранных в Антарктике в прошлые годы, а также, современные образцы, полученные в ходе проведения исследований в полевой период 2008-09гг. и 2009-10гг.

Проект 5. «Разработка методов и средств формирования информационной системы по природной среде Антарктики».

В 2010г. работы по проекту проводились с целью создания информационной системы по природной среде Антарктики для подготовки и распространения стандартной выходной продукции для различных классов пользователей. Продолжалось пополнение баз данных о состоянии различных природных сред Антарктики (магнитосфера, атмосфера, гидросфера, криосфера, биосфера), а также разработка новых программно-аппаратных средств, позволяющих расширить возможности пользователей этими базами данных. В рамках проекта ежеквартально выпускается бюллетень о состоянии природной среды Антарктики, который основан на оперативных сведениях, поступающих с российских антарктических станций по каналам связи.