Угроза блуждающего парникового газа

Немецкое исследовательское судно Polarstern во время ледовой станции. Вид просверленных отверстий для извлечения ледяных кернов и образцов воды из арктического морского льда. (Фото Стефана Хендрикса / AWI)

Немецкие ученые из области биогеохимии из Института Альфреда Вегенера на работе. На небольшом участке, на котором они просверливают лед с помощью полого бура, они берут ледяные ядра и распиливают их на короткие куски, представляя слои ледяной поверхности до дна. Эти мигранты хорошо документированы в мешках и анализируются на корабле различными группами. После оттаивания сердцевина фильтруется, например, для определения количества ледяных водорослей. (Фото: Стефан Хендрикс / AWI)

Физики морского льда AWI установили ледовый лагерь, чтобы исследовать расплавные пруды на арктическом морском льду. (Фото Альфред-Вегенера-института Мар Фернандес)

Previous Next

На морском дне мелких прибрежных районов к северу от Сибири микроорганизмы производят метан, когда они разрушают остатки растений. Если этот парниковый газ попадает в воду, он также может попасть в ловушку морского льда, который образуется в этих прибрежных водах. В результате газ может транспортироваться на тысячи километров через Северный Ледовитый океан и выпускаться в совершенно другом регионе спустя несколько месяцев. Это явление является предметом статьи исследователей из Института Альфреда Вегенера, опубликованной в текущем выпуске онлайн-журнала Scientific Reports. Хотя это взаимодействие между метаном, океаном и льдом оказывает значительное влияние на изменение климата, на сегодняшний день оно не отразилось на климатических моделях.

В августе 2011 года ледокол Polarstern из Института Альфреда Вегенера, Центр исследований полярных и морских исследований Гельмгольца (AWI) пробирался через ледяной Северный Ледовитый океан, на курс, который пролетел ей всего в нескольких сотнях километров от Северного полюса , Тогда геохимик AWI Д-р Эллен Дамм проверил воды Высокого Севера для метана парниковых газов. Четыре года спустя в экспедиции в тот же регион она имела возможность сравнить измерения, проведенные в разное время, и обнаружила значительно меньше метана в образцах воды.

Эллен Дамм вместе с доктором Доротеей Бауч из ГЕОМАР Гельмгольцского центра океанических исследований в Киле и другими коллегами проанализировали образцы для определения региональных уровней метана и источников. Измеряя изотопы кислорода в морском льду, ученые смогли определить, где и когда был сформирован лед. Для этого они также взяли образцы морского льда. Их результаты: лед транспортирует метан через Северный Ледовитый океан. И, как представляется, это происходит по-разному каждый год, так как два исследователя и их коллеги из AWI, Финского метеорологического института в Хельсинки и Российской академии наук в Москве относятся к онлайн-журналу Scientific Reports.

Образцы с 2011 года произошли от морского льда, который начал свое длинное путешествие на север в прибрежных водах моря Лаптевых в Восточной Сибири почти два года назад, в октябре 2009 года. Образцы с 2015 года, которые были только в полуострове Северного Ледовитого океана как долго, показал заметно более низкий уровень парникового газа. Анализ показал, что этот лед был сформирован гораздо дальше, в более глубоких океанских водах. Однако до сих пор модели исследователей климата не учитывали взаимодействие между метаном, Северным Ледовитым океаном и плавающим на нем льдом.

Каждая молекула метана в воздухе в 25 раз влияет на повышение температуры по сравнению с молекулой углекислого газа, выделяемой в атмосферу путем сжигания угля, нефти или газа. Метан в Арктике также оказывает огромное влияние на потепление на северных широтах и ​​еще более усугубляет глобальное потепление - это хорошая причина более тщательно исследовать метановый цикл на Крайнем Севере.

Метан производится скотоводством и выращиванием риса, а также различными другими природными процессами. Например, остатки водорослей и других растительных материалов собираются на полу мелкого моря Лаптевых и в других мелководных водах у берегов Арктики. Если там нет кислорода, микроорганизмы разрушают эту биомассу, производя метан. На сегодняшний день моделирование уделяет слишком мало внимания маршрутам выбросов углерода и выбросу метана из арктических регионов.

Осенью, когда температура воздуха падает, многие области открытой воды также начинают охлаждаться. «Морской лед образуется на поверхности российских шельфовых морей, а затем движется на север от сильных ветров», - объясняет физик-мореходник AWI д-р Томас Крумпен, который также принимал участие в исследовании. Формирование льда и прибрежные ветры создают сильные течения в этих мелководных пограничных морях, которые перемешивают осадок и переносят полученный там метан в колонну с водой. Метан также может быть захвачен льдом, который быстро образуется в этих открытых зонах воды, также известный как полынья - зимой.

«По мере того как больше замораживается морская вода, он может вытеснить рассол, содержащийся внутри, захватывая большие количества метана, запертого во льду», - объясняет исследователь AWI Эллен Дамм. В результате водный слой образуется под льдом, который содержит большое количество как соли, так и метана. Но лед на поверхности и плотная соленая вода внизу вместе с парниковым газом, который он содержит, все толкнут ветром и течениями. По словам Томаса Крумпена: «Для льда, образовавшегося вдоль побережья моря Лаптевых, требуется около двух с половиной лет, и его можно пронести через Северный Ледовитый океан, а через Северный полюс - в пролив Фрам между восточной стоимостью Гренландии и Шпицберген. «Излишне говорить, что метан, запертый во льду, и лежащая в его основе соленая вода идут на прогулку.

Возрастающие температуры, вызванные изменением климата, все больше тают этот лед. В последние годы как площадь воды, покрытой морским льдом, так и толщина льда, снижается, а более слабый лед разлетается все дальше и быстрее по ветру. «В последние несколько лет мы наблюдали, что лед проходит через Северный Ледовитый океан все быстрее и быстрее», - подтверждает Томас Крумпен. И этот процесс, естественно, означает серьезные изменения в арктическом обороте метана. Соответственно, количественное определение источников, стоков и транспортных путей метана в Арктике по-прежнему представляет собой серьезную проблему для научного сообщества.