Выход НИС «Академик Иоффе» из Северной Двины в Белое море
Карта станций первого этапа 58-го рейса НИС «Академик Иоффе».
Фотография поверхностных проявлений внутренних волн, сделанная с квадрокоптера
Поверхностные проявления циркуляционных структур на радиолокационном спутниковом снимке (SAR) пролива Карские Ворота во время экспедиционных работ. Красная стрелка указывает на «Академик Иоффе»
Запись термокосы во время прохождения внутренних волн
Лов пластика в поверхностном слое с помощью нейстонной сети
Частицы микропластика, пойманные на одной из станций
Закат в Обской губе
Постановка годовой заякоренной станции
Переход в солнечную погоду Авторы фото: Дарья Осипова, Кирилл Витинг, Игорь Козлов, Дмитрий Соловьев, Игорь Жданов, Ольга Коновалова.
10 августа НИС «Академик Иоффе» вышло в свой 58-й рейс продолжительностью 31 сутки для выполнения научных исследований по программе «Плавучие университеты». Экспедиция организована Институтом океанологии им. П.П. Ширшова РАН и МФТИ при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ. Научный состав экспедиции представляет 13 научных институтов и университетов – 19 молодых ученых из ИО РАН, МГИ РАН, ЦМИ МГУ, ГОИН, ИГЕМ РАН, ИФА РАН и 32 студента и аспиранта из МФТИ, МГУ, СПбГУ, РГГМУ, МИРЭА, РНИМУ, СевГУ. Начальник экспедиции – к.ф.-м.н. Н.Б. Степанова, научный руководитель – д.ф.-м.н. А.А. Осадчиев.
Научные исследования Карского моря с различной интенсивностью ведутся на протяжении около ста лет. В последние десять лет они существенно активизировались, в том числе, благодаря регулярным рейсам Института океанологии РАН. К настоящему моменту сформировались общие представления об основных процессах в Карском море и определились главные научные направления, которые требуют более детального подхода к их дальнейшему изучению.
Наша экспедиция фокусируется на конкретных научных задачах, переходя от традиционного мониторинга к специализированному исследованию ключевых гидрофизических процессов в Карском море. В рамках научной программы рейса будет исследовано распространение и трансформация основных водных масс региона: опресненного поверхностного слоя, формирующегося в Карском море в результате поступления речного стока, и атлантических вод, поступающих в глубоководные желоба Святой Анны и Воронина в северной части моря. Также в экспедиции будет исследован ряд малоизученных региональных гидрофизических явлений, таких как: смешение речных и морских вод в крупных эстуариях Оби и Енисея, водообмен между эстуариями и открытым морем, ветровое волнение и вызванное им перемешивание поверхностного слоя, внутренние волны в ряде регионов Карского моря.
На борту судна работает семь отрядов по основным научным направлениям: гидрофизика, гидрохимия, гидробиология, пластиковое загрязнение, метеорология, ветровое волнение и дистанционное зондирование. Студенты, работающие во всех этих отрядах, пройдут полный цикл научного исследования: постановка задачи – сбор и анализ данных в морской экспедиции – получение научных результатов и их презентация на конференции – публикация научной статьи. Подобный подход помогает внедрить начинающих специалистов в действующие научные группы для дальнейших совместных работ, а привлечение к программе молодых учёных в качестве руководителей позволяет повысить их собственные профессиональные навыки и обогатить научные лаборатории новыми студентами и аспирантами, из которых впоследствии могут вырасти высококлассные специалисты-океанологи.
Первый этап экспедиции проходил в юго-западной и центральной частях Карского моря.
Экспедиционные работы в проливе Карские Ворота были ориентированы на исследование интенсивных внутренних волн, которые регулярно наблюдаются в этом районе на спутниковых снимках [Morozov et al., 2008; Морозов и др., 2017]. Одновременные судовые измерения (термокосы, непрерывное вертикальное CTD-зондирование), аэрофотосъемка квадрокоптером и спутниковые наблюдения (SAR) позволили определить динамические характеристики внутренних волн и получить оценку их влияния на вертикальное перемешивание в проливе. Наиболее интенсивные внутренние волны в период измерений имели высоту более 40 м и распространялись со скоростью порядка 1 м/с.
Измерения в центральной части Карского моря направлены на проверку гипотезы об аккумуляции плавучего пластикового мусора на внешней границе плюма Оби-Енисея. Этот процесс вызван конвергенцией поверхностных течений и неоднократно регистрировался на внешних границах малых речных плюмов [Korshenko et al., 2020]. На основании этого была выдвинута гипотеза о том, что подобный эффект должен наблюдаться и на внешней границе большого речного плюма. Для проверки этой гипотезы были проведены измерения характеристик микропластикового загрязнения поверхностного (с помощью нейстонной сети) и подповерхностного (с помощью проточной системы) слоя как на нескольких разрезах поперек границы плюма, так и непосредственно в самой фронтальной зоне.
Дальнейший район работ охватывал Обскую губу, Енисейский залив и район мелководного шельфа между этими эстуариями. Процесс первичного смешения пресноводного стока и морских вод в этой небольшой по площади акватории определяют структуру и динамику распространения плюма Оби-Енисея во всей центральной части Карского моря [Osadchiev et al., 2017; 2019; 2020]. На основе данных вертикальных зондирований на гидрологических станциях и непрерывных измерений проточной системой по ходу движения судна были получены оценки интенсивности перемешивания в эстуариях. Проведенные измерения в районе мелководного шельфа между Обской губой и Енисейским заливом позволили исследовать процесс динамического взаимодействия и смешения вод этих эстуариев при формировании единого Обско-Енисейского плюма.
Также в процессе экспедиционных работ в центральной части Карского моря были поставлены годовые заякоренные станции. Данные измерений с этих станций, которые мы получим следующим летом, позволят пролить свет на то, каким образом Обско-Енисейский плюм распространяется и перемешивается зимой и весной подо льдом [Osadchiev et al., 2021].
На следующем этапе экспедиции «Академик Иоффе» направится в восточную часть Карского моря в район впадения в море реки Пясины и далее вдоль полуострова Таймыр в сторону пролива Вилькицкого. В настоящее время к западу от Северной Земли стоит сплошной ледовый массив, который, по-видимому, не даст нам возможности провести запланированные масштабные работы в проливе Вилькицкого и прилегающей акватории моря Лаптевых. Освободившееся драгоценное экспедиционное время будет потрачено на исследования вдоль ледового массива и в районе глубоководных желобов Воронина и Святой Анны в северной части Карского моря.
Морозов Е.Г., Щука С.А., Козлов И.Е., Фрей Д.И. Внутренний прилив в проливе Карские Ворота // Океанология. 2017. Т. 57. № 1. С. . doi:10.7868/S0030157417010105
Korshenko E.A., Zhurbas V.M., Osadchiev A.A., Belyakova P.A. Fate of river-borne floating litter during the flooding event in the northeastern part of the Black Sea in October 2018 // Marine Pollution Bulletin. 2020. Vol. 160. 111678. doi:10.1016/j.marpolbul.2020.111678
Morozov E.G., Paka V.T., Bakhanov V.V. Strong internal tides in the Kara Gates Straitb// Geophysical Research Letters. 2008. Vol. 35. L16603. doi:10.1029/2008GL033804
Osadchiev A.A., Izhitskiy A.S., Zavialov P.O., Kremenetskiy V.V., Polukhin A.A., Pelevin V.V., Toktamysova Z.M. Structure of the buoyant plume formed by Ob and Yenisei river discharge in the southern part of the Kara Sea during summer and autumn // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2017. Vol. 122. N. 7. P. 5916-5935. doi:10.1002/2016JC012603
Osadchiev A.A., Asadulin En.E., Miroshnikov A.Yu., Zavialov I.B., Dubinina E.O., Belyakova P.A. Bottom sediments reveal inter-annual variability of interaction between the Ob and Yenisei plumes in the Kara Sea // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. 18642. doi:10.1038/s41598-019-55242-3
Osadchiev A.A., Medvedev I.P., Shchuka S.A., Kulikov M.E., Spivak E.A., Pisareva M.A., Semiletov I.P. Influence of estuarine tidal mixing on structure and spatial scales of large river plumes // Ocean Science. 2020. Vol. 16. P. 1-18. doi:10.5194/os-16-781-2020
Osadchiev A.A., Frey D.I., Shchuka S.A., Tilinina N.D., Morozov E.G., Zavialov P.O. Structure of the freshened surface layer in the Kara Sea during ice-free periods // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2021. Vol. 126. e2020JC016486. doi:10.1029/2020JC016486
