39-й рейс НИС «Академик Николай Страхов» проводился с 11 по 20 мая 2019 г. (продолжительность рейса – 10 суток) в Балтийском море, согласно графику загрузки научно-исследовательских судов неограниченного района плавания организаций, подведомственных Минобрнауки России на 2019 год (приказы директора Института океанологии им. П.П. Ширшова №92 «к» от 08.04.2019 г., №133П от 09.04.2019 г.). Комплексные экспедиционные исследования соответствовали следующим теме, проекту и договору:

1. Плану научно-исследовательской работы Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института океанологии им П.П. Ширшова РАН на 2019-2021 гг. № 0149-2019-0013 «Морские природные системы Балтийского моря и Атлантического океана: формирование природных комплексов Балтийского моря и их изменение под влиянием Атлантического океана и антропогенного воздействия»;
2. Проект РФФИ №19-05-00717 «Ядро ХПС Балтики: проверка гипотез формирования» (руководитель Чубаренко И.П.);
3. Договор АО ИО РАН и ВСЕГЕИ № 3.6/19-114 от 25.04.2019 г. по теме «Исследование донных осадков Финского залива Балтийского моря в 2019 г.» (ответственный исполнитель Ульянова М.О.).

Целью экспедиции являлось комплексное изучение природных комплексов Балтийского моря в условиях усиливающейся антропогенной нагрузки и изменения климата с учетом влияния Атлантического океана.

Основные задачи экспедиции:

1. Профилирование структуры гидрофизических полей на непрерывных разрезах с использованием мультипараметрических зондов;
2. Отбор проб воды, донных отложений, биологических проб в рамках мультидисциплинарного мониторинга морской экосистемы;
3. Многолучевая батиметрическая съемка, гидролокация бокового обзора и акустическое профилирование дна на ключевых участках российских секторов юго-восточной части Балтийского моря и Финского залива.

Забортные работы были выполнены на 35-ти станциях (включая 11 комплексных) и пяти геофизических полигонах (Рисунок 1).

Схема работ в 39-м рейсе НИС «Академик Николай Страхов»
в российских секторах Юго-Восточной Балтики (слева) и Финского залива (справа)

Работы выполнялись в российском секторе Юго-Восточной Балтики в период 11-12.05.2019 и 18-20.05.2019 г. Работы в Финском заливе выполнялись в период 14-15.05.2019 г. Переход из российского сектора Юго-Восточной Балтики в Финский залив выполнялся 12-14.05.2019 г., в обратном направлении 16-18.05.2019 г.

Методы и средства измерений, обработка данных

Работы проводились на судовых станциях, непрерывных гидрофизических профилях и геоакустических полигонах. В состав работ входили:

• - съемка дна судовым многолучевым эхолотом SeaBat 8111 фирмы RESON для глубин до 300 м;
• - геоакустическое профилирование с помощью судового геоакустического комплекса EdgeTech 3300-HM – эхолота-профилографа высокого разрешения;
• - вертикальное зондирование многоканальными гидрофизическими зондами Sea&Sun Tech CTD90 и Idronaut Ocean 316;
• - гидрохимические и гидробиологические исследования на судовых станциях;
• - отбор проб донных осадков с помощью дночерпателя «Ван-Вина», герметичной грунтовой трубки конструкции Лаури Ниемисто (ГГТ) и ударной геологической трубкой большого диаметра (ТБД, длина 6 м).

Судовое оборудование

• многолучевой эхолот RESON SeaBat 8111, рабочая частота гидролокатора 100 кГц, ширина луча поперек трассы 1,5° (центральный луч), ширина луча вдоль трассы 1,5°, 3,0°, 4,5° или 6,0° (выбирается оператором), килевая стабилизация луча остается вертикальным для килевой качки ±15°, число горизонтальных лучей 101, разрешение по дальности 3,7 см (на всех диапазонах дальности), полоса охвата 150°,непараметрический профилограф EdgeTech 3300 (США), диапазон частот 2 – 16 кГц, частота импульсов (выбирается оператором) 2 – 16 кГц; 2 – 12 кГц; 2 – 10 кГц, вертикальное разрешение (зависит от выбранной частоты импульсов) 6 – 10 см, проникающая способность (типичная) в крупном карбонатном песке 80 м, в глине 6м, ширина луча при несущей частоте 4,5 кГц 20º, при несущей частоте 6 кГц 17º,
• мультипараметрический СТД-зонд Sea&Sun Tech CTD-90M для зондирования гидрофизических параметров водной толщи: электропроводости 0-65 ms/см (20 мкS/см), температуры -2º ÷ +36ºС (0,005 ºС), давления 0-50 бар (0,1%), кислорода 0-200% (1%), pH 0-14 (0,05 pH), мутности 0-750 FTU (< 2%) в режиме автономной записи данных на встроенный цифровой накопитель;
• мультипараметрический CTD-зонд Idronaut 316Plus для зондирования гидрофизических параметров водной толщи: электропроводности 0-70 ms/см (0,003 мS/см), температуры -3º ÷ +50ºС (0,003 ºС), давления 0-1000 бар (0,05 %), кислорода 0-500% (1%), мутности 0-1250 FTU (< 2%), содержание хлорофилла 0-150 мкг/л (0,02 мкг/л) в режиме автономной записи данных на встроенный цифровой накопитель;
• дночерпатель «Ван-Вина» (площадь захвата 0,1 м2) для отбора проб поверхностного слоя донных осадков;
• ГГТ конструкции Лаури Ниемисто для отбора колонки донных осадков со слоем придонной воды;
• ТБД для отбора колонок донных осадков, 6 м;
• количественная планктонная сеть WP-2;
• ихтиопланктонная сеть ИКС-80;
• батометры Нискина объемом 1,7, 5, 10 л для отбора проб морской воды;
• диск Секки для определения прозрачности.

Предварительные научные результаты экспедиции

Юго-Восточная Балтика

• По результатам многолучевого эхолотирования Гданьско-Готландского порога детально закартирован рельеф. В результате отбора проб и геологического описания верхнего донных осадков обнаружена эрозионная поверхность, свидетельствующая о существовании либо периодическом появлении достаточно сильных придонных течений. В Гданьской впадине для глубин 100 м характерно накопление пелитовых илов.
• Гидрологические исследования на Гданьско-Готландском пороге выявили нетипичную для данного района в беззатоковый период вертикальную структуру распределения растворенного кислорода на склоне подводного каньона. Максимальные значения наблюдались в придонном слое в срединной части каньона, что свидетельствует об активном водообмене между суббассейнами Балтики в данном районе.
• По результатам многолучевого эхолотирования на мелководье (глубины до 30 м) оконтурена юго-восточная часть крупного песчаного аккумулятивного тела. В результате профилирования была оценена мощность песчаных отложений, составляющая около 3 м. 4. Предварительный анализ колонок илов покмарка показал смену окислительно-восстановительных условий в Гданьской впадине. Наличие раковин моллюсков в колонке и последовательное изменение цвета осадка говорит об изменениях гидрологического режима придонного слоя моря.
• В планктонных пробах из Юго-Восточной Балтики визуально было отмечены фрагменты желетелых организмов – вероятно, медуз. На ст. АНС-39003 в пробах были визуально отмечены яйца рыб.
• На глубинах 80-112 м в Гданьском бассейне отсутствовал макрозообентос. В Готландском бассейне на глубинах 105 м на глинисто-песчаном грунте с вкраплениями железно-марганцевых конкреций были обнаружены гидроидные полипы и двустворчатые моллюски Astarte sp.

Финский залив

• Пополнен массив батиметрических и сейсмоакустических данных, выполнено донное поверхностное опробование для определения литологического состава донных отложений, отобраны пробы на зообентос, на выбранных по результатам анализа профилей непрерывного сейсмоакустического профилирования (НСП) станциях, отобраны керны донных отложений для последующих седиментологических исследований высокого разрешения с целью реконструкции условий осадконакопления в пределах впадины Финского залива в позднем неоплейстоцене-голоцене.
• По данным предварительного анализа результатов многолучевого эхолотирования и НСП в пределах полигона в районе о. Виргин гипотетически выделены образования краевой зоны дегляциации. На профилях НСП выделен перекрывающий типичные отложения Балтийского ледникового озера специфический сейсмоакустический комплекс, генезис которого не очевиден. Выделение и латеральное прослеживание комплекса представляет большой интерес с точки зрения уточнения концепции палеогеографического развития региона.
• На полигоне в р-не о. Виргин отобраны пробы на зообентос, характеризующие участки дна с различным набором абиотических характеристик (глубина, морфология дна, состав донных отложений), что позволит провести статистический анализ биологических и геолого-геоморфологических данных и построить карту донных ландшафтов.
• На полигоне около о. Соммерс в ходе акустических исследований были оконтурены ареалы распространения газонасыщенных илов и свойственных им отрицательных форм рельефа.
• В Финском заливе на глубинах свыше 50 м в илах с запахом сероводорода макробентос визуально не отмечен, в то время как на песчано-галечных, глинистых грунтах, и грунтах, содержащих железно-марганцевые конкреции, отмечены моллюски Macoma balthica, морской таракан Saduria entomon, бокоплавы, полихеты, приапулиды.