81-ая экспедиция НИС «Академик Мстислав Келдыш»

(Из краткого отчета начальника экспедиции г.н.с. ИО РАН д.б.н., академика, М.Ф. Флинта)

Период работ: 27 августа-25 сентября 2020 года
Начальник экспедиции: М.Ф.Флинт.
Капитан судна: Ю.Н.Горбач
Район работ: Карское море (Исключительная экономическая зона и территориальные воды Российской Федерации в Карском море).
Научный состав: 76 человек

Темы и проекты исследований

Экспедиция проводилась в соответствии с Планом морских научных исследований во внутренних морских водах, в территориальном море, в исключительной экономической зоне и на континентальном шельфе Российской Федерации на 2020 г., утвержденным приказом Минобрнауки России № 1420 от 25 декабря 2019 г. Комплексные экспедиционные исследования в 81-ом рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» были направлены на выполнение следующих тем государственного задания:

№ 0149-2019-0008 "Морские и океанские экосистемы в условиях меняющегося климата и антропогенного воздействия: структура и биологическая продуктивность экосистемы Арктического бассейна и морей России, экосистемы и потенциальные биологические ресурсы открытого океана"

№ 0149-2019-0009 "Биологическое разнообразие и эволюция фауны океана: биоразнообразие морской фауны Арктики, морей России и открытых районов океана, происхождение и эволюция фауны крупных океанических регионов, фауна уникальных морских биотопов и ее сохранение"

№ 0149-2019-0003 "Динамика внутренних и окраинных морей, взаимодействие океана и суши, прибрежные и шельфовые процессы: роль синоптических и мезомасштабных явлений в формировании гидрофизического и экологического состояния прибрежной зоны океана и внутренних морей России на основе специализированных натурных экспериментов, моделирования и дистанционного зондирования"

№ 0149-2019-0011 "Технологии инструментальных океанологических наблюдений для исследования физических полей, подводных объектов и экологии в гидросфере: разработка методов и технических средств многопараметрического сканирования водной толщи, дна и подводных объектов автономными и привязными зондами и профилографами"

№ 0137-2019-0013 «Геохимия и космохимия углерода от зарождения биосферы к формированию ископаемых форм»

№ 0136-2018-0019 «Закономерности миграции и распределения радиоактивных и стабильных загрязнителей в ландшафтно-геохимических системах Севера»

и следующих разделов и направлений Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы, для выполнения которых проводится экспедиция:
№ 0149-2018-0027 "ПП РАН I.49 «Взаимодействие физических, химических и биологических процессов в Мировом океане». Проект "Влияние физических процессов на биогеохимию в Мировом океане"

№ 0149-2018-0030 "ПП РАН I.49 «Взаимодействие физических, химических и биологических процессов в Мировом океане». Проект "Состояние морской среды в условиях антропогенных и аномальных естественных воздействий"

Задачи экспедиции

Оценка состояния морской среды, структуры, продуктивности и функциональных параметров экосистемы Карского бассейна в условиях современных климатических трендов в эпиконтинентальной российской Арктике.
Оценка процессов формирования и механизмов, определяющих конфигурацию поверхностной опресненной «линзы», аккумулирующей крупнейший в Арктике речной сток и аллохтонное вещество, включая загрязнения, в конкретных климатических условиях.
Оценка воздействия поверхностной опресненной «линзы» на структурно-функциональные свойства и продуктивность пелагической экосистемы Карского бассейна.
Оценка динамики популяции хищного вида-вселенца в Карское море – краба-стригуна (опилио), путей вселения чужеродного вида, локализации инвазивных популяций, воздействия вселенца на нативные донные экосистемы бассейна и естественное биологическое разннобразие.
Оценка структурно-функциональной организации и биологической продуктивности экосистем в местах концентрации крупнейших накопленных экологических рисков в Карском море – заливах Новой Земли, Новоземельской впадине для выявления возможных механизмов реакции экосистем на антропогенный стресс и уровня их изолированности; оценка процессов взаимодействия между экосистемами, несущими накопленные экологические риски и прилежащей Арктикой, прогноз путей и механизмов переноса загрязнений в случае естественной или антропогенной расконсервации могильников радиоактивных отходов и мест естественной аккумуляции радиоактивности и других загрязнений.
Оценка состояния особо опасных подводных объектов в составе крупнейших захоронений радиоактивных отходов в заливах восточного берега Новой Земли и Новоземельской впадине Карского моря, выявление возможных утечек радиоактивности и ареалов загрязнения.

Объем выполненных работ

Всего выполнено 60 комплексных океанографических станций. На станциях и по ходу движения судна выполнено:

Аэрологческие измерения CO2,CH4,водяной пар	3388 км.
Непрерывных подповерхностных измерений температуры и солености	3168 км
Вертикальных профилей СТД	88
Измерений прозрачности измерений диском Секи	20
Измерений прозрачности прозрачномером ПУМ-А в составе судовой проточной системы	480 часов
Измерений спектрорадиометром, прозрачномером,измерителем ФАР Li-COR	85
спектральных измерений падающей радиации палубным модулем Спектрорадимотра BIC и палубным датчиком ФАР Li-COR	720 часов
Гидрохимических определений	2104
Отбор проб из водотоков в заливах Новой Земли	15
Отбор проб донных осадков на тяжелые металлы	14
Отобрано проб бокскорером	39
Измерений радиоактивности гамма-спектрометром, спектрометром, дозиметром	2314
Видеосъемок морского дна	288.12 Гб
Съемок сонарами бокового обзора	50.3 кв.км.
Проб на первичную продукцию	665
Сестон	16 образцов
Проб на органический углерод	1054
Проб донных на органическое вещество	470
Проб на бактериопланктон	108
Проб на фитопланктон	160
Проб на зоопланктон	303
Ловов сетью Бонго	31
Определений видов пелагической рыбы	12
Проб на бентосные бактерии и микроорганизмы	537
Тралений донным тралом Сигсби	8
Проб ледниковых криоконитов	48

Основные научные результаты

Получены данные о пространственно-временной изменчивости термохалинной структуры вод в Карском море в год с аномально ранним освобождением бассейна от сезонного льда: вертикальные профили от поверхности до дна по температуре, солености, кислороду, мутности и флуоресценции Хл «а», данные непрерывных измерений поверхностной температуры и солености по маршруту движения судна. Анализ спутниковых карт за июнь-июль 2020 г. показал, наличие «восточного» типа переноса поверхностного опресненного слоя в Карском море. В западном отроге желоба Св. Анны выявлена мощная струя контурного течения, ядро которого составляют теплые воды атлантического происхождения. Для оценки водообмена Карского моря с прилежащим глубоководным арктическим бассейном, на перешейке между Новоземельской впадиной и западным отрогом желоба Святой Анны выполнен разрез «Порог Брусилова». Выполнены гидрофизические исследования в четырех заливах Новой Земли – Степового (Южный остров), Цивольки, Русанова и Благополучия (Северный остров). Проведены наблюдения за свойствами поверхностного слоя моря на маршруте общей протяженностью 3167 км, охватившие район, занятый поверхностной опресненной линзой, область желоба Св. Анны и прилежащий внешний шельф, Брусиловский порог, область, прилежащую к восточному побережью Новой Земли.

Гидрохимические исследования, проведенные в районе порога Брусилова, позволили оценить гидрохимическую структуру в районе Карского моря, где происходит водообмен между глубоководными районами Арктики Карским бассейном. Новоземельская впадины представляет собой важнейшую область Карского моря, где взаимодействуют воды бассейна, новоземельский сток и воды Арктического происхождения, поступающие с севера. Выполненные гидрохимические исследования в целом, позволяют констатировать, что в районе желоба Св. Анны выделяется несколько фронтальных зон.

Залив Благополучия на Северном острове Архипелага в его кутовой части характеризовался присутствием большого количества аллохтонной взвеси и низкими численностью и биомассой фитопланктона. Выполнены исследования пространственного распределения первичной продукции и хлорофилла «а» в заливах восточного берега Новой Земли и на прилегающих акваториях Карского бассейна. При помощи методов импульсной флуориметрии в трех различных по абиотическим условиям районах Карского моря (район желоба Св. Анны, Новоземельскоая впадина и залив Благополучия) были получены оценки переменной флуоресценции хлорофилла, которая является характеристикой потенциальной фитосинтетической активности фитопланктона. В Новоземельской впадине практически на всей ее акватории потенциально активный фитопланктон с переменной флуоресценцией 0,4 был приурочен к глубинам подпикноклином в области отрицательных значений температуры.

В северо-восточной части Новоземельской впадины максимальные значения переменной флуоресценции наблюдались на горизонте 30 м. В ходе экспедиции впервые получены детальные характеристики структуры и функционирования зоопланктона в разных биотопах Карского моря и в заливах архипелага Новая Земля в год с аномально ранним сходом сезонного льда, близкий по этим характеристикам к 2012 г. Данные, полученные в экспедиции, позволили оценить роль зоопланктона в выедании биомассы и продукции фитопланктона в исследуемых биотопах Карского моря. Полученные оценки показали, что наиболее интенсивно процесс утилизации биомассы и продукции автотрофного фитопланктона происходит в относительно узких по широтной протяженности локальных скопленийях зоопланктона в области континентального склона.

В сентябре 2020 г. В ихтиопланктоне Карского были обнаружены ранние стадии развития 5 видов рыб, относящихся к 5 семействам: Gadidae, Stichaeidae, Cottidae, Agonidae, Osmeridae и Pleuronectidae. Немногочисленность и бедность видового состава ихтиопланктона в первую очередь объясняется климатическими условиями года исследований: ранний уход льда и повышенная температура верхнего слоя воды привели к тому, что ко времени проведения исследований большинство видов ихтиофауны завершили свою планктонную стадию развития и перешли к придонному образу жизни. Были проведены специальные исследования развития популяции недавнего вида-вселенца в Карское море краба стригуна Chionocetes opilio и его воздействия на экосистему в разных районах бассейна. Были выявлены существенные различия донных сообществ северо-восточного склона Новоземельской впадины и западного трога желоба Св. Анны на сходных глубинах. Проведены исследования донных сообществ залива Благополучия, который представляет собой своего рода «форпост» вселения краба Chionoecetes opilio в Карский бассейн.

По локализации наблюдений съемка повторяет 2013 г. В ходе исследований с использованием БНПА Видеомодуль было отмечено крайне неравномерное распределение крабов – вселенцев в обследованном районе Карского моря. Впервые обследованы донные сообщества и подводные ландшафты залива Русанова и прилежащей части Новоземельской впадины. В 2019 г. были практически повсеместно были обнаружены молодые крабы Chionoecetes opilio от 1 до 2 лет. Выполнен сбор и консервация 26 проб тотального и 10 проб желетелого зоопланктона для изучения сезонных и региональных изменений биохимического состава и содержания химических элементов.

В результате анализа батиметрических профилей было установлено, что особенности морфологии склонов и дна Новоземельской впадины свидетельствуют о существенной роли переноса и аккумуляции осадочного материала в формировании поверхности дна. На маршруте экспедиции концентрация CH 4 в приводном слое изменялась от 1.92 ppm до 2.17 ppm, концентрации CO 2 – от 389 до 445 ppm. Концентрации этих газов, оцененные п аналогичной методике в весенней экспедиции 2019 году составляли для метана от 1.83 до 2.25 ppm, для CO 2 – от 380 до 510 ppm. Предварительный анализ всего полученного в экспедиции материала в совокупности с сопутствующими метеоданными позволяет заключить, что средняя концентрация метана в приводном воздухе в Карском море в исследованный период определялась, главным образом, крупномасштабными процессами переноса воздушных масс.
В целом, радиационное обследование залива Благополучия показало, что контейнеры с ТРО не являются значимым источником загрязнения окружающей морской среды и не могут рассматриваться в качестве потенциальной угрозы радиоактивного загрязнения акватории Карского моря.

Список организаций, участвующих в экспедиции

1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук.
2. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Северо-Западное отделение Института Океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук
3. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Южное отделение Института Океанологии им. П.П.Ширшова Российской академии наук (ЮО ИО РАН),
4. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук (ИГЕМ РАН).
5. ФГБУН Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского
Российской академии наук (ГЕОХИ РАН).
6. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт океанологии им.В.И.Ильичева ДВО РАН (ТОИ ДВО РАН)
7. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии РАН (ИГ РАН)
8. Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
9. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова» (МГУ)
10. Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России)
11. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ВНИРО).

НАЗАД СЛЕДУЮЩАЯ

81-ая экспедиция НИС "Академик Мстислав Келдыш"

(Из краткого отчета начальника экспедиции г.н.с. ИО РАН д.б.н., академика, М.Ф. Флинта)

База г. Калининград