Состояние арктических морей и территорий в условиях
реклама
Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова Неправительственный экологический фонд имени В.И. Вернадского Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды России Русское географическое общество Состояние арктических морей и территорий в условиях изменения климата Сборник тезисов Всероссийской конференции с международным участием Архангельск ИД САФУ 2014 УДК [502/504:551.583](985)(045) ББК [26:26.237](21)я43 С66 Составитель: С.В. Рябченко С66 Состояние арктических морей и территорий в условиях изменения климата: сб. тезисов Всероссийской конференции с международным участием / сост. С.В. Рябченко; Сев. (Арктич.) федер. ун-т им. М.В. Ломоносова. – Архангельск: ИД САФУ, 2014. – 199 с. ISBN 978-5-261-00975-7 Сборник содержит материалы конференции, посвященные проблемам состояния арктических морей и территорий в условиях изменения климата, современного состояния климата в арктических регионах, системам наблюдений в морской Арктике, оценке состояния экосистем и ландшафтов арктических морей, исследования и освоения углеводородных ресурсов шельфа арктических морей, проблемам образования по вопросам глобального изменения климата, обеспечению экологической и радиационной безопасности Арктики с учетом последствий осуществления предыдущей хозяйственной деятельности и реализации оборонных программ в регионе, опыту энергоменеджмента северных стран в условиях изменения климата, влияния климатических изменений на отрасли экономики в арктическом регионе и адаптации коренных и малочисленных народов Севера к изменениям в Арктике. Издание адресуется специалистам технических, естественнонаучных и гуманитарных научных направлений, а также всем, кто интересуется проблемами комплексного освоения Российской Арктики. УДК [502/504:551.583](985)(045) ББК [26:26.237](21)Я43 Организация и проведение конференции поддержаны РФФИ (проект № 14-05-20237) © Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, 2014 ISBN 978-5-261-00975-7 2 Содержание КЛИМАТ АРКТИКИ: ОЦЕНКИ БУДУЩИХ ИЗМЕНЕНИЙ Катцов В.М. ..................................................................................................................14 ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА МОРСКИЕ ОТРАСЛИ В АРКТИЧЕСКОМ РЕГИОНЕ Данилов А.И. ................................................................................................................14 ИССЛЕДОВАНИЕ СЦЕНАРИЕВ И ОЦЕНКА РИСКОВ НЕФТЯНЫХ РАЗЛИВОВ Singsaas Ivar, Sørheim Kristin, Губайдуллин М.Г. ..................................................16 ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА АРКТИКИ ПРИ ГЛОБАЛЬНОМ ПОТЕПЛЕНИИ Алексеев Г.В. ...............................................................................................................17 ИЗМЕНЕНИЯ АРКТИЧЕСКОГО ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА В ПРОШЛОМ И БУДУЩЕМ: ВАЖНОСТЬ СИНТЕЗА ДАННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ И КЛИМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ Семенов В.А. ................................................................................................................18 ВЛИЯНИЕ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА МОРЕЙ АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА Соломатов А.С. ............................................................................................................19 ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ РФ (АЗРФ) Кутинов Ю.Г., Чистова З.Б. ........................................................................................20 ГЛОБАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ СОВРЕМЕННОГО КЛИМАТА АРКТИКИ Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В., Сидорова А.Н., Щербинин А.Д. ............................................................................................................21 КЛИМАТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ИНДЕКСА САК И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ФЛУКТУАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ И ПЕРЕНОСА ВОДНЫХ МАСС В ВЕРХНЕМ СЛОЕ СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ Еремеев В. Н., Жуков А. Н., Крашенинникова М. А., Сизов А. А., Чехлан А. Е. 22 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ РФ Васильев Л.Ю...............................................................................................................23 ОЖИДАЕМЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В АРКТИЧЕСКИХ МОРЯХ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ Ашик И.М., Тимохов Л.А. ..........................................................................................25 ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА НА АРХИПЕЛАГЕ ШПИЦБЕРГЕН. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЗИМЫ 2013-2014 ГГ. Анциферова А.Р. , Мокротоварова О.И., Сиеккинен Е.Д. ......................................26 3 КЛИМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА АРХИПЕЛАГА ШПИЦБЕРГЕН Иванов Б.В., Священников П.Н. ................................................................................ 28 ГЛОБАЛЬНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ИЗМЕНЕНИИ ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЙ БЕЛОГО, БАРЕНЦЕВА И КАРСКОГО МОРЕЙ НА РУБЕЖЕ XX-XXI ВЕКОВ Думанская И.О. ............................................................................................................ 29 СЕЗОННАЯ И МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ БЕЛОГО МОРЯ В 2001-2013 ГГ. Чугайнова В.А. ............................................................................................................ 31 ДИНАМИКА ОПАСНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ И НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА Грищенко И.В. ............................................................................................................. 33 ЭФФЕКТ УСИЛЕНИЯ МЕЖШИРОТНОГО ТЕПЛООБМЕНА И ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОЩАДИ МОРСКИХ ЛЬДОВ В СЕВЕРНОМ ПОЛУШАРИИ Федоров В.М. ............................................................................................................... 35 ДИНАМИКА КЛИМАТА КАРЕЛО-КОЛЬСКОГО РЕГИОНА ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ ХХ – НАЧАЛЕ XXI ВЕКОВ Назарова Л.Е. ............................................................................................................... 37 МНОГОЛЕТНЯЯ ДИНАМИКА ИОННОГО СОСТАВА СНЕЖНОГО ПОКРОВА В ПРИБРЕЖНОЙЗОНЕ БАРЕНЦЕВА И КАРСКОГО МОРЕЙ В УСЛОВИЯХ ИЗМНЕНЕИЯ КЛИМАТА Котова Е.И.................................................................................................................... 38 ВОЗМОЖНОСТЬ ПОДГОТОВКИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ПРОГНОЗА ИЗМЕНЕНИЯ ПРИРОДНОЙ КОМПОНЕНТЫ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ КЛИМАТА СИБИРСКОЙ АРКТИКИ НА БЛИЖАЙШИЕ ДЕСЯТИЛЕТИЯ Дарьин А.В., Калугин И.А.......................................................................................... 39 БИОКЛИМАТ СЕВЕРНЫХ ОКРАИН СИБИРИ В УСЛОВИЯХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПОСЛЕДНИХ ДЕСЯТИЛЕТИЙ Башалханова Л.Б., Максютова Е.В. ........................................................................... 41 МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕПЛООБМЕНА ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫ В АРКТИЧЕСКОМ БАССЕЙНЕ Букатов А.А. ................................................................................................................ 43 ВЛИЯНИЕ СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ НА ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА БАРЕНЦЕВОМОРСКОГО РЕГИОНА Глок Н.И., Алексеев Г.В., Вязилова А.Е., Смирнов А.В. ........................................ 44 МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЮГО-ВОСТОЧНОГО РАЙОНА БАРЕНЦЕВА МОРЯ В ТЁПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА Барзут О.С. ................................................................................................................... 45 4 КЛИМАТ МОРЕЙ СЕВЕРО-ЕВРОПЕЙСКОГО БАССЕЙНА В КОНЦЕ 20 НАЧАЛЕ 21 СТОЛЕТИЯ Смирнов А.В., Кораблев А.А., Вязилова А.Е. .........................................................47 ВЛИЯНИЕ АРКТИКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРМОХАЛИННЫХ АНОМАЛИЙ В СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКЕ Вязилова А.Е., Балакин А.А., Смирнов А.В. ............................................................47 АТЛАНТИЧЕСКИЕ ВОДЫ В ФЬОРДАХ АРХ. ШПИЦБЕРГЕН В ПЕРИОД ПЕРВОГО И СОВРЕМЕННОГО ПОТЕПЛЕНИЯ В АРКТИКЕ Иванов Б.В., Тисленко Д.И. ........................................................................................48 СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА АКВАТОРИИ АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ И АРКТИЧЕСКОГО БАССЕЙНА СЛО Ашик И.М., Фильчук К.В., Блошкина Е.В. ...............................................................50 ПРОГРАММА НАБОС: ОПЫТ МОНИТОРИНГА СТРУКТУРЫ И ДИНАМИКИ ВОДНЫХ МАСС В РОССИЙСКОЙ АРКТИКЕ Иванов В.В., Ашик И.М. .............................................................................................52 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ В СИСТЕМЕ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СОСТОЯНИЕМ МОРСКОЙ СРЕДЫ В АРКТИКЕ Фильчук К.В. ................................................................................................................53 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЛОЧЕННОСТИ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ МОРСКОГО ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ПО ДАННЫМ ПАССИВНОГО МИКРОВОЛНОВОГО ЗОНДИРОВАНИЯ Репина И.А., Тихонов В.В., Раев М.Д., Шарков Е.А., Боярский Д.А., Комарова Н.Ю..............................................................................................................55 РАЗВИТИЕ АТОМНОГО ЛЕДОКОЛЬНОГО ФЛОТА = РАЗВИТИЕ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ Головинский С.А. ........................................................................................................56 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НА РАЗРЕЗАХ БЕЛОГО, БАРЕНЦЕВА И ГРЕНЛАНДСКОГО МОРЕЙ ПО ИТОГАМ ЭКСПЕДИЦИИ «ПЛАВУЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В ИЮНЕ 2014 ГОДА Весман А.В., Явловская В.В., Почтовалова А.С. .....................................................57 ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА НАУЧНЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ «АРКТИЧЕСКИЙ ПЛАВУЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 2012-2014 Копосов С.Г., Кутинов Ю.Г., Чирков А.В., Ковалев Д.С., Стрельников Ю.В., Попова М.С., Шевцова С.В. .......................................................................................58 СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОГО ИНФОРМАЦИОННО-НАВИГАЦИОННОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ЭКСПЕДИЦИЙ «АРКТИЧЕСКИЙ ПЛАВУЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Ковалев Д.С., Чирков А.В., Копосов С.Г., Шевцова С.В. .......................................60 5 АВТОНОМНЫЕ НЕОБИТАЕМЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОГО МОРСКОГО МОНИТОРИНГА Варюхин А.Н., Овдиенко М.А., Ткаченко В.В., Липатов И.И., Дикий С.В., Колчев С.А. .................................................................................................................. 61 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРООПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ БЕЛОГО, БАРЕНЦЕВА И ГРЕНЛАНДСКОГО МОРЕЙ ПО ДАННЫМ ЭКСПЕДИЦИЙ «АРКТИЧЕСКИЙ ПЛАВУЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В 2013-2014 ГГ. Говорина И.А., Безгрешнов А.М., Иванов Б.В., Весман А.В., Соколов В.Т. ........ 63 РАЗРАБОТКА АТЛАСА И ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ «БЕЛОЕ МОРЕ И ВОДОСБОР» Филатов Н.Н. ............................................................................................................... 64 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПУТНИКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЛЕДОВОЙ ОБСТАНОВКИ В БЕЛОМ МОРЕ В ЦЕЛЯХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОРЕПЛАВАНИЯ Евдокимова И.О., Трофимова М.А ............................................................................ 65 АНАЛИЗ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ И ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЙ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОВЕДЕНИЕ ЛЕДОКОЛЬНЫХ РАБОТ ПО СПУСКУ ЛЬДА В ДЕЛЬТЕ р.СЕВЕРНАЯ ДВИНА ПРИ ПОДГОТОВКИ ПОРТА АРХАНГЕЛЬСК К БЕЗОПАСНОМУ ПРОПУСКУ ЛЕДОХОДА Скрипник Е.Н., Одоев Л.С. ........................................................................................ 67 ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАРСКОГО МОРЯ: 100 ЛЕТ СПУСТЯ ПО СЛЕДАМ ЭКСПЕДИЦИИ БРУСИЛОВА (ИТОГИ ЭКСПЕДИЦИИ НА ЯХТЕ «АПОСТОЛ АНДРЕЙ») Обоимов А.П. ............................................................................................................... 69 ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ КАРТ ЛЕДОВОЙ ОБСТАНОВКИ В ВЕКТОРНОМ ФОРМАТЕ В МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СРЕДЕ «PLANETAMULTISAT» Максимов А.А.............................................................................................................. 69 ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДАЛЬНОМЕРНОЙ НАВИГАЦИИ СТОХАСТИЧЕСКИМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ Кисин Ю.К. .................................................................................................................. 71 МОНИТОРИНГ ДВИЖЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СУДОВ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ (АИС) Ковалева М.Н., Копосов С.Г., Шевцова С.В. ........................................................... 72 МНОГОЛЕТНЯЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОД, ОМЫВАЮЩИХ АРХИПЕЛАГ ШПИЦБЕРГЕН Весман А.В., Иванов Б.В. ........................................................................................... 73 КОМПЛЕКС АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ДЛЯ ПИТАНИЯ УСТРОЙСТВ СВЯЗИ В АРКТИКЕ 6 Белугин А.В., Коробицын Д.А., Лагунов А.Ю., Суровцев А.Н., Главатских В.И., Данилочкин П.Д...........................................................................................................75 УВЕЛИЧЕНИЕ СЛУЧАЕВ ИСТОЩЕНИЯ РТУТИ В ЗИМНИЕ СЕЗОНЫ ВО ВРЕМЯ ДОЛГОВРЕМЕННОГО МОНИТОРИНГА ЭЛЕМЕНТАРНОЙ РТУТИ В РОССИЙСКОЙ АРКТИКЕ Панкратов Ф.Ф., Махура А.Г., Попов В.Н., Кац О.В. ..............................................77 ЗОНДИРОВАНИЕ ВЫСОКОШИРОТНОЙ ИОНОСФЕРЫ С ЛЕДОКОЛОВ Тертышников А.В. .......................................................................................................79 INTEGRATED ASSESSMENT MODELLING OF GLOBAL IMPACTS OF SHRINKING ARCTIC SEA ICE Kovalevsky D.V., Hasselmann K. .................................................................................79 ОЦЕНКА МЕЖГОДОВЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЛЕДОВОЙ ОБСТАНОВКИ В ПРОЛИВЕ НЕВЕЛЬСКОГО ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВОГО МОНИТОРИНГА Васильев А. А., Волгутов Р.В. ....................................................................................80 ТЕХНОЛОГИИ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ Алешко Р.А., Гурьев А.Т., Шошина К.В., Щеников В.С. .......................................84 ЭКОСИСТЕМЫ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ Матишов Г.Г., Дженюк С.Л., Жичкин А.П.., Моисеев Д.В. ...................................86 АРКТИЧЕСКИЕ ОЗЕРА И КЛИМАТЫ ПРОШЛОГО Субетто Д.А. .................................................................................................................88 КЛИМАТИЧЕСКИЕ ТРЕНДЫ В ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕРМОХАЛИННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОДНЫХ МАСС В ГРЕНЛАНДСКОМ МОРЕ И ПРОЛИВЕ ФРАМА Рубченя А.В., Федорова А.Д., Попов А.В. ................................................................89 ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АТЛАНТИЧЕСКОЙ ВОДНОЙ МАССЫ В СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАРЕНЦЕВА МОРЯ Махотин М.С., Блошкина Е.В. , Иванов В.В., Балакин А.А., Ашик И.М., Соколов В.Т..................................................................................................................91 ИЗМЕНЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ БЕЛОГО МОРЯ И ЕГО ВОДАХ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА Миронова Е.А. .............................................................................................................92 ДИНАМИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ БАКТЕРИЙ, ДРОЖЖЕЙ И ВИРУСОВ ИЗ МЕСТ ВЫТАИВАНИЯ МЕРЗЛОТНЫХ СЛОЕВ НА РЕКЕ АЛДАН (ВОСТОЧНАЯ ЯКУТИЯ) Гальченко В.Ф., Складнев Д.А., Мулюкин А.Л., Сорокин В.В., Акимов В.Н., Филиппова С.Н., Куликов Е.Е., Летаров А.В., Брушков А.В. ................................93 7 ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА НА ЭКОСИСТЕМЫ О. ВАЙГАЧ Липка О.Н., Кокорин А.О., Алейников А.А. ............................................................ 95 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЧИВОСТИ СОСТОЯНИЯ УСТЬЕВОЙ ЭКОСИСТЕМЫ РЕКИ ЛЕНА Решетняк О.С. .............................................................................................................. 97 ЭКОЛОГИЯ В ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В АРКТИКЕ Андрианов В.А. ........................................................................................................... 99 КАРТИРОВАНИЕ ФЛЮИДОНАСЫЩЕННЫХ ОСАДКОВ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ РАЗРЕЗА, СВЯЗАННЫХ С НИМИ ФОРМ РЕЛЬЕФА ДНА И ЗВУКОРАССЕИВАЮЩИХ ОБЪЕКТОВ ВОДНОЙ ТОЛЩИ В РОССИЙСКОМ СЕКТОРЕ БАРЕНЦЕВА МОРЯ Чамов Н.П., Соколов С.Ю., Зарайская Ю.А., Мороз Е.А. .................................... 101 О РЕАКЦИИ МОРСКИХ ПТИЦ БАРЕНЦЕВА МОРЯ НА СОВРЕМЕННЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ Краснов Ю.В., Ежов А.В. ......................................................................................... 103 СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ И ЛАНДШАФТОВ СОЛОВЕЦКОГО АРХИПЕЛАГА В УСЛОВИЯХ МЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА Поликин Д.Ю., Поликина Л.Н. ................................................................................ 104 ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА БЕРЕГОВОЙ ЛИНИИ БЕЛОГО И БАРЕНЦЕВА МОРЕЙ Попова Л.Ф. ............................................................................................................... 106 ВЫПАДЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И АЛЮМИНИЯ НА АКВАТОРИЮ КАНДАЛАКШСКОГО ЗАЛИВА БЕЛОГО МОРЯ В ЛЕТНИЙ ПЕРИОД Горбачёва Т.А., Горбачева Т.Т., Мазухина С.И. .................................................... 107 ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМ В РАЙОНАХ ПРОЖИВАНИЯ КОРЕННЫХ НАРОДОВ СЕВЕРА НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ Королева В.П., Позднякова Н.А. ............................................................................. 109 СОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПЛАНКТОННОМ ФИТОЦЕНОЗЕ БАРЕНЦЕВОМОРСКОГО ПРИБРЕЖЬЯ Широколобова Т.И., Водопьянова В.В., Павлова М.А. ........................................ 109 МИКРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЦИКЛОВ УГЛЕРОДА И СЕРЫ В МОРЯХ РОССИЙСКОЙ АРКТИКИ Саввичев А.С. ............................................................................................................ 111 КЛАССИФИКАЦИЯ РЕДКИХ И ОХРАНЯЕМЫХ ВИДОВ СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ ОСТРОВНОЙ ФЛОРЫ В ПРОЛИВЕ КАРСКИЕ ВОРОТА Мосеев Д.С. ................................................................................................................ 112 БАКТЕРИОФАГИ В ОБРАЗЦАХ ДРЕВНЕГО ЖИЛЬНОГО ЛЬДА МАМОНТОВОЙ ГОРЫ (ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЯКУТИЯ) 8 Филиппова С.Н., Сургучева Н.А., Летаров А.В., Куликов Е.Е., Карнышева Э.А., Брушков А.В., Гальченко В.Ф. .................................................................................114 КОМЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ВЫЯВЛЕНИЮ ЧИСЛЕННОСТИ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КОМПОНЕНТЫ В ОБЪЕКТАХ КРИОСФЕРЫ Мулюкин А.Л., Брушков А.В., Гальченко В.Ф. .....................................................115 ЭЛЕМЕНТЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ЭКОСИСТЕМЫ Р. СЕВЕРНАЯ ДВИНА В УСЛОВИЯХ МЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА Новоселов А.П., Студенов И.И. ...............................................................................116 ДИНАМИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ АРКТИЧЕСКИХ ТЕРРИТОРИЙ Кобелева Н.В. .............................................................................................................118 НОВЫЙ МЕТОД ДЕТЕКЦИИ КЛЕТОК МИКРООРГАНИЗМОВ И ВИРУСНЫХ ЧАСИЦ В ПРИРОДНЫХ ОБРАЗЦАХ ПО ФОРМИРОВАНИЮ НАНОЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ IN SITU Складнев Д. А., Сорокин В. В. .................................................................................120 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАРКИРОВАННЫХ ДРОЖЖЕЙ Yarrowia lipolytica ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ ИЗ МЕСТ ВЫТАИВАНИЯ МЕРЗЛОТНЫХ СЛОЕВ Юзбашева Е.Ю., Складнев Д. А. ............................................................................121 АНТРОПОСОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ЯДЕРНЫХ ОТХОДОВ Комлева Е.В. ..............................................................................................................123 ЛЕДЯНОЙ ПОКРОВ ПОЛЯРНЫХ МОРЕЙ– ВЕДУЩИЙ ФАКТОР ГАЗООБМЕНА ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫ Голубев В.Н.,Фролов Д.М. .......................................................................................123 АРКТИЧЕСКИЙ ШЕЛЬФ – НА ПОРОГЕ ВТОРЖЕНИЯ Новиков Ю.Н., Галиева Е.Р. .....................................................................................126 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОЕКТОВ ПО ОСВОЕНИЮ РЕСУРСОВ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ Данилов А.И. ..............................................................................................................127 К ОЦЕНКЕ ИСХОДНОЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МОРЯХ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА РОССИИ Смирнов К.Г. ..............................................................................................................128 ФОРМИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РЕШЕНИЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПРИ ОСВОЕНИИ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИАРКТИЧЕСКИХ ТЕРРИТОРИЙ Губайдуллин М.Г., Тарасова Г.М. ...........................................................................130 9 A REVIEW OF ICE-BREAKING TARIFF POLICY ON THE NORTHERN SEA ROUTE (NSR) 1991 – 2014 Gritsenko, D., Kiiski, T. .............................................................................................. 131 АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ («ERA») Хелен Эстбэлл ........................................................................................................... 133 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛИВОВ НЕФТИ С ПОМОЩЬЮ МОДЕЛИ OSCAR Петтер Реннинген ...................................................................................................... 133 ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАЗДЕЛЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ НА ТЕРРИТОРИИ НЕФТЕХРАНИЛИЩ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ РОССИИ Петрова А.В. .............................................................................................................. 134 РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ Воеводкин Д.А. .......................................................................................................... 137 НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТ ГОИНА ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ ОСВОЕНИЯ ШЕЛЬФА И ПРИБРЕЖНЫХ РАЙОНОВ МОРЕЙ РОССИИ 2011-2014 Г.Г. Сычев Ю.Ф., Цвецинский А.С. ................................................................................ 138 РАЗВИТИЕ В ФГБУ «ГОИН» СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ АРКТИЧЕСКИХ АКВАТОРИЙ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Дианский Н.А., Кабатченко И.М., Фомин В.В....................................................... 139 ГЕНЕЗИС СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В АРКТИКЕ – ОТКЛИКИ В ФОТИЧЕСКОМ СЛОЕ ВОДЫ И ЛЬДЕ НА СЕЙСМОДЕГАЗАЦИЮ Люшвин П.В., Смородин В.Е. .................................................................................. 140 ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА ОСВОЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ АРКТИКИ Кондратов Н.А. .......................................................................................................... 141 РАЗВИТИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СЕВЕРИЗАЦИИ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В АРКТИКЕ Потеряхин В.В. .......................................................................................................... 142 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ РОССИИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федотовских А.В. ...................................................................................................... 144 ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА НА ЭКОНОМИКУ СЕВЕРНЫХ РАЙОНОВ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ Грищенко И.В., Осадчая М.В................................................................................... 146 10 ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ Фролов С.В., Алексеева Т.А. ....................................................................................148 РОЛЬ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ОБСЛУЖИВАНИИ ЭКОНОМИКИ АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА Рюмина Т.Н. ...............................................................................................................149 СОЦИАЛЬНЫЙ КАПИТАЛ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ СЕВЕРНЫХ ТЕРРИТОРИЙ В ТРАНСДИСЦИПЛИНАРНОМ ИЗМЕРЕНИИ Мунин П.И. ................................................................................................................150 ПОЛИТИЧЕСКИЕ ИНСТИТУТЫ И ПРАКТИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ В КОНТЕКСТЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ Фомичев А.А. .............................................................................................................151 ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОРЕННЫХ НАРОДОВ СЕВЕРА В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА Лисниченко В.В., Лисниченко Н.Б. .........................................................................153 КЕТСКИЙ ЭТНОС И ЕГО «КОРМЯЩИЕ ЛАНДШАФТЫ» В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ: ВОЗМОЖНОСТИ АДАПТАЦИИ Медведков А.А. .........................................................................................................154 СООТНОШЕНИЕ СВОБОДНЫХ РЕЦЕПТОРОВ И АКТИВНОСТИ ИММУННОЙ ЗАЩИТЫ У ЖИТЕЛЕЙ ЗАПОЛЯРЬЯ Самодова А.В., Балашова С.Н., Добродеева Л.К. ..................................................156 СОСТОЯНИЕ ИММУННОГО СТАТУСА ЛИЦ ПРИАРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА. Щёголева Л.С. ............................................................................................................157 РЕАКТИВНОСТЬ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ ЖИТЕЛЕЙ ВЫСОКИХ ШИРОТ НА ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТО-ПОГОДНЫХ ФАКТОРОВ Аленикова А.Э., Типисова Е.В. ................................................................................158 РОЛЬ ЦИТОТОКСИЧЕСКИХ ЛИМФОЦИТОВ В РЕГУЛЯЦИИ ИММУННОГО ГОМЕОСТАЗА У КОЧЕВЫХ И ОСЕДЛЫХ ЖИТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ЗАПОЛЯРЬЯ Сергеева Т. Б. .............................................................................................................160 ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ НЕНЦЕВ В НЕНЕЦКОМ АВТОНОМНОМ ОКРУГЕ Задорин М.Ю. ............................................................................................................161 ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ПРАВ НА ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ КОРЕННЫМИ НАРОДАМИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ И ШТАТА АЛЯСКА Савельев И.В. .............................................................................................................163 11 ЗАЩИТА ОТ ХОЛОДА В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПЫТА МАЛЫХ НАРОДОВ СЕВЕРА В ПОЛЯРНЫХ ЭКСПЕДИЦИЯХ КОНЦА XIX –ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЕ XX ВВ. Чуракова О.В, Шехин И. П. ..................................................................................... 164 ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОБРАЗЫ АРКТИКИ Бызова Н. М. .............................................................................................................. 167 ВОЗВРАЩЕНИЕ В РУССКУЮ АРКТИКУ Кузнецов В.С. ............................................................................................................ 168 МОРСКАЯ ТЕМА В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «РУССКАЯ АРКТИКА» Кузнецов В.С. ............................................................................................................ 170 ВОПРОСЫ ПОДГОТОВКИ КВАЛИФИЦИРОВАННЫХ КАДРОВ В ОБЛАСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА РОССИИ Мауричева Т.С., Ивлев М.Л., Никулина Н.В. ....................................................... 172 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПОЛЯРНЫХ СТАНЦИЙ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И СНИЖЕНИЯ АНТРОПОГЕННЫХ НАГРУЗОК В РОССИЙСКОЙ АРКТИКЕ Перхурова О.В. .......................................................................................................... 173 ПРОЕКТ АВТОНОМНОЙ ПЛАТФОРМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА Лагунов А.Ю., Поздеев В.А., Терехин В.Д., Федин Д.А., Главатских В.И.,Данилочкин П.Д. .......................................................................... 174 ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЬДА В АРКТИКЕ Белугин А.В., Коробицын Д.А., Лагунов А.Ю., Поздеев В.А., Федин Д.А. ....... 176 ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО НАКЛОННЫХ СНЕЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (НА ПРИМЕРЕ АРХ. ШПИЦБЕРГЕН) Гневашева А.В., Иванов Б.В. ................................................................................... 177 СЕЛЕН В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ БЕЛОГО И БАРЕНЦЕВА МОРЕЙ Бахматова Ю.А., Кузовлева Р.Д. Попова Л.Ф., Евдокимова В.П. ........................ 179 ОСОБЕННОСТИ КУМУЛЯЦИИ, МИГРАЦИИ И ТРАНСФОРМАЦИИ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА В ПОЧВАХ ЕВРОАРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА Трофимова А.Н. ......................................................................................................... 180 ОЦЕНКА ДИНАМИКИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ОСТРОВА ВАЙГАЧ ПО ДАННЫМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА Полякова Е.В., Гофаров М.Ю. ................................................................................ 182 12 ГИДРОЛАККОЛИТЫ КАК ИНДИКАТОРЫ ТРЕНДА ТЕМПЕРАТУР ВОЗДУХА В КРИОЛИТОЗОНЕ Кобелева Н.В., Кулумбегова Ф.Г., Андреева Л.К. .................................................184 ИССЛЕДОВАНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ФОРМ В ОБРАЗЦАХ ПОВТОРНОЖИЛЬНОГО ЛЬДА ЛЕДОВОГО КОМПЛЕКСА МАМОНТОВОЙ ГОРЫ (ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЯКУТИЯ) МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОГО МИКРОАНАЛИЗА Сорокин В.В., Филиппова С.Н., Сургучева Н.А., Брушков А.В., Гальченко В.Ф............................................................................................................186 ОСОБЕННОСТИ ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ КАРСКОГО МОРЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕДИЦИИ «ЯМАЛ-АРКТИКА» 2012-2013ГГ. Шумская Н.К. .............................................................................................................187 МИКОПЛАЗМЫ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЭКОСИСТЕМ АРКТИКИ И АНТАРКТИКИ Сургучева Н.А., Филиппова С.Н., Брушков А.В., Гальченко В.Ф. ......................187 ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ БИОТЫ БЕЛОГО МОРЯ НА ПРИМЕРЕ КАНДАЛАКШСКОГО ГРАБЕНА Чистова З.Б., Кутинов Ю.Г. ......................................................................................190 ОЦЕНКА О ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕФТЕЙ НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ С УЧЕТОМ ИХ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА Крайнева О.В., Губайдуллин М.Г. ...........................................................................192 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫХ СВОЙСТВ НА ОБРАЗЦАХ ПОЛНОРАЗМЕРНОГО КЕРНА Белозеров И.П., Юрьев А.В. .....................................................................................193 СООТНОШЕНИЕ УРОВНЯ ЛИМФОПРОЛИФЕРАЦИИ И КОНЦЕНТРАЦИИ ОНКОФЕТАЛЬНЫХ ГЛИКОПРОТЕИНОВ У ЖИТЕЛЕЙ АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА Патракеева В.П., Ставинская О.А., Добродеева Л.К. ............................................194 ДОФАМИНОВАЯ РЕГУЛЯЦИЯ СИСТЕМ ГИПОФИЗ-ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА И ГИПОФИЗ-ГОНАДЫ У ЖИТЕЛЕЙ ВЫСОКИХ ШИРОТ Горенко И.Н., Типисова Е.В. ....................................................................................195 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕДИЦИНСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ВЫСОКИХ ШИРОТ Плешков А.Е. .............................................................................................................197 ВЛИЯНИЕ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ НА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ РОССИИ Кондратов Н.А., Полуянова М.А. ............................................................................198 13 КЛИМАТ АРКТИКИ: ОЦЕНКИ БУДУЩИХ ИЗМЕНЕНИЙ Катцов В.М. Директор Главной геофизической обсерватории им.А.И.Воейкова [email protected] Согласно двум последним оценочным докладам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК, 2007 и 2013 гг.), факт глобального потепления климата не вызывает сомнений. При этом в Арктике потепление происходит быстрее, чем в остальных регионах планеты, на фоне значительных естественных колебаний температуры. Расчеты с помощью современных физико-математических моделей климата указывают на высокую вероятность усугубления обеих тенденций в XXI веке: рост приземной температуры в Арктике будет более чем вдвое превосходить растущую среднюю глобальную температуру. В Арктике значительные изменения ожидаются практически во всех компонентах климатической системы, из которых особую озабоченность вызывает криосфера и связанные с ее изменениями возможные последствия для экосистем, хозяйственной и других видов деятельности в регионе и за его пределами. Проблема криосферы в изменяющемся климате вошла в число шести так называемых «гранд-вызовов» мировой климатической науке, определенных недавно Всемирной программой исследования климата (ВПИК). Ключевыми аспектами этого «гранд-вызова» являются: Сезонные, межгодовые, внутривековые прогнозы и перспективные оценки полярного климата, а также роль криосферы в предсказуемости климата. Понимание и установление причин модельных погрешностей, относящихся к криосфере. Улучшение модельных описаний многолетней мерзлоты и поверхности суши в высоких широтах с особым вниманием к их роли в глобальном углеродном цикле. Развитие моделирования ледниковых щитов с особым вниманием к роли их динамики в подъеме уровня Мирового океана. В настоящем докладе приводятся результаты анализа расчетов климата Арктики с помощью ансамбля современных климатических моделей, использованных МГЭИК в ее Пятом оценочном докладе (2013 -2014 гг.). ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА МОРСКИЕ ОТРАСЛИ В АРКТИЧЕСКОМ РЕГИОНЕ Данилов А.И. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] Наиболее ярким региональным откликом на развивающиеся процессы глобального потепления является уменьшением протяженности и толщины арктических морских льдов. Будущие ледовые условия на трассах Северного морского пути значимы для проектирования новых транспортных и ледокольных судов, выбора новых судоходных трасс, сохранения контроля России над плаванием судов в пределах экономической зоны. Более доступными для плавания станут высокоширотные трассы, на которых появится возможность круглогодичной навигации. При этом сохранение 14 морских льдов в течение части года и вероятность возникновения сложных ледовых условий потребуют сохранения и развития российского ледокольного флота. Сложные природно-климатические условия арктического шельфа создают высокие природные риски для безопасности морской инфраструктуры, увеличивают стоимость хозяйственных проектов. Особенно серьезные риски обусловлены ледовыми явлениями: ледовые сжатия, воздействия крупных ледяных полей, айсбергов, торосов и стамух, навалы льда на берег, ледовая экзарация дна, раннее ледообразование и другие. Дополнительные риски может создавать разрушение берегов и многолетнемерзлых грунтов на суше. В условиях продолжающегося потепления в Арктике можно рекомендовать выполнять перспективные оценки по учету указанных неблагоприятных тенденций, включать подобные рекомендации в нормативные документы о параметрах окружающей среды для проектов по освоению арктического шельфа. Современный уровень знаний не позволяет однозначно определить последствия изменений климат для продуктивности промысловых видов рыб и их кормовой базы в Арктике. В целом морские экосистемы адаптированы к изменчивости условий среды. Поэтому ситуация в рыбной отрасли зависит прежде всего от объёмов добычи. В том числе от фактора перелова ценных видов рыб. Основополагающим документом, определяющим международно-правовой режим морских пространств, включая Северный Ледовитый океан, является Конвекция ООН по морскому праву, ратифицированная подавляющим большинством стран. Статья 234 Конвекции напрямую связывает морскую транспортную деятельность в высокоширотной экономической зоне с ледяным покровом. Граница экономической зоны, внешняя граница континентального шельфа России отсчитываются от береговой линии. Увеличение продолжительности безледного периода в сочетании с усилением ветро-волновой активности и повышением температуры воздуха ускорит отступание берегов, которое может достигать нескольких километров за столетие. Прибрежное государство в исключительной экономической зоне осуществляет суверенные права в целях разведки, разработки и сохранения природных ресурсов, как живых, так и неживых, в водах, покрывающих морское дно, на морском дне и в его недрах. Ресурсные интересы других стран вследствие улучшения ледовых условий могут распространяться только Вна районы за пределами исключительной экономической зоны и континентального шельфа. Перспективные оценки изменений ледовых условий в XXI в. показывают, что ледяной покров будет присутствовать на трассах Северного морского пути более шести месяцев в году, что является основанием для регулирования Россией мореплавания в своей арктической исключительной экономической зоне. Следует отметить, что сохраняющаяся неопределенность оценок будущего климата составляет лишь малую часть неопределенности возможного развития региональной экономической системы. Наблюдаемое и ожидаемое далее в XXI в. Потепление в арктической зоне в целом благоприятно для морской хозяйственной деятельности, включая судоходство и добычу углеводородов на шельфе. Адаптация необходима к некоторым последствиям изменения климата, например, к неблагоприятным метеорологическим условиям (большее число штормов на свободной ото льда воде, усиление волнового воздействия, брызгового оледенения и т.п.). Также должны быть разработаны новые стандарты для строительства инженерных объектов на побережье, особенно там, где происходит эрозия береговой линии и деградация многолетней мерзлоты. 15 ИССЛЕДОВАНИЕ СЦЕНАРИЕВ И ОЦЕНКА РИСКОВ НЕФТЯНЫХ РАЗЛИВОВ Singsaas Ivar1, Sørheim Kristin1, Губайдуллин М.Г.2 1 SINTEF Materials and Chemistry 2 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] Анализ мер реагирования на разливы нефти (OSRA) является основанием для быстрого и правильного «принятия решений» о мерах реагирования на сложные ситуации по причине разливов нефти: отсутствие мер реагирования – в сравнении с мерами по механической уборке нефти и / или использованием диспергентов. OSRA может помочь ответственным компаниям разработать планы по реагированию на непредвиденные разливы нефти на основе анализа соответствующих сценариев разливов нефти, таких как: • небольшие разливы нефти; разливы из скважин, в ходе погрузки/разгрузки, разливы из судов /танкеров при транспортировке, из резервуаров для хранения, утечки из трубопроводов); • продолжительные значительные разливы нефти; выбросы подводные или надводные из нефтяных скважин. Есть несколько факторов, которые влияют на выбор методов ликвидации разливов нефти: условия разлива нефти, погодные условия, «жизненный цикл» и особенности распространения разлива нефти, тип нефти /особенности изменения свойств нефти при ее разложении и ресурсы окружающей среды. Информация о выветривании нефти и физико-химических свойствах разлитой нефти имеет важное значение для того, чтобы выбрать наиболее подходящие стратегии борьбы с нефтяными загрязнениями. Основой методологии OSRA является использование инструмента моделирования дрейфа нефти (модель OSCAR) - поэтому эта презентация будет сосредоточена на примерах использования инструмента моделирования OSCAR при анализе мероприятий по ликвидации разливов нефти. 16 Секция №1 Современное состояние климата в арктических регионах и прогноз его изменения в 21 веке ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА АРКТИКИ ПРИ ГЛОБАЛЬНОМ ПОТЕПЛЕНИИ Алексеев Г.В. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] Климат Арктики формируется в условиях значительно меньшего притока тепла от Солнца, чем климат внеполярных областей. Адвекция тепла по направлению к вносит наибольший вклад в потепление арктического климата по сравнению с климатом, который наблюдался бы в условиях радиационного равновесия при неподвижных атмосфере и океане. 95 % адвекции осуществляется атмосферными переносами, и лишь 5 % адвекции в среднем за год приходится на океан. Летний «океанический» поток направлен в океан и растет за счет уменьшения альбедо и вследствие уменьшения летней площади морского льда. Зимой поток тепла из океана ограничен развитием льда на его поверхности и зависит от толщины льда, температуры воздуха и толщины деятельного слоя океана перед началом ледообразования. Изменения приповерхностной температуры воздуха (ПТВ) над областью морской Арктики - покрытой льдами в зимний период акватории Северного Ледовитого океана, характеризуются быстрым повышением с 1990-х годов с абсолютным максимумом в 2012 г. В последние 15 лет происходило особенно быстрое сокращение арктического морского ледяного покрова в конце летнего периода, завершившееся самым глубоким минимумом в сентябре 2012 г. В арктических морях вдоль побережья Сибири сентябрьская площадь льда сокращалась ещё быстрее. Летняя ПТВ интегрирует влияние разных факторов на сокращение площади льда в сентябре и поэтому ее изменения согласованы с соответствующими изменениями площади льда. Один из влияющих факторов – увеличение притока длинноволновой радиации к поверхности за счёт роста влагосодержания в арктической атмосфере, которое стало особенно заметно с 1990-х гг. и более всего в летний и осенний сезоны. Связь между изменениями температуры и площади льда объясняют почти 90 % изменчивости площади льда в Арктике в сентябре за 1980–2013 гг. Ее экстраполяция до исчезновения льда указывает на период с 2029 по 2037 г., когда это может произойти. Увеличение летнего таяния льда влияет на повышение температуры воздуха в поздней осенью и вначале зимы, когда в атмосферу поступает тепло, накопленное в освободившихся ото льда акваториях, площадь которых росла по мере развития потепления. Наибольший вклад в потепление арктического климата вносит атмосферный перенос тепла и влаги из низких широт в результате усиления циркуляции атмосферы и океана при глобальном потеплении и сопровождающие этот рост положительные обратные связи в арктической климатической системе. При усилении переносов тепла пространственные контрасты приповерхностной температуры воздуха уменьшаются и, наоборот, при ослаблении переносов – возрастают. На этом основании предложены индексы для оценки влияния колебаний переносов на среднюю приповерхностную температуру воздуха и выполнены такие оценки для Арктики, северного полушария и Земли в целом. Секция №1 ИЗМЕНЕНИЯ АРКТИЧЕСКОГО ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА В ПРОШЛОМ И БУДУЩЕМ: ВАЖНОСТЬ СИНТЕЗА ДАННЫХ НАБЛЮДЕНИЙ И КЛИМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ Семенов В.А. Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН [email protected] Резкое сокращение площади арктических морских льдов в летний период является, пожалуй, самой яркой иллюстрацией региональных изменений климата в последние десятилетия. Стремительное (более чем на 10% в десятилетие) уменьшение площади морских льдов летом имеет огромное значение для разработки природных ресурсов, морской навигации и экологии. Таяние морского льда в зимний период происходит менее быстрыми темпами, но приводит к более значительным изменениям турбулентных потоков тепла из океана в атмосферу, ускоренному потеплению над Северным ледовитым океаном и, как показывают последние исследования, влияет на погоду, в частности, приводя к более частым и продолжительным аномальным холодным режимам. Современные климатические модели воспроизводят наблюдаемое сокращение площади арктических морских льдов в последние десятилетия в экспериментах с антропогенным воздействием на климат, что указывает на возможность прогнозирования будущих изменений. При этом модельные результаты характеризуются существенной неопределенностью и ошибками воспроизведения региональных особенностей, как среднего состояния, так и эволюции морских льдов. Принципиальным вопросом для надежного прогноза является вопрос о вкладе долгопериодных (циклических) естественных колебаний климата в современные изменения площади морских льдов. На значительное сокращение площади морских льдов в середине XX века, сравнимое по масштабу с современным, указывают региональные и косвенные данные. В то же время самый распространенный в мире сеточный архив данных по концентрации морских льдов, используемый в отчетах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), не содержит существенных аномалий в этот период, что связано, прежде всего, с отсутствием достаточного количества данных наблюдений. Оценить эволюцию ледяного покрова в период середины XX века можно с использованием более полных и надежных данных по приземной температуре и экспериментов с климатической моделью с использованием предписанных данных по температуре поверхности океана и концентрации морского льда. Такой анализ, проведенный с использованием модели общей циркуляции атмосферы показал, что сокращение площади морских льдов в зимний период в Арктике в целом могло достигать, 0.9 млн. км2, что сравнимо с современным трендом. При этом наиболее значительные изменения происходили в атлантическом секторе Арктики, что указывает на роль притока тепла из Атлантики. Другой важной особенностью изменений площади морских льдов является их сезонные отличия. В то время как климатический тренд выражен значительно сильнее летом, чем зимой, наблюдаемые межгодовые и междекадные колебания площади морских льдов сравнимы по амплитуде. Анализ данным ансамбля климатических моделей CMIP3 и CMIP5 показал, что изменения, вызванные антропогенным воздействием в моделях также происходят быстрее летом. При этом естественные колебания площади морских льдов на различных временных масштабах в большинстве моделей сильнее зимой. Это говорит о том, что существенную роль в современном сокращении арктического ледяного покрова играет внешнее воздействие на климат, прежде всего рост концентрации парниковых газов в атмосфере. Соотношение между сезонными 18 Секция №1 вариациями площади ледяного покрова может использоваться как индикатор антропогенного воздействия на климат. Для более точной количественной оценки вклада естественной и антропогенной составляющих в современных и будущих изменениях ледяного покрова необходим совместный анализ данных наблюдений и численных экспериментов с климатическими моделями с использованием косвенных (прежде всего температурных) данных, в том числе экспериментов на чувствительность к заданным вариациям концентрации морского льда. ВЛИЯНИЕ ПОТЕПЛЕНИЯ КЛИМАТА НА ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА МОРЕЙ АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА Соломатов А.С. Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected] Одно из наиболее значимых воздействий на биосферу и ее подсистемы связано с глобальным потеплением. Основное ее влияние оказывается на изменение климата. Особое значение эти изменения имеют для высоких и средних широт северного полушария. Эти регионы оказываются одними из главных источников и одновременно объектами подобных воздействий. Здесь глобальное потепление проявится особенно сильно. Процессы, происходящие в Арктике, могут оказать заметное влияние на глобальные изменения. Это, например, динамика и оптические свойства снега и льда, вечная мерзлота и т.д. Оценка роли Арктики в формировании глобальных изменений должна учитывать взаимодействия следующих факторов: глобальный цикл диоксида углерода, гидрологический режим, вечную мерзлоту, снежный покров и ледники, прибрежные процессы, циркуляцию океана и структуру донных вод, динамику, тепловой баланс и состав атмосферы, солнечные и геомагнитные воздействия. Арктику неслучайно называют «кухней погоды» — этот регион действительно играет важную роль в процессах формирования и изменения климата Земли. В Арктике образовываются пресные воды (в виде льда и арктической поверхностной водной массы), которые затем поступают в Северную Атлантику. Эти воды влияют на циркуляцию водных масс не только в Атлантике, но и на всей планете. Более того, ледяной покров Арктики способствует охлаждению всего земного климата, а Северный Ледовитый океан играет роль важнейшего естественного теплообменника, поглощая солнечную энергию летом и высвобождая ее зимой. Моря Арктического региона почти повсеместно и постоянно покрыты льдом. При этом потоки тепла, влаги и импульса из атмосферы в океан в значительной мере определяются состоянием морского льда: его толщиной, сплоченностью и т. д. Распределение плотности воды обусловлено распределением ее солености, а не температуры, как в других океанах. Анализ изменения теплового режима морей Арктического региона позволил выявить их реакцию на глобальное изменение климата. Среднее по всей глубине океана потепление составило около 1,5°С, что меньше, чем в целом по Северному полушарию. Это вызвано тем, что верхний слой океана оказался сильно распресненным из-за таяния льда и увеличения речного стока. Более теплая, пресная и, стало быть, менее плотная вода, скапливаясь в верхнем слое, препятствует проникновению тепла в нижние слои. Таяние морского льда из-за потепления оказалось столь сильным, что его площадь в летние месяцы уменьшилась бы на 80%. Нарушение вертикальной конвекции океанских вод (наибольшее потепление в верхнем слое) вызывает перестройку всей 19 Секция №1 циркуляции океана. В частности, увеличиваются скорости дрейфовых течений, что наряду с уменьшением толщины льда ведет к росту торосистости. Такие изменения климатического режима неизбежно будут иметь последствия не только непосредственно в акватории, но и в прибрежных областях. Так, подъем уровня океана за счет потепления может составит от 0,1 до 0,2м, что может привести к затоплению устьев крупных рек. В целом можно сказать, что климат Арктического бассейна станет более теплым и влажным, резко усилятся штормовые ветры, а в самом океане сократится площадь льдов, летом почти до нуля. Арктика нагревается гораздо быстрее, чем другие регионы Планеты, и последствия роста температуры здесь самые разрушительные. Одно из них — сокращение толщины и площади льда. Исследователи предсказывают, что к 2030 году арктический лед начнет полностью исчезать на летний период, и последствия этого будут губительны. Лед, отражающий солнечные лучи, стремительно тает, и потому темные воды океана (а вместе с ними — и земля) нагреваются гораздо быстрее. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ РФ (АЗРФ) Кутинов Ю.Г.1,2, Чистова З.Б.2 1 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова 2 Институт экологических проблем Севера Уральского отделения РАН [email protected]; [email protected] Вопросы экологической безопасности Арктики имеют особое значение в виду повышенной уязвимости окружающей среды, интенсивного освоения природных ресурсов северных регионов, перехода России к модели устойчивого развития в интересах нынешнего и будущих поколений. Многочисленные исследования российских и зарубежных ученых показывают, что уровни загрязнения арктических территорий пока невысоки по сравнению с другими регионами Земного шара, но антропогенная нагрузка на окружающую среду в высоких широтах постоянно увеличивается в связи с дальнейшим развитием хозяйственной деятельности в арктической зоне, в том числе и на континентальном шельфе. К основным факторам, влияющим на состояние окружающей среды АЗРФ, относятся: - трансграничные атмосферные и водные переносы загрязняющих веществ, имеющие наибольшее значение для российской Арктики, в первую очередь потому, что регион выступает в большей степени реципиентом трансграничного загрязнения, чем донором. За счет тропосферного переноса северные регионы РФ становится областью глобального выпадения загрязняющих веществ, накапливаемых за счет атмосферных выбросов индустриально развитых стран Западной Европы, Северной Америки и Азии. Немаловажное значение имеют население соседних территорий, и характерные им типы хозяйствования, т.к. Европейский Север России граничит с Европейским центром дестабилизации окружающей среды. Трансграничный перенос осуществляется также течением Гольфстрим и циркумполярным Арктическим течением. Два крупных очага загрязнения с потенциалом включения в тропосферный трансграничный перенос сложились и на Российском Севере - на Кольском полуострове и в г. Норильске; - наличие значительного количества локальных «горячих точек», обусловленных прошлой и текущей хозяйственной деятельностью, где уровни загрязнения окружающей среды существенно превышают допустимые нормы. По данным ACOPS 20 Секция №1 выделяется 147 таких участков, подавляющее большинство из которых связано с месторождениями полезных ископаемых и энергетических ресурсов. «Горячие точки» подразделяются следующим образом: а) по пространственной приуроченности – 18 в Мурманской области, 2 в Республике Карелия, 8 в Архангельской области, 26 в Ненецком автономном округе, 9 в Республике Коми, 30 в Ямало-Ненецком автономном округе, 11 в Ханты-Мансийском автономном округе; 7 в Долгано-Ненецком автономном округе и на севере Красноярского края, 8 в Республике Саха Якутия, 10 в Чукотском автономном округе, 18 в российской арктической прибрежно-морской зоне; б) по типу промышленности – металлургическая промышленность - 6, горнодобывающая промышленность - 25, транспортные центры - 20, нефтегазоносные месторождения - 63, целлюлозно-бумажная промышленность - 7, строительные материалы - 1, инженерные сооружения - 1, пищевая промышленность - 1, рекреации 1, комплексное воздействие – 2; - прогрессирующее загрязнение и деградация хрупких арктических экосистем в условиях усиливающейся антропогенной нагрузки, в том числе за счет поступления загрязняющих веществ в результате трансграничного переноса. К наиболее опасным видам загрязнения региона относятся загрязнение нефтью и нефтепродуктами нефтяное загрязнение, химическое загрязнение тяжелыми металлами, стойкими органическими соединениями и твердыми отходами и радиоактивное загрязнение; - крайняя замедленность восстановительных процессов в нарушенных арктических экосистемах; - ухудшение состояния среды обитания коренного населения, включая малочисленные народы Севера; - высокие экологические риски при освоении труднодоступных природных ресурсов и территорий, выполнении транспортных операций и реализации высокотехнологичных и энергоемких проектов; - увеличение природно-техногенных рисков и ущерба в условиях возникновения и развития опасных гидрометеорологических, мерзлотно-геоморфологических, ледовых и других неблагоприятных природных процессов и явлений, связанных с глобальным изменением климата. Работа выполнялась при финансовой поддержке программы № УО2 «Арктика»; проект «Геоэкологическое районирование арктических и приарктических территорий РФ для рационального освоения Арктики» ГЛОБАЛЬНЫЕ ФАКТОРЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ СОВРЕМЕННОГО КЛИМАТА АРКТИКИ Бышев В.И., Нейман В.Г., Романов Ю.А., Серых И.В., Сидорова А.Н., Щербинин А.Д. Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН [email protected] Внутривековые флуктуации климатических условий Арктики целесообразно рассматривать на фоне основной картины изменчивости современного глобального климата с учетом влияния определенных географических особенностей северного полярного региона. При этом мы исходим из базового понятия о том, что наиболее существенные черты внутривековой изменчивости климата проявляются в виде значительных квазициклических межгодовых (3-4 года) и мультидекадных (20-30 лет) колебаний, относящихся в основном к разряду естественных внутрисистемных процессов. В наиболее явной форме эти процессы проявляются в виде 21 Секция №1 крупномасштабного квазициклического перераспределения массы атмосферы, сопровождаемого существенным усилением положительных аномалий давления в экваториально-тропическом поясе Земли и формированием других крупных барических аномалий разных знаков. В этой связи результаты наших недавних исследований дают основание полагать, что известные многомодовые региональные возмущения в динамике планетарной атмосферной барической системы (СевероАтлантическое, Северо-Тихоокеанское, Арктическое, Южное и др. так называемые колебания) являются структурными элементами глобальных атмосферных осцилляций (ГАО), временной масштаб которых лежит в пределах от нескольких лет до десятилетий. Обнаружено, что с мультидекадными ГАО связаны фазовые переходы во временной структуре внутривековой изменчивости современного климата. На примере выявленной эволюции индексов крупномасштабных термодинамических процессов в климатической системе региона Северной Атлантики определены временные характеристики отдельных квазидетерминированных сценариев глобального климата, сменявшихся на протяжении последнего столетия. Аналитическое выявление внутридекадных ГАО дало возможность сформулировать новую концепцию физического механизма запуска тихоокеанского явления Эль-Ниньо. Впервые в истории изучения этого процесса на основе эмпирических данных показано, что известные климатические события в рамках системы Эль-Ниньо - Южное Колебание не ограничиваются региональным масштабом тихоокеанского бассейна и должны рассматриваться в качестве структурного звена глобальной атмосферной осцилляции. Разделить совместный климатический эффект ГАО и собственно Эль-Ниньо пока ещё предстоит, однако, уже сейчас очевидно, что в арктическом регионе он проявляется, например, значительным изменением теплосодержания вод Баренцева моря. В частности, было установлено, что в годы Эль-Ниньо температура воды верхнего 200метрового слоя моря на Кольском меридиане снижается в среднем на 0,5° С. Такое выхолаживание вод Баренцева моря в один из периодов данного события было подтверждено как материалами непосредственных наблюдений (экспедиции нис «Академик Сергей Вавилов» в 1997 - 1998 г.г.), так и численным моделированием термохалинной циркуляции вод этого бассейна. Исследования мультидекадных вариаций климата в Арктическом регионе имеют большую историю, но пока до конца не установлены причины и механизмы наблюдаемых изменений. Тем не менее, имеются некоторые основания полагать, что эти изменения каким-то образом связаны с внутрисистемными процессами перераспределениями тепловой энергии в пределах глобальной климатической системы КЛИМАТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ИНДЕКСА САК И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ФЛУКТУАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ И ПЕРЕНОСА ВОДНЫХ МАСС В ВЕРХНЕМ СЛОЕ СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ Еремеев В. Н. 1, Жуков А. Н. 2, Крашенинникова М. А.2, Сизов А. А. 2, Чехлан А. Е. 2 1 Океанологический центр 2 Морской гидрофизический институт [email protected] Рассматриваются процессы формирования индекса Северо-Атлантического колебания (САК) в разные фазы текущей (1868-2010гг.) квазивековой изменчивости солнечной активности (числа Вольфа – W). Найдено, что в годы минимума 22 Секция №1 квазивекового цикла солнечной активности (с. а.) индекс САК проявлял тенденцию к более высоким значениям, чем в годы максимума этого цикла с.а., а в годы четных циклов значения индекса САК имели тенденцию в несколько раз быть выше, чем в годы нечетных циклов. Построена концептуальная схема, согласно которой предполагается, что при аномально высоких САК, реализующихся преимущественно в годы четных циклов с.а., усиливается западный перенос в тропосфере над Северной Атлантикой, интенсифицирующий циркуляцию в верхнем слое субтропического круговорота. Это приводит к уменьшению доли атлантических вод, поступающих в высокие широты. При аномально низких значениях САК, наблюдающихся преимущественно в годы нечетных циклов с.а., циркуляция в субтропическом круговороте вод ослабевает, что приводит к увеличению доли атлантических вод, поступающих в высокие широты, в частности, через Фареро-Шетландский пролив в Норвежское и Баренцево моря. Выделен диапазон изменчивости САК, равный ±0.5, при котором реализуется среднемноголетний (климатический) режим формирования гидрометеорологических характеристик в Северной Атлантике. Реалистичность предложенной концептуальной схемы подтверждена с использованием материалов по переносу водных масс через Фареро-Шетландский пролив, а так же по формированию аномалий температуры в верхнем слое Северной Атлантики и ледовитости Баренцева моря при САК = ±0.5, САК ≥ 1 и САК ≤ -1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ РФ Васильев Л.Ю. Архангельский центр ВОО РГО [email protected] Изучением климата и погоды в Арктической зоне РФ в настоящее время занимаются научные и оперативно- производственные организации РосгидрометаААНИИ, ГГО им. А.И. Воейкова, Северное, Якутское, Чукотское, Обь-Иртышское, Средне-Сибирское УГМС. Значительная часть Арктической зоны РФ, включающая акватории, острова и побережье Белого, Баренцева, Карского морей и моря Лаптевых, входят в зону ответственности Северного УГМС( г .Архангельск). Северное УГМС осуществляет свою деятельность на территории 7 субъектов РФ. В управлении ведется госфонд данных о состоянии окружающей среды, данные которого используются климатологами Северного УГМС и НИУ для изучения тенденций изменения климата. В настоящее время в границах Арктической зоны функционируют 55 станций Росгидромета, в том числе 40 в Северном УГМС. После кризиса 90-х годов состав сети полярных станций стабилизировался. Восстановлена работа полярной станции им. Э.Т. Кренкеля . Установлены современные автоматические станции погоды на м. Желания( арх. Новая Земля), Тамбей, о .Вилькицкого, о.Андрея, о .Русский. Существенным импульсом к улучшению системы наблюдений в Арктике стало проведение 3-го МПГ (2007-2009), повремени совпавшего с реализацией Проекта « Модернизация и техническое перевооружение учреждений и организаций Росгидромета». Активизировалась экспедиционная деятельность в Арктике с использованием НЭС « Ак. Федоров «, «Ак. Трешников», НЭС « М. Сомов», НИС « Иван Петров». С 2012 года возобновлена работа на акватории морей Арктики НИС « Профессор Молчанов» в рамках проекта Росгидромета, САФУ и РГО « Арктический плавучий университет». Изучение материалов, имеющихся в Госфонде, ежегодно пополняемых данными 23 Секция №1 гидрометстанций и существенное увеличение обьема данных о состоянии атмосферы и океана за счет восстановления сети экспедиционных исследований, позволяют уверенно констатировать потепление климата в Арктике, интенсивность которого выше, нежели в других частях Северного полушария. В целом для СПО (Северная полярная область) повышение среднегодовой температуры составило около 1.6 гр. С. за 30 лет. Потепление за 75 лет( 1936-2010 гг.) составило в различных районов СПО от 0.82 до 1.5 градусов С. Наиболее высокими темпами повышение среднегодовой и среднесезонной температуры происходили в районах морей атлантического и тихоокеанского секторов. Результаты мониторинга состояния приземной атмосферы в СПО позволяют сделать вывод о сохранении в последние годы тенденции к потеплению в высоких широтах. Наряду с исследованием глобальных изменений климата все большее значение приобретает изучение климатических флуктуаций в отдельных регионах. Согласно исследованиям за период 1907-2006гг. в целом по России потепление составило 1.29 градусов С., за 1976—2006гг. 1.33 градусов С. Анализ температуры воздуха по территории Архангельской области и НАО за период 1976-2006гг. показал, что потепление колеблется от 0.83 до 1.43 градусов С. .Для анализа особенности наблюдаемых изменений климата интерес представляет изменение числа теплых и холодных дней. По сравнению с периодом 1961-1990 гг. четко прослеживается увеличение числа теплых дней в 20-е – 30-е годы, в 40-50-е годы отмечено их значительное уменьшение. С конца 50-х до конца 90-ч число теплых дней колеблется около нормы. С конца 90-х отмечен резкий рост теплых дней, ,причем его амплитуда превысила амплитуду 20-30-х годов. При продвижению к югу тенденция изменения числа холодных и теплых дней сохраняется, но амплитуда, по сравнению с северными районами, уменьшается до 2-8 дней (теплые дни- со средней суточной температурой воздуха равной и превышающей 20 градусов С. Холодные дни- со среднесуточной температурой воздуха 0 градусов С и ниже). В целом для России прошедший 2013 год оказался очень теплым: шестым среди наиболее теплых лет за период инструментальных наблюдений с 1886 года. Средняя за год температура по России на 1.52 градуса превзошла норму( среднюю за период 1961-90 гг.). В Арктике 2013 год был умеренно теплым-в среднем за год температура СПО была на 1.4 градусов выше нормы. Площадь морского льда в 2013 году вновь, как и в 2012 году возросла (на фоне наблюдавшегося в последние два десятилетия резкого сокращения, в 2013 году в сентябре 5,35 млн. км, в сентябре 2012 года она составляла 3,61 млн .км). Для территории Архангельской области и НАО зима и весна 2014 года были достаточно теплыми ( средняя температура воздуха превышала норму на 2-5 градусов С., июнь около нормы и чуть ниже). Прогноз изменений климата, основанный на модельных расчетах подтверждает общий тренд потепления. При этом следует иметь в виду довольно высокий уровень неопределенности оценок, что объясняется недостаточно плотной сетью наблюдений, относительно короткими рядами наблюдений и ограничениями пространственного разрешениями моделей. Прогнозируемые изменения климата будут иметь как отрицательные, так и положительные последствия для природы. Экономики и населения Арктического региона. Как отрицательные, так и положительные проявления изменения климата требуют всестороннего изучения. Крайне важно развивать исследования в области оценки климатических рисков и возможных выгод для различных секторов экономики для принятия управленческих решений по перспективному планированию. Необходимо расширять сеть наблюдений в СПО и совершенствовать ее инструментальную базу. 24 Секция №1 ОЖИДАЕМЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В АРКТИЧЕСКИХ МОРЯХ И ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ Ашик И.М., Тимохов Л.А. Арктический и антарктический научно-исcледовательский институт [email protected] В докладе описана феноменологическая модель климатической изменчивости арктических морей и Арктического бассейна основные положения которой формулируются следующим образом: 1. Термохалинная структура СЛО и состояние ледяного покрова определяются следующими ключевыми процессами: поступлением теплых и соленых атлантических вод через пролив Фрама и через Баренцево море, поступлением относительно соленых и теплых (в летнее время) тихоокеанских вод через Берингов пролив, поступлением в арктические моря пресных речных вод, стоком вод через проливы островов Канадского архипелага, пролив Фрама и взаимодействием с атмосферой. 2. Интенсивность водообмена регулируется процессами, протекающими в пределах самого Арктического бассейна, и обусловливается различными факторами, зависящими от временных масштабов его колебаний: за период 6–8 лет эти факторы формируются в основном в пределах Северного Ледовитого океана и, в частности, Арктического бассейна (это атмосферные процессы над бассейном, регулирующие поступление в него атлантических вод посредством перераспределения поля плотности в бассейне). 3. Изменения состояния СЛО на временных масштабах климатического порядка (более 10 лет) во многом определяются влиянием глобального изменения климата, прежде всего влиянием макромасштабных климатических процессов в Северной Атлантике и северной части Тихого океана. Состояние термохалинной циркуляции Северной Атлантики и Тихого океана, их тепловое состояние, которое определяется индексами АМО и PDO, влияют на Арктический бассейн и арктические моря как непосредственно через адвекцию вод атлантического и тихоокеанского происхождения, так и опосредованным путем через атмосферные процессы в Арктике, на которые влияют как АМО, так и PDO. 4. Зная прогноз десятилетних (климатических) изменений АМО, PDO и Ta в принципе возможно получить оценки климатических изменений океанографического и ледового режимов Арктического бассейна и арктических морей. Прогностические оценки климатических изменений индексов атмосферной циркуляции были выполнены с учетом устойчивых внутрирядных закономерностей, а полученные при этом результате можно свести к следующим выводам: тепловое состояние Северной Атлантики еще в течение 5 лет будет находиться в фазе максимальных значений. В конце текущего десятилетия последует уменьшение индекса АМО, и минимальных значений индекс достигнет в 30–40 годах текущего столетия. минимум индекса PDO, характеризующий состояние северной части Тихого океана, вероятно будет достигнут в текущем десятилетии, после чего будет наблюдаться рост индекса и максимальных значений достигнет, вероятно, в 2040-х годах. 25 Секция №1 величина (AMO+PDO), в которой превалирует вклад PDO, к концу текущего десятилетия, началу 20-го десятилетия достигнет минимума, после чего будет расти, вероятно, до начала 2040-вых годов. средняя 11-летняя температура воздуха в Арктике выросла к настоящему моменту, вероятно, до своего максимума. Далее следует ожидать понижение температуры, теплый период закончится в конце 2020-х годов. Дальнейшее понижение температуры продлится примерно до середины 30-х годов XXI в. Исходя из этих предпосылок была выполнена оценка вероятных изменений гидрологического режима арктических морей. В соответствии с этими оценками: следует ожидать понижения температуры атлантических вод в западных арктических морях с минимумом их температуры в конце 30-х годов; следует ожидать увеличение притока тихоокеанских вод в Чукотское море до начала 20-х годов, после чего приток тихоокеанских вод в Чукотское море будет ослабевать; кардинальных изменений гидрологического режима арктических морей не ожидается; в 2020-х годах гидрологический режим арктических морей приблизится к среднему климатическоиу состоянию; в летнее время в море Лаптевых будет преобладать центральный тип распространения вод речного происхождения; соленость поверхностного слоя Карского и Лаптевых морей будет уменьшаться, а Восточно-Сибирского и Чукотского увеличиваться; увеличение ледовитости морей будет сопровождаться уменьшением площади чистой воды летом в арктических морях, в соответствие с этим следует ожидать уменьшение ветрового волнения. ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА НА АРХИПЕЛАГЕ ШПИЦБЕРГЕН. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЗИМЫ 2013-2014 ГГ. Анциферова А.Р. , Мокротоварова О.И., Сиеккинен Е.Д. Мурманское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected] В ведомстве Мурманского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды находится гидрометеорологическая обсерватория Баренцбург. Регулярные гидрометеорологические наблюдения на протяжении длительного периода (более 60 лет) позволяют объективно оценить происходящие климатические изменения на таком уникальном природном объекте, как архипелаг Шпицберген. На протяжении ряда лет специалистами Мурманского УГМС по данным ГМО Баренцбург проводится анализ изменения основных метеорологических параметров. Происходящие в последнее десятилетие «бурные» климатические изменения в Арктике подтверждают необходимость продолжения таких исследований и уточнения получаемых результатов. В настоящей работе выводы об изменении термического режима сделаны по данным о средних годовых и сезонных значениях температуры приземного воздуха за период наблюдений с 1948 по 2013 гг. Анализ данных изменения аномалий средней годовой температуры воздуха на архипелаге Шпицберген подтверждает увеличение скорости повышения средней температуры воздуха в последние десятилетия. 26 Секция №1 Скорость повышения средней годовой температуры воздуха в Баренцбурге с середины семидесятых годов прошлого столетия оценивается значением коэффициента линейного тренда аномалий средней годовой температуры воздуха, который за период наблюдений с 1976 по 2013 год составляет 0,86°С за 10 лет. Для сравнения, на Кольском полуострове скорость повышения средней годовой температуры воздуха составляет 0,58°С за 10 лет, а в среднем на всей территории РФ (согласно докладу Росгидромета об изменении климата в 2012 году) 0,43°С за 10 лет. Климатические особенности зимы 2013-2014 гг. Зима 2013-2014 гг. в Баренцбурге была очень теплой. Аномалия средней сезонной температуры воздуха составила плюс 6,7°С. В ранжированном ряду с 1948 года прошедшая зима занимает второе место. Более теплой была лишь зима 2011-2012 гг., когда аномалия средней сезонной температуры воздуха составила плюс 7,9°С. Положительная аномалия средней месячной температуры воздуха отмечалась во все зимние месяцы с ноября 2013 по март 2014 гг. включительно. Наибольшие положительные аномалии средней месячной температуры воздуха отмечались в январе (ΔТ=9,8°С) и феврале(ΔТ=12,4°С), когда Шпицберген находился под влиянием активной циклонической деятельности. Траектории смещения циклонов проходили с Гренландского моря в восточном направлении и с Северной Атлантики в Норвежское, Гренландское и Баренцево моря. Наблюдался вынос теплых атлантических воздушных масс. Январь 2014 года стал четвертым в ранжированном ряду с 1948 года. В январе 2014 года отмечалось тринадцать дней с оттепелью, что в три раза больше средних многолетних значений. Количество выпавших в январе осадков – 53,2 мм составило 91% от климатической нормы. На конец января высота снежного покрова составляла 137 см. Февраль 2014 года стал самым теплым за весь период наблюдений. Средняя месячная температура воздуха составила плюс 2,3°С, что на 12,4°С выше нормы. Число дней с оттепелью – 11. До 28 февраля средняя суточная температура воздуха ни разу не опускалась ниже минус 10°С. Количество выпавших за месяц осадков 11,7 мм составило лишь 21% от климатической нормы. Высота снежного покрова на метеорологической площадке за месяц уменьшилась на 15 см. Первая декада марта 2014 года продолжала оставаться аномально теплой. Отмечалось четыре дня с оттепелью, 7 марта максимальная температура воздуха составила плюс 2,3°С. И только во второй декаде марта температура воздуха стала соответствовать своей климатической норме. В целом в марте аномалия средней месячной температуры воздуха составила плюс 5,9°С. Осадков выпало 74% от климатической нормы. В зимний сезон 2013-2014 гг. ледовые условия в районе архипелага Шпицберген проходили по типу малолёдных. По данным ГМО Баренцбург в заливах Грен-фьорд и Айс-фьорд лёд не наблюдался, а положительная аномалия поверхностного слоя воды колебалась от 1,3 °С до 2,9 °С. Результаты изучения изменения климата на архипелаге Шпицберген указывают на продолжающееся потепление. Повышение средней температуры воздуха в Баренцбурге выше, чем на Кольском полуострове и выше, чем в среднем на территории Российской Федерации. 27 Секция №1 КЛИМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА АРХИПЕЛАГА ШПИЦБЕРГЕН Иванов Б.В.1,2, Священников П.Н.2,1 1 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт 2 Санкт-Петербургский государственный университет [email protected] Отечественные и зарубежные исследования, выполненные в последние годы, отмечают устойчивую тенденцию потепления климата на архипелаге Шпицберген. Это характерно как для отдельных промежутков времени (например, десятилетия), так и для всего ХХ века и первой декады XXI столетия, в целом. Признаки потепления присущи основным компонентам климатической системы, к которым относятся атмосфера, океан и морские льды, непрерывно взаимодействующие и обменивающиеся между собой энергией и веществом. В докладе представлен анализ временной изменчивости основных характеристик климата архипелага Шпицберген и некоторые механизмы, так называемых, обратных связей. Например, тенденция повышения приземной температуры воздуха, наблюдается на фоне многолетнего понижения годовых сумм приходящей солнечной радиации, которое зафиксировано по данным инструментальных наблюдений, выполняющихся в Баренцбурге (1985-2013 гг.) и в Нью-Алесуне (1975-2013 гг.). Причина столь странного, на первый взгляд, явления кроется в сложном характере причинно-следственных связей в климатической системе. Облачность является одним из основных факторов, определяющих перенос коротковолновой и длинноволновой радиации в атмосфере. Важность адекватного описания облачности в моделях морского льда обусловлена необходимостью точной оценки составляющих радиационного баланса поверхности снежно–ледяного покрова вследствие высокой чувствительности процессов таяния и нарастания льда к потокам коротковолновой и длинноволновой радиации. Морской лед играет одну из ключевых ролей в арктической климатической системе. Снежный покров, формирующийся на льду, отражает большую часть приходящей солнечной радиации, снег и лед значительно сокращают тепло- и массообмен между океаном и атмосферой. Ледяной покров, взаимодействующий через сложную систему положительных и отрицательных обратных связей с режимом радиации, осадков и облачности, является значимым индикатором климатической изменчивости. В качестве такого индикатора была проанализирована многолетнюю изменчивость характеристик припая в заливе Гренфьорд (район поселка Баренцбург, о. Западный Шпицберген). Визуальные и инструментальные наблюдения выполняются здесь с 1936 г. Однако, в силу объективных и субъективных причин, мы смогли воспользоваться данными наблюдений, начиная только с 1974 г. Именно с этого времени ряды данных, отражающих временную изменчивость основных ледовых характеристик, практически, не содержат пропусков. Анализ многолетней изменчивости характеристик ледового режима залива Гренфьорд позволяет говорить об устойчивой тенденции смягчения ледовой обстановки в указанном районе в течение последних 40 лет. Об этом свидетельствуют как общая картина изменчивости ключевых характеристик, описывающих ледовый режим, так и тенденций, наблюдающихся в приземном слое воздуха и в поверхностном слое воды. Наблюдается тенденция к более позднему переходу температуры воды через 0оС осенью и более позднему началу образования морского льда и устойчивого припая. Отмечен более ранний переход температуры воды через 0оС весной, т.е. значительное (вплоть до 2 месяцев) сокращение периода отрицательных температур воды и покрытия 28 Секция №1 залива льдом. За последние 40 лет отмечается тенденции повышения среднегодовых значений приземной температуры воздуха и температуры поверхности воды в заливе Гренфьорд, примерно на 2 и 1 градус соответственно, а также температуры трансформированных атлантических вод, примерно, на 2 градуса начиная с начала ХХ столетия. Таким образом, по совокупности ряда фактов выявлены устойчивые тенденции к смягчению климата архипелага Шпицберген в целом, что не противоречит концепции «быстрого потепления» Арктики в последней четверти ХХ века и первом десятилетии. Работа выполнена в рамках плановой тематики ЦНТП Росгидромета (раздел 1.5.3.3) при поддержке грантов РФФИ 12-05-00780, 14-05-10065 и совместного проекта ААНИИ – Норвежский Метеорологический институт «Ис-фьорд – прошлый и современный климат». ГЛОБАЛЬНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ В ИЗМЕНЕНИИ ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЙ БЕЛОГО, БАРЕНЦЕВА И КАРСКОГО МОРЕЙ НА РУБЕЖЕ XX-XXI ВЕКОВ Думанская И.О. Гидрометцентр России [email protected] Исследование изменений ледовых условий морей северной части Европейской территории России на рубеже XX и XXI веков было осуществлено на основе использования большого объема гидрометеорологических данных. Это ряды сумм градусодней мороза (СГДМ) за периоды от 90 до 207 лет, а также ледовых фаз, толщин льда, ледовитости морей за периоды от 60 до 100 лет. Поскольку речь идет об общих климатических изменениях на Земле, зафиксированных специалистами разных направлений (таяние горных ледников, подъем уровня океана, раннее цветение растений и т.д.), важно понять, в какой степени обширные регионы Земли (в том числе, акватории морей) чувствительны к современным и будущим климатическим изменениям. Поэтому наше исследование охватывало не только северные, но и южные моря. Сравнение средних, максимальных и минимальных значений СГДМ за различные периоды наблюдений показало строгую направленность процесса уменьшения суровости зим на всех морях ЕТР. За последние 30 лет ни по одному морю не был перекрыт максимум XX века для СГДМ. Более 70 % абсолютных минимумов было зафиксировано в 12-летний период XXI века. За последние 30 лет по сравнению с XX веком в северных регионах ЕТР количество мягких зим выросло в среднем на 13-14 %, а в первые 12 лет XXI века – на 20-25 %. Уменьшение суровости зим привело к сдвигу дат первого появления льда (ПП) в сторону более поздних сроков, дат очищения моря ото льда (ОО) в сторону более ранних сроков, а также уменьшению продолжительности ледового периода (ЛП) по сравнению со средними многолетними значениями. В табл. 1 представлены количественные характеристики последствий этого процесса. 29 Секция №1 Таблица 1 Повторяемость мягких (М), умеренных (У) и суровых (С) зим в различные периоды времени Повторяемость зим, % за последнее 30за 12 лет XXI Море ГМС в XX веке летие века М У С М У С М У С Карское море Диксон 14 67 19 23 67 10 42 50 8 Баренцбург 20 64 16 27 66 7 50 50 0 Баренцево море Нарьян-Мар 16 65 19 17 70 13 25 75 0 Белое море Архангельск 21 63 16 30 53 17 42 50 8 Балтийское Санкт20 60 20 60 33 7 58 42 0 море Петербург Среднее для всех морей 18 64 18 31 58 11 43 53 4 Изменение по сравнению с XX веком 13 -6 -7 25 -11 -14 В начале XXI века для юго-западной части Карского моря, северной части Баренцева моря, а также для Белого моря не зафиксированы изменения вероятности встречи льда в месяцы наибольшего развития льда. Однако в периоды ледообразования, а также в периоды разрушения льда вероятность встречи льда уменьшилась в среднем на 10-20 %. Средняя толщина льда в морях ЕТР за первые 12 лет XXI века уменьшилась по сравнению с предыдущим периодом наблюдений на 5-20 см. Последнее значительное повышение температуры – «малый климатический оптимум» – относится к IX-XIII вв. н.э. Он был теплее нашего климата на 1,5-2º C. С XIV в. началось похолодание известное как «малый ледниковый период», продолжавшийся до начала XIX века. Далее началось повышение температуры воздуха, продолжающееся и теперь. Анализ накопившихся к настоящему времени результатов инструментальных наблюдений за температурой воздуха позволил сделать предположения о существовании в характере климатических изменений циклов с разными периодами (тяготеющих к 12, 20, 60, 80,160 годам и т.д.), связанных с ритмами космической механики. Наиболее вероятно влияние на климатическую систему гравитационных полей планет-гигантов. Было проведено разложение кривых хода межгодовой изменчивости СГДМ и ледовых параметров морей на гармонические составляющие (синусоиды). Периоды циклов для гармоник определялись по ряду приземной температуры воздуха в СанктПетербурге, для которого имеется наибольшее число наблюдений. Разложению подвергался 207-летний ряд отклонений СГДМ от генерального тренда. Мерой согласованности фактических и расчетных отклонений от генерального тренда являлся коэффициент корреляции между значениями двух рядов – фактических отклонений СГДМ и соответствующих значений гармоники. Обращает на себя внимание близость периодов найденных гармоник с периодами колебания гравитационных воздействий (орбитальных периодов) Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, а также с основными циклами солнечной активности. Коэффициент корреляции между рядами сумм гармоник и рядами фактических СГДМ равен 0,75-0,80. Общие тенденции изменения температурного фона в прошедшие столетия, которые улавливают расчетные графики, полностью соответствуют изложенным выше климатическим представлениям. 30 Секция №1 На рис. 1 показаны результаты расчета СГДМ путем суммирования гармоник для Белого моря в рамках глобального периода ∆Т = 5000 лет. Аналогичный расчет был осуществлен для всех европейских морей. Рис. 1. Результаты расчетов СГДМ за 5 тыс. лет: 1- расчетные данные, 2 – фактические данные. Анализ рис.1 позволяет сделать вывод о том, что минимальные СГДМ (а также наименьшие значения ледовитости и толщины льда) в рамках происходящего потепления возможны в XXII-XXIII вв. В частности в Архангельске средняя СГДМ будет составлять 800° C (подобная зима наблюдалась на Белом море в 2007-2008 гг. с наибольшей за ледовый сезон ледовитостью Воронки 80 %), вероятность мягких зим составит 89 %, умеренных – 10 %, суровых – 1%. С увеличением длины рядов системных визуальных и инструментальных наблюдений за метеорологическими и ледовыми параметрами будет повышаться степень правдоподобия не только представлений о современном климате, но и о климате предыдущих и последующих периодов жизни Земли. Делать же выводы о закономерностях климатических изменений по данным рядов длинной менее 1000 лет – дело рискованное, подобные заключения (в частности, те, которые приводятся здесь) могут иметь исключительно гипотетический статус. СЕЗОННАЯ И МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ОКЕАНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ БЕЛОГО МОРЯ В 2001-2013 ГГ. Чугайнова В.А. Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М.Книповича, Северный филиал [email protected] В ряду наиболее актуальных проблем начала 21 века выделяется проблема глобального изменения климата и прогноз его возможных последствий для моря, что особенно важно для арктического региона с его уязвимыми экосистемами. В этом аспекте большое значение имеют комплексные мониторинговые исследования вод Белого моря, которые проводятся СевПИНРО с 2001 г. по ряду гидрологических, 31 Секция №1 гидрохимических, гидробиологических показателей водной среды. Для Белого моря установлена межгодовая и сезонная изменчивость океанологических характеристик, охватывающая всю толщу вод. Многолетние межгодовые флюктуации гидрохимических характеристик в толще вод моря определяются климатическими флюктуациями, влияющими как непосредственно на Белое море – термический режим, ледовитость, интенсивность динамики вод и внутриводоемные процессы, так и на гидрохимические характеристики вод, формирующих водные массы моря [Гидрометеорология..., 1991]. В поверхностных водах сезонный ход обусловлен, прежде всего, климатическим сезонным ходом, который предопределяет в теплый период года прогрев поверхностных вод и активацию в них биохимических процессов. В холодный период – охлаждение поверхностного слоя и затухание биохимических процессов. На фоне общего глобального потепления, в Белом море наблюдается понижение температуры воды в весенний период. В летний период, при небольшом понижении температуры поверхностного слоя воды, зафиксировано значительное понижение в придонном слое. Наиболее выражен положительный тренд температуры в осенний период. Если рассматривать по районам, то в летний период отрицательные тренды наблюдались в толще вод Воронки, Горла, Онежского залива, а также в придонных водах Двинского залива и Бассейна. Северные районы моря, а также глубинная водная масса находятся под влиянием Баренцевоморских вод, чем и объясняется их «похолодание», понижение температуры воды в других районах, возможно вызвано динамическими процессами или действием синоптических вихрей. Анализируя имеющийся ряд наблюдений по растворенному кислороду за исследуемый период, мы видим, что в целом по Белому морю насыщенность вод кислородом повышается. Однако имеются и исключения. Так в весенний период во всей толще вод Кандалакшского залива, а также в придонных водах Бассейна и Горла насыщенность вод понижается. Наиболее выражены положительные тренды в летний период. Тренды ряда наблюдений минерального растворенного фосфора свидетельствуют о тенденции уменьшения концентрации фосфатов в поверхностных и придонных водах почти во всех районах Белого моря. Исключение составляют в весенний период придонные воды Онежского залива и Бассейна, а также вся толща вод Онежского залива и придонные воды Двинского залива в осенний период, что связано со стоком рек в эти районы. Аналогично изменяется и содержание нитратного азота. Здесь отчетливо выражены отрицательные тренды за весь период исследований как в поверхностной, так и в придонной водной массе. Исключением являются поверхностные воды Горла и Воронки в весенний период, когда количество нитратов увеличивается. В целом по морю, в его северных районах (Воронка, Горло) и глубинной водной массе в формировании гидрохимического режима главную роль играют баренцевоморские воды, которые отличаются понижением температуры воды. Поверхностные воды «собственно» Белого моря (Бассейн, Кандалакшский, Онежский и Двинский заливы) сформированы под сильным влиянием речного стока, интенсивной жизнедеятельности фитопланктона и отличаются наибольшей сложностью и вариабельностью гидрохимических характеристик. В последние годы в Белом море наблюдается увеличение амплитуд межгодовой и сезонной изменчивости метеорологических параметров, что способствует возникновению крупных природных аномалий, которые могут внести ряд изменений в экосистему моря. К таковым можно отнести увеличение продолжительности вегетационного периода в результате 32 Секция №1 повышения температур воды в осенний период, а также изменения акваторий распространения, численности и биомассы фито- и зоопланктона, бентоса, которые повлекут за собой и изменения запасов, ареалов и нагульных миграций донных и пелагических видов рыб. При наличии имеющегося ряда наблюдений над гидрохимическими характеристиками вод Белого моря их привязку к гидрологическим и климатическим факторам без сведений о межгодовой динамике последних и их причинноследственную обусловленность установить трудно. Тем не менее, при анализе трендов за 2001-2013 гг. выявляются общие закономерности для моря в целом (при определенной вариабельности по отдельным районам): - в Белом море наблюдается понижение температуры вод в весенний период и повышение в осенний, что увеличивает период вегетации водных растений; - ход климатических и гидрологических процессов выявил тенденцию возрастания насыщенности вод кислородом, что также может привести к увеличению первичной продуктивности. Список литературы: 1. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР.- Том 2, Белое море. Вып. 2. 2. Гидрохимические условия и океанологические основы формирования биопродуктивности. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.- С 5-153. ДИНАМИКА ОПАСНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ И НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА Грищенко И.В. Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected] Изменение климата давно стало неоспоримым фактом. Наиболее выражен этот процесс в арктическом регионе. Происходит повышение значений средней годовой температуры воздуха на всей территории Архангельской области и Ненецкого автономного округа (НАО) со скоростью 0,4-0,5°/10 лет. Наиболее выражен процесс повышения температуры воздуха в октябре и январе (0,8-1,1°/10 лет), наименее - в марте (до 0,1°/10 лет). Положительная тенденция наблюдается и в отношении осадков. Вместе с тем, практически на всей территории происходит снижение средних скоростей ветра. Коэффициент тренда для средней годовой скорости ветра составляет 0,1-0,2м/с /10 лет. Наблюдаемое изменение климата проявляется и в динамике опасных явлений погоды как экстремальных проявлений климатической системы. Для арктического региона наиболее значимыми угрозами являются штормовые ветры, сильные метели, туманы, сильные морозы, гололедно - изморозевые явления. В среднем за год на побережье юго-востока Баренцева морей и Белого наблюдается от 7 до 4 дней со скоростью ветра 30 м/с и более. Исследования, проведенные за период 1966-2010г.г., показывают уменьшение числа дней со штормовыми ветрами на этих акваториях. Уравнения тренда имеют вид y = - 0,2526x + 12,898, R² = 0,2152 и y = - 0,1693x+8,0273, R²=0,2715 соответственно. 33 Секция №1 30 25 Дни 20 15 10 5 2010 2008 2006 2004 2002 2000 1998 1996 1994 1992 1990 1988 1986 1984 1982 1980 1978 1976 1974 1972 1970 1968 1966 0 Годы Побережье Баренцева моря Побережье Белого моря Ход годового числа дней с сильным ветром на побережьях Белого и юго-востока Баренцева морей. Линейный тренд. Сильные метели наиболее характерны для побережий юго-востока Баренцева и Белого морей, где в среднем за год их наблюдается от 37 до 12 дней. Крайне редко (в среднем 1-2 дня/год) они наблюдаются в континентальных районах НАО и Архангельской области. Линейные тренды, рассчитанные за период с 1966 по 2010гг., также показывают уменьшение числа дней с сильными метелями: y = - 0,6957x + 53,017, R² = 0,3946 и y = - 0,4167x + 20,717, R²=0,5704 соответственно. Серьезным препятствием как для транспортных операций, так и для погрузочноразгрузочных работ являются сильные туманы (видимостью менее 100м), которые на побережьях морей в среднем за год наблюдаются от 7 до 11 дней. Для побережья юговостока Баренцева моря коэффициент тренда равен -1,7дн/10 лет. Межгодовая изменчивость числа дней с сильным туманом на побережье Белого моря характеризуется слабым положительным трендом (0,2дн/10 лет). Сильные морозы (с минимальными температурами воздуха ≤ -35°) наиболее характерны для континентальных районов НАО и восточной половины Архангельской области. В отношении динамики числа дней с этим явлением не выявлена существенная тенденция их уменьшения, что говорит в пользу того, что не смотря на увеличение повторяемости теплых зим, в любой зимний сезон по - прежнему высока вероятность кратковременного понижения температуры воздуха до экстремально низких значений, что необходимо обязательно учитывать при проектировании инженерных сооружений в районах углеводородных месторождений. Гололедно - изморозевые явления (ГИО) наблюдаются с октября по май, в континентальных районах НАО - по июнь и представляют серьезную угрозу для отраслей экономики как в промышленной сфере, так и в аграрном секторе. Средняя суммарная продолжительность за год сильных ГИО колеблется в целом за холодный сезон от 125 ч на побережье юго - востока Баренцева моря до 395 ч на территории Архангельской области. Наиболее существенная тенденция в динамике ГИО выявлена на побережье Белого моря - коэффициент тренда составил 2,1дн/10 лет. На остальных территориях эта динамика незначительная. 34 Секция №1 Изучение динамики повторяемости опасных явлений и их интенсивности в арктическом регионе становится особенно актуальным в связи с промышленным освоением в широких масштабах северных территорий и акваторий морей, а именно строительством и эксплуатацией таких инженерных сооружений как нефте и газопроводы, нефтяные вышки и платформы, др. сооружений, которые могут представлять потенциальную угрозу природе Севера. ЭФФЕКТ УСИЛЕНИЯ МЕЖШИРОТНОГО ТЕПЛООБМЕНА И ИЗМЕНЕНИЕ ПЛОЩАДИ МОРСКИХ ЛЬДОВ В СЕВЕРНОМ ПОЛУШАРИИ Федоров В.М. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] По данным астрономических эфемерид (http://ssd.jpl.nasa.gov) рассчитывались значения приходящей солнечной радиации (в отсутствии атмосферы) за тропические годы в широтные зоны (протяженностью в 5 ) земного эллипсоида в интервале от 1850 до 2050 гг. Точность эфемерид по расстоянию между Землей и Солнцем составляет 10 -9 а.е, по времени 1 с. Поверхность Земли аппроксимировалась эллипсоидом (GRS80), с длинами полуосей, равными 6378137 м (большие) и 6356752 м (малая). Расчеты производись с использованием ряда формул, среди которых основным было выражение: t2 2 I nm (1 , 2 ) ( H , ) ( H , t , , ) d d dt , t1 1 где – приходящая солнечная радиация за элементарный n-й фрагмент m-го тропического года (Дж); σ – площадной множитель (м2), с помощью которого вычисляется площадной дифференциал σ(H,φ)dαdφ – площадь бесконечно малой прямоугольной ячейки эллипсоида; - часовой угол, φ – географическая широта, выраженные в радианах; – высота поверхности эллипсоида относительно поверхности Земли (м); – инсоляция в заданный момент в заданном месте 2 поверхности эллипсоида (Вт/м ), – время (с). Шаги при интегрировании составляли: по долготе 1 , по широте 1 , по времени 1/360 часть продолжительности тропического года (Fedorov, 2012, 2013). Рассчитанные значения представлены в виде базы радиационных данных (http://www.solar-climate.com). Оказалось, что на фоне общего сокращения приходящей радиации к Земле за тропический год в экваториальной области ее поступление увеличивается, а в полярных областях сокращается. Таким образом, происходит усиление механизма перераспределения приходящей солнечной радиации от областей источников тепла к областям стока. Проведен сравнительный анализ значений разности радиации, поступающей на верхнюю границу атмосферы в экваториальную и полярную область Северного полушария и значений аномалии приповерхностной температуры воздуха и поверхностного слоя океана(http://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/temperature). В результате обнаружен эффект усиления межширотного теплообмена связанный с изменением наклона оси вращения Земли в результате прецессии и нутации. С эффектом усиления механизма межширотного теплообмена связаны вековые тенденции увеличения аномалий приповерхностной температуры и поверхностного слоя Мирового океана Земли в современную эпоху. 35 Секция №1 Анализ изменения площади морских льдов Северного полушария (Wаlsh, Chapman, 2001; http://www.metoffice.gov.uk/hadobs) в связи с приходящей солнечной радиацией выявил тесную связь между ними. На основе уравнения регрессии (линейной и полинома второй степени) рассчитаны количественные показатели площади морских льдов в Северном полушарии в интервале с 2014 по 2050 гг. (рис. 1). Рис. 1. Распределение рассчитанных (1 – по линейному уравнению регрессии, 2 – по полиному 2-й степени) значений среднегодовой площади морских льдов При квадратичной связи в среднем за год (на интервале с 2014 по 2050 гг.) среднегодовая площадь льда сокращается на 0,038 млн. км2, минимальная площадь (летнее полугодие) на 0,059 млн. км2, а сезонная амплитуда увеличивается на 0,053 млн. км2. По полученным данным к 2050 году среднегодовая площадь морских льдов в Северном полушарии сократится приблизительно на 12,0%, минимальная – на 29,3%, а сезонная разность увеличится на 23,6%. При линейной форме среднегодовое значение морских льдов составит 11,715 млн. км2, минимальная площадь – 7,198 млн. км2, сезонная амплитуда – 8,050 млн. км2. При таком сценарии к 2050 году среднегодовая площадь морских льдов в Северном полушарии сократится приблизительно на 3,6,0%, минимальная – на 11,3%, а сезонная амплитуда увеличится на 11,7%. Список литература: 1. Fedorov V.M. Interannual Variability of the Solar Constant // Solar System Research, 2012. – V. 46. – №. 2. – P. 170 – 176. 2. Fedorov V.M. Interannual Variations in the Duration of the Tropical Year // Doklady Earth Sciences, 2013. – V. 451. – Part 1. – P. 750 –753. 3. Wаlsh J.T., Chapman W.L. 20th-century sea-ice variations from observational data // Annals of Glaciology, 2001. – V.33. – P. 444 – 448. 36 Секция №1 ДИНАМИКА КЛИМАТА КАРЕЛО-КОЛЬСКОГО РЕГИОНА ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ ХХ – НАЧАЛЕ XXI ВЕКОВ Назарова Л.Е. Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН, Россия [email protected] Для оценки многолетней динамики основных характеристик климата территории Карелии и Мурманской области были проанализированы ряды данных наблюдений за температурой воздуха и осадками, проводившимися на метеорологических станциях (МС) Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, расположенных на исследуемой территории. Анализ данных о средней годовой температуре воздуха показал, что в течение ХХ – начале XXI веков тенденции изменения температуры не были постоянными. На смену относительного потепления 1930-х годов пришло понижение температуры в 1950-1970х годах, которое в свою очередь сменилось новой волной повышения температуры. Начиная с 1989-1990 гг. по всей территории средние годовые значения температуры воздуха в основном превышают климатическую норму. Обращает на себя внимание тот факт, что хотя практически все аномалии последних лет наблюдений положительны, дальнейший рост средней годовой температуры воздуха не отмечается. Если обратиться к данным о средней температуре воздуха по месяцам, то можно сделать вывод, что наибольшие изменения произошли в зимние месяцы с декабря по февраль. Именно в зимние месяцы в течение последних двух десятилетий наблюдается понижение атмосферного давления относительно климатической нормы, что происходит в условиях увеличения повторяемости циклонической погоды. Циклоны, сформировавшиеся над Атлантикой, приносили влажные и теплые воздушные массы, вызывающие частые оттепели. Оттепели наблюдаются чаще на 15-20 дней в течение зимы, зимние сезоны становятся более неустойчивыми по температурному режиму, что приводит к повышению средних месячных температур воздуха зимних месяцев. Изменения в температурном режиме привели к смещению сроков наступления климатических сезонов года. Наступление весеннего сезона происходит примерно на неделю раньше климатической нормы, летнего – на 2-6 дней раньше, осень наступает позже примерно на 10 дней, дата окончания теплого периода года смещена примерно на полторы-две недели на более поздние сроки. Одновременно с повышением температуры воздуха отмечается рост температуры почвы. Анализ данных наблюдений по вытяжным термометрам под естественным покровом на глубинах от 20 до 320 см показал, что в течение последних двух десятков лет годовая температура почвы на различных глубинах до 320 см на территории Карелии превышала климатическую норму. В южных районах республики аномалии составляли 1.0-1.5оС, в центральной и северной Карелии – 0.5-1.0оС. Для территории Мурманской области данный анализ не проводился из-за отсутствия данных в базе ИВПС КарНЦ РАН. Оценивая динамику годовых сумм атмосферных осадков по данным измерений, проводившихся на метеостанциях региона, можно сделать следующие выводы. До 1960 г. годовые суммы измеренных осадков были значительно ниже нормы, что объясняется недоучетом осадков в этот период времени. После 1960 г. число лет, когда осадков было больше нормы (за климатическую норму принимались данные, осредненные за 1961-1990 гг.), примерно соответствует количеству лет с осадками ниже нормы. В последние 10 лет преобладают положительные аномалии годовых сумм атмосферных осадков. 37 Секция №1 Наряду со сведениями об общем количестве выпадающих атмосферных осадков могут быть интересны данные о числе дней в году с осадками – т.е. о том, как часто наблюдаются осадки различной интенсивности на изучаемой территории. Общее число дней с осадками более 0,1мм в Карелии составляет 193-212 за год. При сравнении с полученными средними многолетними значениями данных о числе дней с осадками за 1991-2013 годы можно сделать следующие выводы. В течение данного периода времени количество выпавших атмосферных осадков соответствовало норме или было выше на 50-70 мм. При этом общее число дней с осадками в основном было ниже нормы или соответствовало ей. Увеличение общего количества осадков произошло изза увеличения частоты выпадения дождей 10 и более мм. Следовательно, в течение 1991-2013 годов на территории Карело-Кольского региона дожди были более интенсивны, чем в среднем за многолетний период, число дней с сильными дождями превышало норму по всему району исследований. Исследования выполняются в рамках программы 44П «Поисковые фундаментальные научные исследования в интересах развития Арктической зоны Российской Федерации». МНОГОЛЕТНЯЯ ДИНАМИКА ИОННОГО СОСТАВА СНЕЖНОГО ПОКРОВА В ПРИБРЕЖНОЙЗОНЕ БАРЕНЦЕВА И КАРСКОГО МОРЕЙ В УСЛОВИЯХ ИЗМНЕНЕИЯ КЛИМАТА Котова Е.И. Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected] В силу пространственной неоднородности атмосферных процессов распределение загрязнения на земной поверхности происходит крайне неравномерно. Прибрежные зоны морей играют в этом процессе особую роль. Вследствие влияния береговой черты и различия подстилающей поверхности суши и моря здесь наблюдается заметное изменение атмосферных процессов, что, в конечном счете, оказывает влияние и на осаждение различных загрязняющих веществ. Арктический аэрозоль содержит составляющие различной природы, количественное соотношение между которыми зависит от времени года и места наблюдений. Изучение ионного состава снежного покрова позволяет выявить пути поступления веществ на исследуемую территорию. Вследствие влияния морских аэрозолей на рассматриваемой территории происходит обогащение снежного покрова ионами натрия и хлорид-ионами. Повышенные концентрации хлоридов и ионов натрия в снежном покрове отмечаются в период, когда прилегающие моря покрыты льдом, и связаны с поступлением воздушных масс с незамерзающей части Баренцева моря и севера Атлантического океана. Повышенное содержание хлоридов отмечается на прибрежных станциях, открытых для переноса воздушных масс с Баренцева моря: п-ов Канин, о-в Колгуев, северо-западное побережье Кольского п-ова, побережье и острова Карского моря, где средние концентрации указанного иона находились в пределах 6,68-17,0 мг/л. Зоной относительно низкого содержания хлоридов в снежном покрове можно назвать побережье Белого моря, западное побережье глубоко вдающихся в сушу заливов Карского моря, внутренние станции Кольский п-ова, район станции Нарьян-Мар, где среднее содержание данного вещества составляет 1,24-4,72 мг/л. 38 Секция №1 В многолетней динамике высокие концентрации хлоридов зафиксированы на станции Онега в 1995 г., когда здесь были определены максимальные концентрации всех «морских» ионов. В 1991 г. отмечены максимальные концентрации хлоридов, ионов натрия, аммония и магния на станции Мезень. Значительное увеличение морских ионов на станции Бугрино и м. Челюскин отмечено в 2004 г., в 2006 г – на станции Белый Нос, в 2005 г. – в Амдерме и Шойне, в 2001 г . – на островных станциях Карского моря. В последние годы наблюдается общая тенденция к снижению содержания «морских» ионов в снежном покрове рассматриваемой территории, несмотря на то, что вследствие глобального потепления увеличилась площадь акватории непокрытой льдами. Повышенные концентрации сульфатов в прибрежной зоне морей обусловлены влиянием моря. При этом установлен и вклад антропогенных источников в загрязнение снежного покрова сульфатами, особенно в районе городов Мончегорск и Архангельск, что подтверждает расчет коэффициентов обогащения снежного покрова сульфатами. На побережье Таймырского п-ова высокие концентрации сульфатов в снежном покрове связаны с увеличением содержания данного иона в снеге в отдельные годы. При этом здесь отмечается повышенная доля антропогенного загрязнения снежного покрова в результате влияния источников г. Норильск и разрабатываемых месторождений ЯмалоНенецкого автономного округа. Тенденция к увеличению концентраций сульфатов наблюдается на станции Бугрино. Рост концентраций сульфатов с 2007 года наряду с хлоридами и ионами натрия отмечается на станции Голомяный. Снижение содержания сульфатов в снеге в последние годы отмечается в районе Онега, Мезени и НарьянМара. По результатам мониторинга загрязнения снежного покрова средние значения концентраций сульфатов на большей части исследуемой территории находились в пределах 0,62-4,89 мг/л. Повышенные значения концентраций сульфатов фиксируются на побережье Архангельской области, западе Ненецкого автономного округа, на территории Кольского п-ова содержание сульфатов увеличивается на северо-востоке. Средние значения концентраций сульфатов на побережье Таймырского автономного округа, особенно на ГМС Сопочная Карга (9,22 мг/л), относительно выше, чем на остальных станциях в результате очень высоких концентраций сульфатов в отдельные годы (до 12,62-57,98 мг/л). Минимальное содержание сульфатов в снежном покрове наблюдается на островах Карского моря (ГМС Визе – 0,26 мг/л). Таким образом, химический состав снежного покрова на всей рассматриваемой территории не однороден во времени. В разные годы отмечаются значительные изменения концентраций определяемых веществ. ВОЗМОЖНОСТЬ ПОДГОТОВКИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ПРОГНОЗА ИЗМЕНЕНИЯ ПРИРОДНОЙ КОМПОНЕНТЫ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ КЛИМАТА СИБИРСКОЙ АРКТИКИ НА БЛИЖАЙШИЕ ДЕСЯТИЛЕТИЯ Дарьин А.В., Калугин И.А. Институт геологии и минералогии СО РАН [email protected]; [email protected] Предполагается, что вариации климата позднего голоцена определяются природными циклическими процессами с периодами от нескольких лет до тысячелетий. Климатический прогноз предполагает получение количественных оценок 39 Секция №1 периодичности этих процессов (амплитуда, период, сдвиг фазы) и экстраполяцию расчетной прогнозной функции в будущее. Основной проблемой подобного подхода является ограниченная длительность региональных инструментальных метеонаблюдений редко превышающая 100 лет. Поэтому для оценки циклов с периодами более 10-15 лет требуется получение временных рядов реконструированных климатических параметров. Реконструкции должны быть по качеству сопоставимы с данными инструментальных метеонаблюдений и отвечать следующим требованиям (IPCC-2013): - временное разрешение 1 год на шкале последних тысячелетий; - количественная калибровка по региональным инструментальным метеоданным; - количественная оценка возможных погрешностей, как временной шкалы, так и реконструируемого климатического параметра. Нами разработана технология получения требуемых реконструкций и подготовки прогнозных функций на основе методов высокоразрешающей аналитической микростратиграфии озерных отложений. Используемый подход включает решение следующих исследовательских задач: - получение неповрежденных кернов донных осадков, перекрывающих временной интервал последних тысячелетий; - построение временной шкалы осадконакопления (модель: глубина керна - возраст) на основе данных изотопных исследований (137Cs, 210Pb, 14C) и варвохронологии; - получение данных о распределении геохимических индикаторов по глубине керна с годовым временным разрешением с использованием разработанных методик аналитической микростратиграфии; - установление корреляции состава, свойств и структуры донных осадков озер с основными климатическими параметрами региона за период инструментальных метеорологических наблюдений (последние 70-120 лет); - выявление климатического отклика главных компонентов осадка - терригенной, биогенной, эоловой и аутигенной составляющих; - формирование временных рядов, позволяющих построить региональные хронологии количественных параметров климата за период последних тысячелетий с годовым шагом; - выявление тенденции и периодичности региональных климатических вариаций; - подготовка количественного прогноза региональных климатических изменений, обусловленных природными причинами, на ближайшие десятилетия. Для выявления периодичности нами используются как традиционные методики Фурье и вейвлет анализа, так и менее известные разложения на эмпирические моды с применением преобразования Гильберта-Хуанга. Для прогнозной модели используются: поиск аналогов климатических процессов в прошлом и их экстраполяция в будущее; числовое моделирование квазипериодических процессов и оптимизация периодической функции; калибровка и синхронизация выявленных природных циклов с данными инструментальных метеонаблюдений. Представленный подход был реализован в последние годы на объектах Центрально-Азиатского региона и может быть перенесен на регион Сибирской Арктики. 40 Секция №1 Сравнение прогноза динамики годовых температур по данным высокоразрешающих исследований осадков оз.Телецкое с метео данными на интервале 2009-2013 гг. Прогнозная функция построена в 2010 г., статья “Дарьин А.В., Калугин И.А. Реконструкция климата горного алтая по данным литолого-геохимических исследований донных осадков озера Телецкое // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2012. № 6. С. 63-70» сдана в печать 22-02-2011 г. Исследования поддержаны грантами РФФИ №13-05-00621, №13-05-00871. БИОКЛИМАТ СЕВЕРНЫХ ОКРАИН СИБИРИ В УСЛОВИЯХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПОСЛЕДНИХ ДЕСЯТИЛЕТИЙ Башалханова Л.Б., Максютова Е.В. Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН [email protected] Масштабное освоение природных ресурсов Арктики выдвигает в ряд приоритетных задач развитие систем жизнеобеспечения человека (социальной сферы, здравоохранения, образования, транспорта, связи). Основным фактором формирования особых экологических и социальных стандартов освоения территории выступает ее природно-климатическая дискомфортность. Требования к безопасности функционирования технических систем изложены в соответствующих нормативных документах (СНиП, ПУЭ, и др.). Применительно к человеку все обстоит гораздо сложнее. Недостаточный учет комплекса факторов, оказывающих влияние на жизнедеятельность человека, часто способствует снижению нормативов жизнеобеспечения. В свою очередь несоответствие величины прожиточного минимума, базового социальноэкономического показателя, фактической суровости климата является одной из основных причин формирования негативных тенденций в уровне здоровья населения дискомфортных территорий [Башалханова и др., 2012]. Кроме того, температурные колебания последних десятилетий способствуют формированию противоречивых толкований об изменении суровости климата северных территорий. В такой ситуации представляется важным еще раз обратить внимание на пространственную 41 Секция №1 дифференциацию биоклимата северных окраин Сибири. Снижение низкотемпературных периодов, как и повышение повторяемости непривычно высоких температур летом значимы для хозяйственной деятельности человека и его здоровья. В целом жизнь и деятельность населения северных окраин Сибири происходит под влиянием продолжительного (около полугода) периода ультрафиолетового голодания и нарушения смены светового дня, низких температур воздуха в сочетании с частой повторяемостью высоких скоростей ветра и резких погодно-климатических контрастов. По совокупности факторов, оказывающих наиболее существенное воздействие на жизнедеятельность человека, территория северных окраин Сибири делится на два сектора: западный (60-80°в.д.) и более суровый восточный (80-150° в.д.). По климатической классификации М.И. Будыко [1971] территория в основном относится к избыточно влажному (индекс сухости меньше 0,45) климату с очень холодным (температура воздуха весь год не превышает 10°) и холодным летом (сумма температур за период с температурой воздуха выше 10° составляет менее 1000°C). В западном секторе зима умеренно суровая (температура января от -13 до -32°C), снежная (наибольшая среднедекадная высота снежного покрова больше 50 см) и малоснежная на побережье морей (наибольшая среднедекадная высота снежного покрова меньше 50 см); в восточном секторе – суровая (температура января ниже 32°C), снежная, а на островах и отдельных участках побережья – умеренно суровая малоснежная. Для оценки влияния температурных колебаний на возможные изменения условий проживания населения использовались данные метеорологических наблюдений суточного разрешения за температурой воздуха за период 1981-2010 гг. из климатического архива Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации – Мирового центра данных (ВНИИГМИ-МЦД) [www.meteo.ru]. Были выбраны станции (всего 31) с наиболее полными рядами наблюдений, когда число пропусков не превышало 5 лет. На основании этих данных непосредственно были вычислены многолетние средние числа дней со среднесуточными температурой воздуха в различных пределах: ≤ -5, ≤ -25, ≤ -30, ≥ 5, ≥ 10°С. Тенденции изменения числа дней рассматривались с помощью линейной регрессии (тренда). Коэффициент регрессии b характеризует скорость изменения исследуемой величины. В качестве меры существенности тренда приводилась достоверность аппроксимации тренда(R2), отражающая его вклад в дисперсию исходного процесса. В анализе использованы оценки статистической значимости изменения на 5%-м уровне, при котором отвергается гипотеза об отсутствии тренда. В целом выявлено, что колебания исследуемых характеристик имеют сложную пространственно-временную структуру. Имеют место уменьшение числа дней с температурой воздуха ниже -5° и разнонаправленные изменения числа дней с низкими температурами в различные месяцы. Максимальные скорости изменения в большинстве месяцев зимнего периода происходят в высоких широтах (выше 70 о с.ш.). Изменения числа дней с положительными температурами менее выражены. Однако на данном этапе выявленные температурные колебания не оказывают заметного влияния на уровень дискомфортности климата. Условия проживания населения на северных окраинах Сибири остаются крайне жесткими и требуют адекватного жизнеобеспечения. 42 Секция №1 Список литературы: 1. Архив данных ВНИИГМИ-МЦД. – Обнинск, сетевой ресурс: http://www.meteo.ru 2. Башалханова Л.Б., Веселова В.Н., Корытный Л.М. Ресурсное измерение социальных условий жизнедеятельности населения Восточной Сибири. – Новосибирск: Академическое изд-во «ГЕО» - 2012. – 221 с. 3. Будыко М.И. Климат и жизнь. – Л.: Гидрометеоиздат, 1971. – 472 с. МЕЖГОДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕПЛООБМЕНА ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫ В АРКТИЧЕСКОМ БАССЕЙНЕ Букатов А.А. Морской гидрофизический институт [email protected] На основе среднемесячных за период 1969 – 2012 гг. значений сплоченности морского льда и температуры водной поверхности в одноградусной сетке, а также среднемесячных значений солености морской воды, температуры воздуха, зональной и меридиональной компонент скорости ветра, приведенных к одноградусной сетке с помощью сплайн-интерполяции, выполнено исследование регионального распределения межгодовой изменчивости теплообмена океана и атмосферы в области Арктического бассейна к северу от 70с.ш. Поток тепла через снежно – ледовый покров вычислялся в предположении линейности профиля температуры между его верхней и нижней границами. Теплообмен на открытой водной поверхности определялся по формуле, выражающей пропорциональность количества тепла, поступающего от воды в воздух и в обратном направлении, разности температур между водой и воздухом, а также скорости ветра. Поток тепла через поверхность одноградусной расчетной сетки, частично занятой снежно – ледовым покровом, вычислялся с учетом балла сплоченности льда в ячейке. Температура на границе лед – вода принималась равной температуре замерзания воды при заданной солености. Коэффициенты теплопроводности льда и снега вычислялись по соответствующим эмпирическим формулам. Расчеты проводились при различных характерных для региона толщинах льда и слоя снега, покрывающего лед, постоянных по всей акватории бассейна. Величина потока для каждого года получена суммированием всех значений потоков через каждую ячейку одноградусной сетки с учетом широтного изменения их площадей. Таким образом, получен как суммарный поток тепла за год через рассмотренную поверхность океана, так и средний годовой поток тепла через единицу площади расчетной области. Анализ результатов численных расчетов показал, что увеличение толщины льда приводит к уменьшению величины потока тепла. Влияние снега на теплообмен более существенно, чем ледяного покрова аналогичной толщины. Выделены временные интервалы, характеризующиеся ростом величины потока тепла, а также годы с ее уменьшением. Следует отметить, что суммарный поток за год положителен (направлен из океана в атмосферу). В холодный сезон (октябрь – март) зависимость величины потока от времени качественно похоже на распределение суммарного годового потока. При этом его величина существенно больше, чем в теплый сезон (апрель – сентябрь). Через единицу площади за все рассматриваемые годы изменение величины потока находится в интервале от 124.6 Вт/м2 до 185 Вт/м2, а 43 Секция №1 величина суммарного потока в интервале от 1.61015 Вт до 2.41015 Вт. Для холодного сезона величина потока изменяется от 1.51015 Вт до 21015 Вт, а для теплого – от 1.41014 Вт до 41014 Вт. Через единицу площади изменение величины потока находится в пределах от 113.3 Вт/м2 до 158 Вт/м2 зимой и от 11.3 Вт/м2 до 30.8 Вт/м2 летом. Следует отметить, что в отдельные месяцы в распределении потока тепла по региону может иметь место изменение его направленности. Для аномалий среднемесячных климатических значений потока тепла через единицу площади получены значимые коэффициенты корреляции с индексом атмосферной циркуляции Арктическое колебание. ВЛИЯНИЕ СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКИ НА ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА БАРЕНЦЕВОМОРСКОГО РЕГИОНА Глок Н.И., Алексеев Г.В., Вязилова А.Е., Смирнов А.В. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] Атлантическая вода (АВ) поступает в Норвежское и Гренландское моря через Фареро-Шетландский, Фареро-Исландский проливы и, в меньшем объеме, через Датский пролив вокруг Исландии. Далее АВ распространяется по восточной периферии морей и затем поступает в Арктический бассейн и Баренцево море. Влияние колебаний притока теплой и соленой атлантической воды и смещений границы ее распространения на климат заметнее всего в Баренцевом море. Для рассмотрения влияния притока тепла из Северной Атлантики на Баренцево море на основе корреляционного и факторного анализа выделены районы, в которых изменения температуры воды на поверхности океана (ТПО) наиболее тесно связаны с изменениями ТПО в Баренцевом море. Информации о ТПО получена из архива NOAA ERSST v.3b. Использованы также данные ПИНРО о температуре воды на разрезе по Кольскому меридиану (КМ). Среднегодовые значения температуры воды на КМ коррелированы со среднегодовыми значениями ТПО по всему району Баренцева моря с коэффициентом 0,85, что указывает на репрезентативность этих данных для всего моря. Корреляция между значениями температуры на КМ и ТПО в районе Гольфстрима составляет 0.67. При запаздывании в один год коэффициент корреляции равен 0.62, что указывает на прогностический потенциал этой связи. Корреляция среднемесячных значений температуры воды на КМ и площади морского льда (ПМЛ) в Баренцевом море в 1951–2009 гг. максимальна в мае (0.86), поскольку теплая вода поступает в южную часть моря и препятствует распространению льда к югу, максимум которого приходится на апрель-май, а также способствует более интенсивному отступлению кромки льдов в период таяния. Влияние аномалий температуры воды на аномалии температуры воздуха над Баренцевым морем характеризуется коэффициентом корреляции 0.81 в среднем за год и 0.74 для весны. 44 Секция №1 МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ЮГО-ВОСТОЧНОГО РАЙОНА БАРЕНЦЕВА МОРЯ В ТЁПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА Барзут О.С. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] Метеорологические условия Баренцева моря определяются его высокоширотным положением. Особое отепляющее действие оказывают атлантические воды и специфическая атмосферная циркуляция. Согласно физико-географическому районированию Баренцева моря, предложенному Горбацким Г.В., выделены пять районов: 1) юго-западный или медвежинский; 2) северо-западный или восточношпицбергенсий; 3) северный или район ЗФИ; 4) северо-восточный или западноновоземельский; 5) юго-восточный или шельфовый, колгуево-вайгачский [2]. Последний отличается наибольшей континентальностью климата, возникшей из-за близости материка и относительной мелководности этой части моря. По климатическим условиям Баренцево море делят на четыре района: юго-западный, северо-западный, юго-восточный (соответствуют выше представленным физикогеографическим районам) и четвертый объединяет центральную и северо-восточную часть моря [2]. Изучение метеорологических условий колгуево-вайгачского района актуально в рамках реализации экспедиции «Арктический плавучий университет – 2014» на НИС «Профессор Молчанов», маршрут которой частично проходит в указанном районе (п-ов Колгуев – о. Вайгач). Характер погодных условий юго-восточного района несколько отличается от общих средних показателей для Баренцева моря в целом. Так, средние годовые температуры воздуха (от -1,1 до 7,0оС), как и средние температуры воздуха в июле (от 5,6 до 9,1оС), для указанных станций в целом незначительно снижаются с продвижением на восток [1]. Примечательно, что средние значения температур воздуха в августе по данным ФГБУ «Северное УГМС», на 0,1-0,4оС выше, чем в июле по данным за период с 1961 по 1990 годы (табл. 1). Диапазон разброса между средними максимальными температурами воздуха (от 22 до 30оС) и средними минимальными (от -1 до -4оС) в июле отражает высокую изменчивость погодных условий данной части моря. Средние суточные значения суммарной солнечной радиации при безоблачном небе в августе колеблются от 21,8 до 20,9 МДж/м2 на 68 – 72 ос. ш. Для южной части моря по данным метеостанций [1] в летний период (июль) преобладают в основном северо-восточные направления ветров (от 20,3 до 29,2 % от общего числа наблюдений), северо-западные (от 12,7 до 16,8 %) и северные (от 16,9 до 10,8 %) (табл. 2). Особое географическое положение станции «Канин Нос», находящейся на остром мысе в зоне одновременного влияния метеоусловий Белого и Баренцева морей, обуславливает доминирование здесь южного ветра. Распределение преобладающих направлений ветра на рассматриваемых станциях в августе сходно с показаниями июля (табл. 2). В большинстве случаев июль для указанной территории характеризуется преобладанием скорости ветра в диапазоне 2-5 и 6-9 м/с (табл. 3), что соответствует лёгкому, слабому и умеренному ветрам по шкале Бофорта (соответственно – 2, 3, 4 балла). Средняя месячная скорость ветра в августе изменяется от 5,5 до 6,5 м/с (Канин Нос – 6,5, Бугрино – 5,5, Ходовариха – 5,7, им. Е.К. Фёдорова – 6,0). Штормы редки [1]. 45 Секция №1 Таблица 1 – Температура воздуха в юго-восточном районе Баренцева моря [1,2] Название Температура воздуха, о С Продолжи метеостанции тель-ность авг. июль год Тср Тср Тмакс Тмин Тср Тмакс Тмин периода с Т ниже 0оС Канин Нос 8,5 8,2 28 -1 -1,1 31 -35 205 Бугрино 8,1 7,8 23 -4 -3,2 29 -43 230 Ходовариха 8,4 8,0 28 -1 -4,9 29 -48 234 М.Константиновски 9,1 30 -3 -4,9 32 -48 234 й Варандей 8,8 8,4 29 -2 -5,6 32 -48 239 Белый Нос 6,2 24 -3 -7,0 29 -44 246 Мыс Микулкин 7,9 22 -3 -2,2 24 -40 217 Им. Е.К. Фёдорова 5,6 5,6 25 -3 -6,6 27 -48 249 Таблица 2 - Повторяемость направлений ветра в южной части Баренцева моря летом, % [1] Направления ветра (в числителе–июль, знаменателе– Всег Метеостанции август),% о, С СВ В ЮВ Ю ЮЗ З СЗ % 11,4 20,3 15,1 8,2 25,1 4,0 3,2 12,7 100 Канин Нос Ходовариха Варандей 14 16,9 18 12,4 18 23,4 16 29,2 13 12,4 13 8,6 10 10,7 8 8,6 21 6,2 7 5,1 5 4,8 8 5,6 7 9,2 13 13, 7 9,5 12 16,4 17 16,8 100 100 10,8 27,9 13,2 6,8 7,8 7,3 16,7 100 Мыс Константиновский Среднее значение атмосферного давления в тёплый период года – 1014 гПа, относительная влажность – 85,7%. В июле-августе отмечается летний максимум числа дней с туманом (среднее – 10% в месяц). Повторяемость пасмурного неба в августе для большей части района составляет 60-70%, о. Колгуев – 80%. Летом среднее месячное количество осадков – 40-50 мм/месяц. Максимальное количество гроз приходится на летние месяцы (2-9 гроз в месяц). Среднее значение для колгуево-вайгачского района в августе – 0,5-1,9 гроз, при максимальном – 3-8 [1, 2]. Список литературы: 1. Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР. Том 6. Баренцево море. Вып. 1, 2 / Под ред. Б. Х. Глуховского, Б. Л. Лагутина, Г. В. Ржеплинского. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 264 с. 2. Проект «Моря СССР». Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. – Т. 1. Баренцево море. Вып.1. Гидрометеорологические условия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1990. – 280 с. 46 Секция №1 КЛИМАТ МОРЕЙ СЕВЕРО-ЕВРОПЕЙСКОГО БАССЕЙНА В КОНЦЕ 20 НАЧАЛЕ 21 СТОЛЕТИЯ Смирнов А.В. 1, Кораблев А.А. 2, Вязилова А.Е. 1 1 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт 2 Геофизический Институт Бергена, Норвегия [email protected]; [email protected] Рассмотрена эволюция океанографических характеристик в СевероЕвропейском бассейне (СЕБ) в 20-м – начале 21-го столетия, включая межгодовую изменчивость термохалинного состояния вод и процессы, формирующие годовой ход океанографических параметров. Ослабление конвекции с начала 1980-х годов привело к изменению характеристик Норвежской глубинной водной массы, промежуточных вод и вод перелива. Резко выросла температура глубинных вод, произошло уменьшение плотности. Усиление Североатлантического колебания в атмосферной циркуляции должно было способствовать увеличению притока в СЕБ соленых Атлантических вод (АВ), однако, соленость на большей части акватории продолжала снижаться. Периоды с устойчивыми положительными (2002–2014) и отрицательными (1992–1997) аномалиями солености сопровождались аномалиями температуры такого же знака. Отрицательная аномалия солености 1992–1997 годов прошла через стадии с высокой и низкой плотностью, вызванной переходом от низких значений температуры в ее ядре, к сильному прогреву 1996–1997 годов. Усиление теплоотдачи океана в конце 20-го века соответствует увеличению выноса льда и полярных вод из Арктического бассейна под влиянием усилившихся северных потоков в атмосфере, что подтверждается изменением положения границы ледяного покрова и наблюдениями за температурой воздуха. Несмотря на интенсивное таяние морского льда в Арктике в последнее десятилетие, в СЕБ наблюдается значительное увеличение солености в верхнем слое АВ, где основной вклад вносит изменение динамики Северо-Атлантического субполярного круговорота. Информационной основой данного исследования послужил «Климатологический Атлас Северо-Европейского бассейна и северной части Северной Атлантики» (http://www.nodc.noaa.gov/OC5/nordic-seas/), созданный совместными усилиями ФГБУ «ААНИИ», Геофизического Института Бергена (GFI), Норвегия, и Национальным Океанографическим Центром Данных (NODC), США. ВЛИЯНИЕ АРКТИКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРМОХАЛИННЫХ АНОМАЛИЙ В СЕВЕРНОЙ АТЛАНТИКЕ Вязилова А.Е., Балакин А.А., Смирнов А.В. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected]; [email protected] Рассматриваются основные составляющие и арктического пресноводного цикла. Особое внимание уделено роли летнего таяния в формировании аномалий стока пресной воды из Арктики. Показано, что аномально теплые летние сезоны в Арктике в 1960-е, 1980-е и 1990-е годы согласуются с формированием в эти периоды отрицательных аномалий солености в Северной Атлантике. Межгодовая изменчивость содержания пресной воды в верхнем слое Арктического океана связана с аномалиями летнего поступления пресной воды, притока атлантической воды и атмосферной циркуляции. Приток пресной воды из Арктического бассейна через пролив Фрама с Западно-Гренландским и Восточно-Гренландским течениями и через Дэвисов пролив 47 Секция №1 влияет на формирование термохалинных аномалий и конвективные процессы. Сильное ослабление Атлантической термохалинной циркуляции произошло через несколько лет после значительного экспорта распресненных вод в течение поздних 1960-х до середины 1970-х годов. Ослабление термохалинной циркуляции наблюдалось также в середине 1950-х и середине 1990-х. Во всех случаях ослаблению термохалинной циркуляции предшествовало уменьшение поверхностной солености и глубины конвекции в регионах формирования глубинной воды в Северной Атлантике. Периоды аномальных изменений температуры воды в Гренландском море приходятся на 19601990-е годы (отрицательные аномалии на всех глубинах) и в последующие годы (значительное увеличение температуры) и связаны с Северо-Атлантическим колебанием в атмосферной циркуляции. Подтверждено, что за положительными аномалиями температур воздуха в 1950-х годах и начале 1960-х следует потепление и осолонение вод Лабрадорского моря в 1960-х и начале 1970-х. В то же самое время в Гренландском море доминируют холодные воды с положительными аномалиями солености. Аномалии температуры и солености воды остаются положительными также как и аномалии температуры воздуха в течение последних 15 лет. АТЛАНТИЧЕСКИЕ ВОДЫ В ФЬОРДАХ АРХ. ШПИЦБЕРГЕН В ПЕРИОД ПЕРВОГО И СОВРЕМЕННОГО ПОТЕПЛЕНИЯ В АРКТИКЕ Иванов Б.В1,2, Тисленко Д.И.1,2 1 Санкт-Петербургский государственный университет 2 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] В последние десятилетия климат нашей планеты претерпевает серьёзные изменения. Это проявляется в «рекордном» уменьшении площади многолетних льдов в 2007 и 2013 гг., повышении температуры промежуточных атлантических вод, повышении приземной температуры воздуха. Мы исследовали долгопериодную изменчивость температуры атлантических вод в фьордах острова Западный Шпицберген (Ис-фьорд, Грен-фьорд, Хорнсунн, Конгсфьорд) в период первого (1920-1940 гг.) и современного (1990-2010 гг.) потепления в Арктике. Значимость района исследований заключается в том, что к западу от арх. Шпицберген (пролив Фрама) происходит поступление теплых атлантических вод (АВ) в центральную часть Арктического бассейна (АБ). Регулярный мониторинг АВ в районе фьордов позволяет с количественной стороны оценить цикличность их поступления во внутренние районы АБ. Первое потепление Арктики представляло собой наиболее сильное по своим размерам климатическое колебание зарегистрированное с помощью регулярных метеорологических наблюдений (Визе, 1940). Потепление стало следствием усиления общей циркуляции атмосферы, которое было связано интенсификацией центров действия атмосферы (Исландский «минимум» и Сибирский «максимум»). Указанная ситуация обусловила усиление обратного потока вод и льдов из АБ в Гренландское море, усиленный заток АВ, общее смягчение ледовой обстановки в арктических морях. Современные исследователи (Ионов, 2006; Алексеев, 2003; Polyakov, Johnson, 2000) так же полагают, что основными факторами, которые влияют на изменения климатической системы Арктики, являются атмосферные колебания, а также изменения в термохалинной циркуляции океана. Нами, впервые, был выполнен сравнительный анализ состояния трансформированных атлантических вод (ТАВ) в фьордах в период первого и современного потепления. Для проведения статистических исследований мы использовали данные океанографических 48 Секция №1 наблюдений, выполненных в указанных фьордах в период с 1890 по 2011 гг. Основной источник информации - база данных «Северных морей» ААНИИ (Кораблев и др., 2007), данные ВНИИГМИ МЦД, Норвежского Полярного института. Современное потепление, в терминах аномалий температуры воды в слое ТАВ, оказалось более интенсивным по сравнению с периодом первого потеплениям. Следуя основополагающим методологиическим подходам (Алексеев, 2003; Визе, 1937) мы проанализировали и особенности долгопериодной изменчивости приземной температуры воздуха (ПТВ), как одной из важнйших характеристик термического режима атмосферы. Временной ряд средних месчных значений ПТВ покрывает период с 1898 по 2013 гг. (Nordly et. al., 2014). Общий линейный тренд показывает увеличение ПТВ на арх. Шпицберген на 2.6 градуса за указанный период. Были проанализированы величины потепления для каждого месяца года в отдельности (см. табл. 1). Таблица 1 - Величины потепления для отдельных месяцев года Месяц Изменение ПТВ, (градус/десятилетие) Январь 0.21 Февраль 0.52 Март 0.48 Апрель 0.38 Май 0.29 Июнь 0.09 Июль 0.15 Август 0.11 Сентябрь 0.20 Октябрь 0.16 Ноябрь 0.40 Декабрь 0.19 Примечание: курсивом выделены месяцы, для которых уравнения линейной регрессии не являются статистически значимыми на уровне P<0.05. В ходе выполненных исследований были получены следующие результаты: - во всех фьордах зафиксировано увеличение среднегодовой температуры воды в слое ТАВ (линейный тренд составляет, порядка, 0.15 градуса за десятилетие); - проявление современного потепления в слое ТАВ является более мощным по сравнению с первым потеплением; - в ХХ столетии зафиксировано повышение среднегодовой ПТВ на 2.6 градуса, наибольший вклад в общее потепление вносят февраль, март, апрель и ноябрь; - сравнительный анализ временного хода нормированных аномалий температуры воды в слое ТАВ и ПТВ показал наличие практически синхронной изменчивости указанных характеристик. Работа выполнена в рамках плановой тематики ЦНТП Росгидромета (раздел 1.5.3.3) при поддержке грантов РФФИ 12-05-00780, 14-05-10065 и совместного проекта между Арктическим университетом Норвегии (г. Тромсе) и Санкт-Петербургским государственным университетом «Океанографический режим фьордов Шпицбергена на примере заливов Грен-фьорд и Билле-фьорд». 49 Секция №2 Системы наблюдений в морской Арктике СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА АКВАТОРИИ АРКТИЧЕСКИХ МОРЕЙ И АРКТИЧЕСКОГО БАССЕЙНА СЛО Ашик И.М., Фильчук К.В., Блошкина Е.В. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] Глобальное изменение климатической системы нашей планеты является одной из ключевых проблем, оказывающих существенное влияние практически на все сферы человеческой деятельности. Полярные области Земли и, в частности, Северный Ледовитый океан (СЛО) – важнейший индикатор и фактор этих изменений. В последние десятилетия в Арктическом регионе фиксируется сокращение площади ледяного покрова, увеличение влияния Атлантических вод на Арктический бассейн, интенсификация циклонической деятельности, что ведет к перестройке структуры водной толщи и изменению интенсивности гидрохимических и гидробиологических процессов. Вместе с тем возрастает нагрузка на арктическую экосистему связанную с деятельностью человека. Добыча нефти и газа, промышленное развитие и увеличение судоходства могут привести к загрязнению окружающей среды и значительным нарушением этой экосистемы. Важным остается вопрос сохранения и адаптации коренных народов Крайнего Севера к происходящим изменениям. Измерения различных характеристик океанографического режима, выполняемые в настоящее время весьма нерегулярны, что обусловлено наличием ледяного покрова, тяжелыми климатическими условиями, отсутствием развитой инфраструктуры. На основе получаемых данных очень сложно оценить динамику природных процессов и прогнозировать эволюцию системы в условиях происходящих изменений. В связи с этим для максимально полного и качественного освещения гидрометеорологической обстановки необходимо усовершенствование существующей системы постоянного действующего мониторинга состояния вод СЛО. Мониторинг – комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов. Исходя из определения, система мониторинга должна удовлетворять следующим требованиям: репрезентативность, регулярность, комплексность и системность наблюдений и обеспечивать потребителя качественной информацией. Основная цель мониторинга гидрологического режима морских акваторий арктических морей и Арктического бассейна СЛО состоит в обеспечении населения, государственных органов, общественных организаций, научных учреждений, хозяйствующих субъектов, коммерческих организаций и др. регулярной, качественной, максимально полной информацией о физическом, химическом и динамическом состоянии вод Арктического бассейна СЛО и арктических морей, используемой для поддержки морской деятельности в высоких широтах Арктики. В число задач системы мониторинга гидрологического режима морских акваторий арктических морей и Арктического бассейна СЛО входят: усовершенствование и обеспечение функционирования сети гидрометеорологических станций в Арктическом регионе; Секция №2 разработка наиболее оптимальной сети разрезов, выполняемых в рамках морских экспедиций, и определение местоположения точек постановки автоматических измерительных комплексов; сбор, хранение, систематизация результатов наблюдений за характеристиками вод Северного Ледовитого океана, включая данные вертикального распределения гидрофизических, гидрохимических, биологических параметров и свойств, по динамическим характеристикам водной толщи; проведение отдельных научных исследований в местах разработки нефтяных и газовых месторождений; развитие интерактивных систем обработки информации, полученной с различных наблюдательных платформ, на основе гидродинамических и динамикостохастических методов в плане реализации тезиса о информационном единстве теории и эксперимента; обеспечение функционирования на территории Арктического региона пунктов сбора и распространения гидрометеорологической информации создание и развитие гидродинамических и прогностических моделей Полученные в ходе мониторинга данные могут быть использованы для решения широко спектра задач, в том числе: анализ и оценка состояния вод СЛО; развитие научных представлений о функционировании морской природной среды и последующее использование этой информации для объяснения и прогноза наблюдаемых изменений климата Арктики; изучение изменений состояния природной среды в связи с освоением природных ресурсов шельфа Арктики, в том числе разведкой и добычей природного газа и нефти, строительством гидротехнических сооружений и развитием судоходства в Арктике; оценка степени воздействия изменений климата на различные отрасли народного хозяйства и экологическое состояние природной среды в Арктике; исследование гидрометеорологических и ледовых процессов, обеспечение текущей информацией о природных условиях и процессах населения, организаций, фирм, государственных органов в новых условиях хозяйствования в Арктике. Система мониторинга гидрологического режима морских акваторий арктических морей и Арктического бассейна СЛО должна включать в себя: – подсистему береговых наблюдений, состоящую из сети береговых г/м станций и сети ГМО и научных центров; – подсистему автоматических измерительных комплексов, состоящую из дрейфующих буев-профилографов и заякоренных буйковых станций; – подсистему морских наблюдений, состоящую из морских экспедиционных исследований и попутных наблюдений (суда, ледоколы, платформы); – подсистему спутниковой океанографии; – подсистему усвоение данных наблюдений (прием, контроль, архивирование, создание и ведение баз данных, взаимодействие с ЕСИМО); – подсистему моделирования процессов в океане; – подсистему взаимодействие с национальными и ведомственными центрами сбора информации по СЛО. Реализация предлагаемой системы мониторинга гидрологического режима должна обеспечить всех заинтересованных пользователей достаточно полной, регулярной и 51 Секция №2 качественной информацией о гидрологических условиях арктических морей и Арктического бассейна СЛО. ПРОГРАММА НАБОС: ОПЫТ МОНИТОРИНГА СТРУКТУРЫ И ДИНАМИКИ ВОДНЫХ МАСС В РОССИЙСКОЙ АРКТИКЕ Иванов В.В., Ашик И.М. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected]; [email protected] Международный проект НАБОС (Система наблюдений в бассейнах Нансена и Амундсена) был создан в 2002 году в рамках сотрудничества между Арктическим и антарктическим научно-сследовательским институтом (ААНИИ, РФ) и Международным арктическим научным центром университета Аляски, Фербенкс (ИАРК, США). С 2002 по 2009 год под эгидой проекта НАБОС было выполнено 8 комплексных морских экспедиций в российскую Арктику с районом охвата от Шпицбергена до Новосибирских островов. Результаты этих исследований нашли отражение в многочисленных публикациях в отечественных и зарубежных научных журналах. Среди важнейших океанографических открытий, полученных по данным экспедиционных наблюдений, следует отметить выявление и картирование беспрецедентного потепления в слое Атлантической воды (АВ) в начале 2000-х годов, обнаружение ярко-выраженного сезонного хода температуры глубже верхнего квазиоднородного слоя на значительном удалении от пролива Фрама и ряд других. За время своего существования НАБОС зарекомендовал себя, как успешная программа мониторинга Северного Ледовитого океана (СЛО), что, в частности, проявилось в период Международного Полярного года (МПГ, 2007-2009), когда измерения, выполненные с автономных буйковых станций, на материковом склоне российской Арктики, установленных в экспедициях НАБОС, смогли эффективно дополнить исследования, выполнявшиеся в других районах СЛО. В 2013 году исследования по проекту НАБОС были возобновлены после 4-х летнего перерыва. Международная экспедиция на борту НЭС «Академик Федоров» в сентябре 2013-го года стала 9-й экспедицией проекта. Изначально, основной целью проекта НАБОС была количественная оценка динамики и трансформации водных масс вдоль основных путей, переноса АВ из морей Северо-Европейского бассейна в котловины Нансена и Амундсена. Особенностью экпедиции 2013-го года стало то, что она проходила в условиях сильного сокращения летнего ледяного покрова на большей части СЛО. Уменьшение площади ледяного прокрова в летний сезон вызывает изменения в водной толще и приводном слое атмосферы. Количественная оценка этих изменений стала главной целью экспедиции НАБОС-2013. Высокий научный приоритет поставленной задачи и возможности проведения комплексных научных исследований в Арктике, традиционно предоставляемые в экспедициях НАБОС, обусловили вовлечение в экспедиционные работы значительного числа партнеров из российских и зарубежных научно-исследовательских учреждений. В результате выполнения программы экспедиции были получены новые уникальные данные по различным научным дисциплинам. Проведенный анализ показывает, что повышенный (по сравнению со средне-климатическими значениями 1950-1990) фон температуры АВ в российской Арктике сохраняется, несмотря на некоторое охлаждение после максимума, достигнутого в 2006-2007 годах. Отличительной особенностью термохалинной структуры вод в 2013-м году стал 52 Секция №2 аномальный прогрев верхнего слоя в западной части котловины Нансена, где в течение продолжительного времени наблюдались безледные условия, что привело к интенсивной аккумуляции приходящей коротковолновой солнечной радиации. В ряде случаев верхняя граница АВ, определяемая по положению нулевой изотермы, почти достигала прогретого поверхностного слоя. Учитывая, что заметного распреснения, при этом не наблюдалось, отмеченные изменения способны заметно затормозить зимнее ледообразование, что в свою очередь может привести к утоньшению ледяного покрова (по сравнению с нормой) к концу зимнего сезона. Важной технологической новинкой, использованной в экспедиции 2013-го года, был запуск гдайдера (беспилотного подводного аппарата), позволившего в автономном режиме выполнять подробные измерения температуры и солености воды. Глайдер, запущенный к северу от желоба Святой Анны, был, вероятно, первой попыткой такого рода в высоких широтах Арктики. Хотя глайдер передавал информацию только в течение непродолжительного времени (около 10-ти дней), прежде чем его сигнал был потерян, данные, полученные с его помощью подтверждают высокую эффективность использования автономных подводных аппаратов в будущих арктических исследованиях. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АВТОНОМНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ В СИСТЕМЕ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА СОСТОЯНИЕМ МОРСКОЙ СРЕДЫ В АРКТИКЕ Фильчук К.В. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] В докладе рассматриваются методики получения информации о состоянии морской среды Северного Ледовитого океана (СЛО) с автономных измерительных платформ, к которым относятся заякоренные и дрейфующие буйковые комплексы. Обсуждаются преимущества и недостатки разных подходов к организации сбора гидрофизических данных в автоматическом режиме, а также перспективы их дальнейшего развития в рамках системы наблюдений в СЛО. В последние годы все большее развитие в системе мониторинга текущих изменений состояния арктической климатической системы получают автономные измерительные комплексы. С помощью заякоренных автономных платформ (или ПБС – притопленная буйковая станция) выполняется сбор информации в фиксированном пункте в течение продолжительного (как правило, до одного года) периода времени. Автономные заякоренные буйковые станции являются мощным инструментом сбора данных о гидрофизическом состоянии водной толщи и протекающих в ней процессах. Перечень параметров, которые возможно регистрировать при помощи заякоренных станций, весьма широк и определяется исключительно ассортиментом уже существующих приборов, предназначенных для измерения характеристик состояния морской среды и способных работать в автономном режиме. Подобные системы предоставляют возможность получать достоверную оценку параметров динамического состояния водной толщи в заданной точке пространства: скоростей и направлений морских течений, их сезонной и межгодовой изменчивости, характеристик приливных течений и пр. Кроме того, в настоящее время наряду с приборами, устанавливаемыми на фиксированных горизонтах, в состав ПБС всё чаще включаются акустические профилографы скоростей течений и профилимеры, осуществляющие вертикальное перемещение вдоль несущего троса комплекса в пределах выбранного диапазона 53 Секция №2 глубин и записывающие информацию о вертикальном распределении основных параметров состояния (температура, соленость, скорость течения). К недостаткам заякоренных ПБС следует отнести невозможность оперативной передачи информации, а также значительную вероятность утраты всего накопленного в процессе работы объёма данных в случае невсплытия станции по причине выхода из строя акустического приёмо-передающего устройства размыкателя, отказа отцепного оборудования и пр. Ещё одним направлением развития наблюдательной сети в СЛО является организация и поддержка системы автономных дрейфующих измерительных комплексов, выполненных на базе современных технических средств, позволяющих получать высокодискретные вертикальные профили гидрофизических характеристик в толще воды, осуществлять глобальное позиционирование, выполнять операции обмена данными с использованием спутниковых каналов связи. Впервые подобный подход был опробован в рамках совместного американо-канадско-японского проекта Beaufort Gyre Exploration Project. Специально для задач проекта был разработан научнотехнический комплекс, получивший наименование Ice-Tethered Profiler (ITP). В период 2004 – 2005 гг. на дрейфующем льду моря Бофорта были установлены три прототипа ITP. По итогам опытной эксплуатации были выявлены и устранены технологические недостатки, оптимальным образом реализованы заложенные на этапе проектирования комплекса идеи. Начиная с 2006 года и по настоящее время в Арктическом бассейне ежегодно выставляется от трёх до двенадцати буёв ITP, всего за рассматриваемый период в Арктике было задействовано семьдесят четыре комплекса. Общее количество полученных профилей составляет порядка семидесяти тысяч. Дрейфующие комплексы ITP являются автономными платформами, обеспечивающими регулярное поступление оперативной океанографической информации в течение всего года. Поздние модификации буёв выполняют термохалинное профилирование до шести раз в сутки. Наличие приёмника GPS позволяет рассматривать комплекс как источник информации высокого временного разрешения о характере дрейфа морского льда в месте нахождения буя. В случаях удачного выбора района постановки, когда льдина-носитель оказывается вовлечённой в продолжительный дрейф и в течение долгого времени не разрушается и не выносится из арктического бассейна, комплекс ITP несколько лет может служить поставщиком океанографических данных. Ввиду особенностей конструкции, обусловленных необходимостью адаптации комплекса к усреднённым характеристикам ледяного покрова и батиметрическим условиям на целевой акватории, ITP не может получать информацию о поверхностном слое воды до глубины 5-7 метров и выходить на мелководные участки арктического бассейна. Тем не менее, с помощью ITP-комплексов может осуществляться мониторинг пространственного расположения стрежня Атлантических вод и термохалинных характеристик в стрежне. Поскольку совокупность перечисленных параметров определяет один из основных климатообразующих факторов арктического региона, дальнейшее развитие программы ITP на всей глубоководной части акватории СЛО представляется перспективным направлением научных исследований в Арктике. 54 Секция №2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПЛОЧЕННОСТИ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ МОРСКОГО ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА ПО ДАННЫМ ПАССИВНОГО МИКРОВОЛНОВОГО ЗОНДИРОВАНИЯ Репина И.А.1,2, Тихонов В.В.2, Раев М.Д.2, Шарков Е.А.2, Боярский Д.А.2, Комарова Н.Ю.2 1 Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН 2 Институт космических исследований РАН [email protected] Лед, формирующийся в полярных океанах, играет огромную роль в климатической системе нашей планеты. Очевидно, что для адекватного описания процессов радиационного и теплового взаимодействия атмосферы и океана в полярных районах необходима надежная информация не только о положении границы ледяного покрова, но и о площадях открытой воды внутри сплошных ледяных массивов. Корректные сведения о распределении льда с хорошим временным и пространственным разрешением также важны для судоходства и добычи полезных ископаемых на шельфе. Мониторинг ледяного покрова полярных регионов может выполняться только с использованием средств дистанционного зондирования, расположенных на современных искусственных спутниках Земли. Наиболее перспективными методами мониторинга являются пассивные дистанционные методы исследования ледяного покрова в микроволновом диапазоне. Сплоченность льда, т.е. процентное соотношение площади льда к площади открытой воды, восстанавливается по данным пассивного микроволнового зондирования из космоса начиная с декабря 1972 года когда на орбиту был выведен радиометр ESMR (Electrically Scanning Microwave Radiometer). Регулярные наблюдения начаты с 1978 года, а с июля 1987 для определения сплоченности льда широко используется прибор SSM/I (Special Sensor Microwave/Imager), работающий на серии спутников DMSP (Defense Meteorological Satellite Program). Для определения сплоченности льда по данным пассивного микроволнового зондирования в настоящее время разработано более десятка алгоритмов. Они используют различные частоты и поляризации, но в основе их всех лежат экспериментальные данные по излучательной способности или яркостной температуре морских льдов и открытой воды, полученные в ходе различных экспериментов, как лабораторных, так и натурных и построенные по этим экспериментам эмпирические зависимости. При этом наблюдаются существенные расхождения алгоритмов как между собой, так и с данными натурных наблюдений. Особенно значимы эти расхождения в прикромочных зонах морского льда. Эти расхождения вполне объяснимы. Проявляются как ошибки самих алгоритмов, вызванные напластованием всевозможных параметризаций и допущений, возникших при развитии алгоритмов, так и объективные ошибки восстановления сплоченности морского льда по данным пассивного микроволнового зондирования. Последние возникают из-за поглощения и отражения сигнала в атмосфере, изменения шероховатости открытой морской поверхности под воздействием приводного ветра, аномалий излучения снега и льда, вызванных пространственными неоднородностями поверхности и множества других природных и технических причин. В основе разработанного коллективом авторов нового алгоритма Variation Arctic/Antarctic Sea Ice Algorithm (VASIA) (Тихонов и др., 2013; Тихонов и др., 2014) лежит электродинамическая модель, используемая для создания методики определения 55 Секция №2 сплоченности ледяного покрова из данных спутниковой микроволновой радиометрии. В рамках модели были выявлены параметры, существенно влияющие на величину яркостной температуры системы «водная поверхность – ледяной покров – снежный покров – атмосфера». Это температура эффективно излучающего слоя, объемная влажность льда и снега, возраст льда, наличие или отсутствие на поверхности льда снежного покрова, шероховатость поверхности. Диэлектрические свойства морского льда и снега, полученные при модельных расчетах (Репина и др., 2012; Boyarskii et al., 1994), позволяют рассчитать толщину эффективно излучающего слоя (глубину формирования излучения) ледяного и снежного покрова для частот микроволнового диапазона. Для устранения проблемы занижения сплоченности льда в летний период в рамках алгоритма была разработана модель эффективной диэлектрической проницаемости снежниц (луж пресной воды, образующихся на поверхности льда в летний период. Представленный в работе комплексный алгоритм показывает хорошие результаты в определении сплоченности ледяного покрова по данным спутниковой микроволновой радиометрии. Методика построения алгоритма позволила практически избавиться от влияния атмосферных изменений на расчеты сплоченности морского льда. Алгоритм прост в реализации и не использует подгоночные коэффициенты, основываясь только на физике распространения элекромагнитного излучения в слоистых средах. 1. Репина И.А., Тихонов В.В., Алексеева Т.А., Иванов В.В., Раев М.Д., Шарков Е.А., Боярский Д.А., Комарова Н.Ю. Электродинамическая модель излучения арктического ледяного покрова для решения задач спутниковой микроволновой радиометрии. // Исследование Земли из космоса. 2012. № 5. С. 29-36. 2. Тихонов В. В., И.А. Репина, Т.А. Алексеева, В.В. Иванов, М.Д. Раев, Е.А. Шарков, Д.А. Боярский, Н.Ю. Комарова. Восстановление сплоченности ледяного покрова Арктики по данным SSM/I. // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т.10. № 2. С. 182-193. 3. В.В. Тихонов, И.А. Репина, М.Д. Раев, Е.А. Шарков, Д.А. Боярский, Н.Ю. Комарова. Новый алгоритм восстановления сплоченности морского ледяного покрова по данным пассивного микроволнового зондирования. // Исследование Земли из космоса. 2014. № 2. С. 35-43. 4. Боярский Д. А., Тихонов В. В. Учет диэлектрических свойств связанной воды при моделировании эффективной диэлектрической проницаемости влажных почв в СВЧ-диапазоне // Радиотехника и Электроника. 1998. Т. 43. № 4. С. 446-454. РАЗВИТИЕ АТОМНОГО ЛЕДОКОЛЬНОГО ФЛОТА = РАЗВИТИЕ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ Головинский С.А. ФГУП «АТОМФЛОТ» [email protected] В докладе отражены следующие тезисы: 1. Ледовые условия в Арктическом бассейне: - Радиолокационное изображение ледовой обстановки в российском секторе Арктики. - Анализ ледовой обстановки. 56 Секция №2 2. Трассы Северного морского пути: - СМП – путь к рынкам Европы и Азии - Транзиты по Северному морскому пути: - Пилотные рейсы - Данные по транзитным рейсам 2010-2013 3. Грузовая база для Северного морского пути: - Проект Ямал СПГ - Новопортовское месторождение - Экспорт продукции ОАО «Пайяха» - Экспорт продукции ГМК «Норильский Никель» 4. Атомный ледокольный флот России и дальнейшее развитие: - Федеральное государственное унитарное предприятие атомного флота - Прогнозная оценка сроков эксплуатации атомных ледоколов на среднесрочную перспективу РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НА РАЗРЕЗАХ БЕЛОГО, БАРЕНЦЕВА И ГРЕНЛАНДСКОГО МОРЕЙ ПО ИТОГАМ ЭКСПЕДИЦИИ «ПЛАВУЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В ИЮНЕ 2014 ГОДА Весман А.В.1,2, Явловская В.В.3, Почтовалова А.С.4 1 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт; 2 Научный фонд «Международный центр по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена»; 3 Российский государственный гидрометеорологический университет; 4 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова [email protected] Данные по гидрохимическим показателям получены в ходе экспедиции «Арктического плавучего университета» (АПУ) Северного арктического федерального университета (САФУ) на НИС «Профессор Молчанов» в июне 2014 года. Экспедиционные исследования были направлены на получение комплексной информации о состоянии природной системы Белого, Баренцева и Гренландского морей, взаимодействии основных ее компонент и влиянии на формирование климатических изменений в северных полярных районах. За три года проведения экспедиций «АПУ» накоплены массивы данных, на основе которых проведен анализ межгодовой изменчивости гидрохимических показателей в 2012-2014 гг. Актуальность работы подтверждается возросшим интересом к арктическому региону в конце ХХ - начале XXI века в связи с заметными изменениями в климатической системе. Важными составляющими арктического региона России являются Баренцево и Белое моря. В последнее время изучение арктического региона становится особенно важным в связи с его геополитическим значением. Он рассматривается как источник природных ресурсов. Увеличиваются туристические маршруты, разрабатываются нефтяные месторождения. Все это влечет увеличение антропогенной нагрузки на природу. В этих условиях особенно важно получать новые данные о состоянии водной среды и изменениях, происходящих в ней. В ходе экспедиции изучались следующие гидрохимические показатели: концентрация растворенного кислорода; 57 Секция №2 водородный показатель (pH); концентрация биогенных элементов (фосфаты и кремний). Растворенный кислород играет важнейшую роль в формировании химического состава воды. Его присутствие является обязательным условием для существования большинства организмов. Концентрация растворенного кислорода определяет уровень окислительно-восстановительных процессов в водоеме, так же интенсивность фотосинтеза. В связи с этим изучение этого показателя представляет большой практический интерес. Водородный показатель (рН) морской воды зависит от солевого состава воды, содержания в ней растворенных газов и органических соединений. Биогенные элементы (фосфаты и кремний) являются продуктами минерализации органических веществ, которые поступают в море со сточными водами и освобождаются в процессе жизнедеятельности гидробионтов. Эти элементы очень важны для образования первичной продукции моря. Гидрохимические работы проводились в соответствии с Руководящими Документами министерства природных ресурсов и экологии РФ Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). В процессе экспедиции было выполнено 12 океанографических разрезов, включающих 153 станции. На гидрохимический анализ вод было отобрано 6830 проб, в том числе 1705 проб на растворенный кислород, 1705 проб на фосфаты, 1710 проб на силикаты и 1710 проб на рН. В акватории Белого моря проведены исследования на четырех гидрохимических разрезах: м. Зимнегорский – Ивановы Луды; Унская губа - м. Керецкий; р.Пулоньга – м.Инцы; м. Канин Нос – м. Святой Нос. В Баренцевом море выполнены исследования на вековом разрезе «Кольский меридиан», и на пяти разрезах в северной части моря (в районе арх. Земля Франца-Иосифа и арх. Новая Земля). Также выполнен разрез в Гренландском море к западу от арх. Шпицберген и в заливе Ис-фьорд. Большое внимание в ходе экспедиционных исследований уделялось изучению распространения атлантической водной массы в арктическом регионе. Полученные данные позволяют более полно представить картину распространения атлантической водной массы в исследуемых районах. ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ ПОДДЕРЖКА НАУЧНЫХ ЭКСПЕДИЦИЙ «АРКТИЧЕСКИЙ ПЛАВУЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 2012-2014 Копосов С.Г.1, Кутинов Ю.Г.1,2, Чирков А.В.1, Ковалев Д.С.1, Стрельников Ю.В.1, Попова М.С.1, Шевцова С.В.1 1 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова 2 Институт экологических проблем Севера Уральского отделения РАН [email protected]; [email protected]; [email protected] Изменение климата приводит к постоянному изменению ледовой обстановки в арктических морях, существенно затрудняя безопасное мореплавание и вызывая необходимость оперативного мониторинга, проведение которого возможно только при широком использовании данных дистанционного зондирования Земли, как оптических, так и радиолокационных. Система мониторинга морских льдов на арктических территориях, используемая Центром космического мониторинга Арктики Северного (Арктического) федерального 58 Секция №2 университета имени М.В. Ломоносова, обеспечивает сбор, обработку и компиляцию данных из возможно большего числа источников информации. В 2012 году в ходе экспедиционного рейса «Плавучего университета» система ледового мониторинга нашего Центра прошла предварительную проверку. Во время экспедиции на борт поставлялась оперативная информация о ледовой обстановке и прогнозные метеоданные. К сожалению, низкая пропускная способность каналов связи в условиях арктических широт осложняла доставку полного пакета данных оперативного ледового прогноза. Основным устройством для определения точного местоположения судна в рамках проводимого исследования является комбинированный ГЛОНАСС/ NavStar терминал-трекер FORT-300GL. Благодаря одновременному приему навигационных сигналов двух различных систем, устройство обеспечивает высокую точность определения местонахождения судна даже в условиях арктических широт. Для приема оперативной информации по ледовой обстановке, планирования и заказа спутниковых съемок по маршруту экспедиции рейса, оперативного перепланирования в случае внесения изменений в маршрут, передачи прогнозных метеокарт и сопутствующего тематического контента использовался широкополосный канал доступа в сеть Интернет, реализованный благодаря установке аппаратуры спутникового комплекса VSAT. В качестве резервного оборудования, способного предоставлять доступ к сети Интернет (резервный канал связи), использовался спутниковый телефон Iridium Xtreme 9575. Описание системы мониторинга и основных методик ее применения К общедоступным источникам данных ДЗЗ относятся зарубежные метеорологические спутники группировок NOAA и EOS («Terra», «Aqua» - данные прибора MODIS), центры предоставления данных математического моделирования климатических процессов MyOcean, NCEP Central Operation. Для решения задач ледового мониторинга в ЦКМА используются данные радиолокационного спутника с синтезированной апертурой Radarsat-2. Первичная обработка принимаемых данных осуществлялась в автоматическом режиме на поставляемых оператором спутника серверах и программном обеспечении. Информация о морских льдах формируется в виде архивов растровых, графических и векторных цифровых ледовых карт-схем. Их назначением является точное отображение пространственного распределения и характеристик ледяного покрова на морях, а именно зон различной общей сплоченности, частной сплоченности возрастных стадий льда, форм ледяных полей, каналов, разводий и других явлений и образований. Векторным вариантом визуализации данных является схема распространения льда. Векторизация данных осуществляется в полуавтоматическом режиме, последующая классификация сегментов проводится оператором, соответственно точность классификации зависит от опыта оператора. Отдельно от ледовой обстановки проводилась обработка метеоданных. Поскольку движение ледяных полей в открытом морском пространстве обусловлено направлением и силой ветра, необходимо визуализировать данные движения воздушных масс в удобной для восприятия форме. Далее для каждой точки сетки наблюдения в отдельные значения выделяется направление и скорость воздушного потока. Для осуществления доступа к информации по мониторингу ледовой обстановки использовалась публикация необходимых тематических материалов на геопортале 59 Секция №2 (http://geoportal.narfu.ru) c помощью программного обеспечения ScanEx Web Geomixer. После обработки данных ДЗЗ интересующего района были сформированы соответствующие тематические слои, содержащие оперативные данные на указанную дату. Часть информации поступала на борт через специализированный FTP-сервер ЦКМА. СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОГО ИНФОРМАЦИОННО-НАВИГАЦИОННОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ЭКСПЕДИЦИЙ «АРКТИЧЕСКИЙ ПЛАВУЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Ковалев Д.С., Чирков А.В., Копосов С.Г., Шевцова С.В. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] Значительная часть акватории арктических морей покрыта ледовыми образованиями. Это конгломерат, состоящий изо льдов различного возраста и размеров. Отдельные крупные льдины и ледовые поля усеяны торосами и стамухами, присутствуют так же такие ледяные образования как припай (припайные полосы) и айсберги, которые представляют реальную угрозу для судоходства и могут препятствовать научно-исследовательской и хозяйственной деятельности в высокоширотных регионах. До начала 90-х годов первоочередной практической задачей наблюдения и изучения ледовой обстановки было формирование прогностической информации о состоянии ледового покрова в целях обеспечения регулярного судового сообщения по трассе Северного морского пути. Ведущую роль в изучении состояния ледового покрова в это время играли авианаблюдения, благодаря которым имелась возможность фиксации координат крупных стамух (их скоплений), определение морфологии верхней поверхности крупных ледовых образований и их дислокации, айсбергов, представляющих навигационную опасность в условиях густой облачности и туманов - типичных погодных проявлений для арктических широт. После значительного сокращения объемов перевозок грузов по Северному морскому пути к концу 90-х, служба регулярной ледовой авиаразведки полностью прекратила свое существование, ведущую роль стали играть спутники дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и поставляемые ими данные о состоянии поверхности планеты в Арктике. Сложившаяся ситуация существенно не изменилась и на сегодняшний день: сменяются поколения искусственных спутников Земли (ИСЗ), совершенствуются методики обработки, приема и передачи тематической информации ДЗЗ, развиваются средства связи, в том числе и космические. Необходимо отметить, что задачи, связанные с исследованием ледового покрова Арктики, как материковых и островных участков, так и акваторий морей Северного Ледовитого океана, не только не утратили своей актуальности, но и значительно расширились. Это связано с увеличением геополитических интересов России и ее присутствия в арктическом регионе, активизацией проектно-изыскательских работ на нефтяных и газовых месторождениях Западной Арктики, появлением целевых программ и источников финансирования научно-исследовательской экспедиционной деятельности, проектам возрождения Северного морского пути на федеральном уровне. Активно развиваются не только методы непосредственного спутникового наблюдения за состоянием ледового покрова, но и методы активного изучения ледовых образований при помощи радиолокационного космического оборудования, а так же в рамках ежегодных комплексных судовых научно-исследовательских экспедиций и исследований с дрейфующих станций. 60 Секция №2 Научно-исследовательские экспедиции, ежегодно проводимые САФУ им. М.В. Ломоносова совместно с Архангельским региональным отделением РГО и ФГБУ «Северное УГМС» в рамках проекта «Арктический плавучий университет», так же имеют комплексный характер. В составе экспедиционных отрядов представлены специалисты различных научных направлений: гидрология, океанография, гидрохимия, метеорология, гляциология и география. Кроме научного направления, проект «Арктический плавучий университет» реализует и образовательные задачи для профильных направлений: специалисты читают лекционные и проводят учебнопрактические занятия для студентов, магистрантов и аспирантов, принявших участие в экспедиции. По окончании учебных занятий проводятся экзаменационные сессии, оценивается уровень практических знаний и навыков, приобретенных студентами за время экспедиционных вахт и полевых практик. Для осуществления беспрепятственной работы состава экспедиции, сбора проб и образцов научного материала, высадки полевых отрядов в запланированных зонах интереса, крайне необходима оперативная информация о состоянии ледового покрытия в этих районах, информация о волнении моря и прогностическая погодная информация. От своевременной обработки и доставки указанных данных зависит как научная результативность, так и безопасность личного состава экспедиции при проведении исследований запланированных регионов. Задачам безопасности пребывания научно-исследовательского судна (НИС) в районах с высокой сплоченностью ледового покрова и обеспечению безопасных высадок полевых групп, в том числе и в секторах со значительной припайной зоной, уделялось особое внимание, учитывая контингент экспедиционного отряда: более половины участников – студенты и аспиранты, не имеющие опыта реальных полевых практик в высоких широтах. Таким образом, система мониторинга ледовой обстановки на арктических территориях с одной стороны должна обеспечивать сбор и обработку возможно большего числа данных, полученных из различных источников информации: как общедоступных (NOAA, Terra-MODIS, LandSat8-OLI-TIRS, met.no), так и предоставляющих данные по предварительному заказу на коммерческой основе (Radarsat2-SAR); с другой стороны крайне важны механизмы оперативной доставки данных на борт НИС (VSAT, Iridium, Inmarsat), своевременная обработка принятой информации специалистом на борту, формирование на ее основе прогнозов и рекомендаций для планирования и уточнения маршрута экспедиционного рейса; определение точного местоположения судна в любой момент времени по сигналам современных спутниковых навигационных систем (ГЛОНАСС). АВТОНОМНЫЕ НЕОБИТАЕМЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОГО МОРСКОГО МОНИТОРИНГА Варюхин А.Н.1, Овдиенко М.А.1,2, Ткаченко В.В.2, Липатов И.И.1,2, Дикий С.В.1, Колчев С.А.2 1 Центральный аэрогидродинамический институт им. профессора Н.Е. Жуковского 2 Московский физико-технический институт (государственный университет) [email protected] За рубежом ведутся активные работы по создания автономных необитаемых подводных (АНПА) и надводных аппаратов для осуществления океанографических исследований, экологического мониторинга и других задач. Оснащённые разнообразной измерительной аппаратурой, объединённые в группу, используя 61 Секция №2 современные средства связи и навигации, эти аппараты способны в течение нескольких месяцев выполнять измерения и передавать их на наземный пункт сбора информации полностью в автономном режиме. Наибольший интерес представляют два типа АНПА, это так называемый «подводный планер» и «волновой планер». Подводный планер использует экономичный способ перемещения, планирую по наклонной траектории вниз или вверх путём изменения плавучести. Существующие образцы при массе 50 кг способны полностью в автономном режиме преодолевать расстояния в несколько тысяч километров, погружаясь на глубины до 1000м, и осуществляя измерения уровней электропроводности воды, температуры, содержания растворённых газов, различных химических веществ, радиации и других параметров. Волновой планер двигается вблизи поверхности воды и использует для перемещения энергию морского волнения и солнечную энергию для электропитания оборудования. Продолжительность его работы и дальность практически не ограничены. Лаборатория «Автономных систем» МФТИ совместно с отделением «Гидродинамика» ФГУП «ЦАГИ» занимаются исследованиями, посвящёнными разработке различных автономных надводных и подводных необитаемых аппаратов. В настоящее время изготовлен и проводятся испытания прототипа подводного планера (см. рисунок 1). Аппарат имеет длину 1200мм, размах крыльев 720мм, диаметр фюзеляжа 120мм, максимальная глубина погружения 100м. В носовой части подводного планера расположена балластная система поршневого типа. Используя её для создания отрицательной плавучести, подводный планер за счёт крыльев двигается вниз по наклонной траектории, при создании положительной плавучести он по наклонной траектории планирует вверх (см. рисунок 2). Такой способ перемещения более экономичен, по сравнению с использованием традиционного винтового движителя, обладает низким уровнем шума, не имеет вращающихся частей. Управление подводным планером осуществляется путём перемещения вдоль продольной оси и вращением вокруг продольной оси блока аккумуляторов. Рисунок 1 Испытания прототипа Рисунок 2 Схема принципа перемещения подводного планера в гидродинамическом подводного планера бассейне ФГУП «ЦАГИ» В подводном положении навигация осуществляется с помощью инерциальной системы, состоящей из гироскопа, акселерометра и магнитометра. При всплытии координаты уточняются с помощью GPS модуля. Радиосвязь с аппаратом осуществляется при нахождении его на поверхности воды с помощью радиомодема, работающего на частоте 433МГц на дистанциях до 1км, на больших расстояниях с помощью GPRS модуля. Рассматривается вариант установки модуля спутниковой связи Iridium. Определение глубины движения осуществляется с помощью датчика гидростатического давления. На внешней части корпуса установлен датчик 62 Секция №2 температуры воды. Все данные записываются во внутреннюю память и могут быть переданы на наземную станцию при сеансах связи. Скорость прототипа в испытаниях составила 0.4м/с. Представленный прототип подводного планера предназначен для отработки технологии проектирования, исследования динамики и отработки алгоритмов автономного управления и навигации. В настоящее время командой ведётся разработка полноценного АНПА типа «подводный планер», АНПА бионического типа. Разрабатывается автономный необитаемый надводный аппарат (АННА), использующий для перемещения в пространстве энергию морского волнения (проводятся испытания модели в опытовом бассейне ФГУП «ЦАГИ»). Также ведутся разработки скоростного беспилотного катера, предназначенного для транспортировки АНПА и сбора с них данных. Основной целью проводимых исследований является организация группового взаимодействия АНПА, АНПА и беспилотных летательных аппаратов для сбора разрозненной информации по пространству и времени. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРООПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ БЕЛОГО, БАРЕНЦЕВА И ГРЕНЛАНДСКОГО МОРЕЙ ПО ДАННЫМ ЭКСПЕДИЦИЙ «АРКТИЧЕСКИЙ ПЛАВУЧИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В 2013-2014 ГГ. Говорина И.А., Безгрешнов А.М., Иванов Б.В., Весман А.В., Соколов В.Т. Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт [email protected]; [email protected]; [email protected] Солнечное излучение, проникающее в верхние слои моря, нагревает поверхностный слой воды. Кроме влияния на температуру, видимая часть спектра излучения обуславливает освещенность и цвет морской воды, а также участвует в биологических и биохимических процессах, важнейшим из которых является фотосинтез. Летом 2013 г. (июнь-июль) и 2014 г. (июнь) в рамках программы «Арктический плавучий университет» (АПУ) были проведены гидрооптические измерения в акваториях Белого, Баренцева и Гренландского морей. В точках океанографических разрезов (более 200 станций) определялась относительная прозрачность и цвет морской воды с использованием стандартного белого диска Секки и шкалы цвета. Также проводилось послойное измерение ослабления фотосинтетически активной радиации (ФАР, 400-700 нм) с помощью фотометров Li-COR, регистрирующих поток излучения, поступающий к поверхности моря и проникающий на фиксированную глубину. Таким образом, для каждой географической точки измерений были получены данные о величине фотического слоя, относительной прозрачности и цвете воды. В соответствии с экспоненциальным законом ослабления излучения с глубиной, построены аппроксимации с достоверностью более 95% для профилей проникающей в толщу воды ФАР и рассчитаны коэффициенты ослабления радиации. В зависимости от величины коэффициента, относительной прозрачности и цвета проведено районирование по гидрооптическим показателям. Для описания особенностей распределения оптических характеристик в фотическом слое использованы данные гидрохимических исследований, проводившихся в течение рейса АПУ-2014 (июнь). На океанографическом разрезе в заливе Исфьорд архипелага Шпицберген дополнительно были отобраны пробы воды с поверхности, на половине глубины и нижней границе 63 Секция №2 видимости белого диска Секки для количественного определения взвешенных веществ и оценки их влияния на прозрачность вод фьорда. По результатам расчётов коэффициент ослабления фотосинтетически активной радиации в поверхностном слое Баренцева и Гренландского морей в точках проведения измерений не превышает 0,3 м-1. Для Белого моря он изменяется от 0,4 до 1 м-1, достигая значений 1-2 м-1 в заливах, где речной сток оказывает существенное влияние на прозрачность и цвет воды. Так, относительная прозрачность вод Баренцева моря, измеренная по белому диску, изменяется в широких пределах – от 5 до 40 м и более, цвет воды по стандартной шкале 2-7. Характерные цвета вод Белого моря 17-21, а относительная прозрачность не превышает 5,5 метров. РАЗРАБОТКА АТЛАСА И ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ «БЕЛОЕ МОРЕ И ВОДОСБОР» Филатов Н.Н. Институт водных проблем Севера Карельского научного центра РАН [email protected] На заседании Совета безопасности РФ рассматривались вопросы реализации программ промышленного, социально-экономического, инфраструктурного возрождения Арктической зоны Российской Федерации, на котором отмечался недостаток информации о ресурсах Арктической зоны в виде геоинформационных систем (ГИС), атласов и справочников. При этом за рубежом созданы ГИС, атласы, справочники с использованием информации по российской Арктике. Представлены обзор результатов собственных разработок баз данных и знаний, электронного атласа, геоинформационных и экспертных систем, обеспечивающих процессы формирования, ведения и представления данных по наличию и использованию ресурсов на примере Белого моря и его водосбора (Беломорья). Опыт создания подобных информационных систем может быть полезным для других регионов Арктической зоны, решения современных и перспективных задач освоения и охраны ресурсов Арктики. Для Белого моря, через водосбор которого проходит трасса ББК, имеется опыт разработки комплексных геоинформационных систем, создается электронный атлас, который можно использовать в качестве прототипа для других регионов Арктической зоны. Беломорье можно рассматривать как модель Арктики для калибрации и верификации разрабатываемых информационных систем, атласов, математических моделей для оценки изменений и прогноза влияния климатических изменений на экосистемы при разработки моделей социо-эколого-экономических систем, а также систем поддержки принятия управленческих решений. Актуальной задачей для Арктической зоны РФ является оценка ресурсов, изменений экосистем при активизации хозяйственной деятельности и климатических изменениях. Наиболее эффективным средством, используемым для принятия решений, решения разнообразных практических задач являются комплексные атласы. Для Белого моря и его водосбора в разное время было создано более 10 тематических атласов и справочных изданий, в которых изложены сведения о регионе и море: При создании нового атласа мы исходили из того, что основное его отличие от ранее изданных, в том, что в новом будет представлена комплексная эколого-социоэкономическая информация о море и его водосборе. Основная цель создания нового электронного атласа – многоцелевое, широкое и разнообразное его использование при 64 Секция №2 принятии управленческих решений, проектировании, разработке научных рекомендаций рационального использования, управления и охраны ресурсами моря, а также в решении научных и учебных задач. При создании атласа в первую очередь будут использоваться собственные данные ИВПС КарНЦ РАН, полученные ранее, а также сведения опубликованные коллегами в изданных атласах и обобщающих монографиях. В Атлас будут включены сведения об океанографических характеристиках, включая сведения по гидрологии, гидрохимии, гидробиологии, геологии моря, в, частности, карты-схемы течений, температуры воды, солености для разного комплекса гидрометеорологических условий, полученные не только по данным измерений, но и по результатам расчетов на математических моделях, созданных в ИВМ РАН и ААНИИ. По водосбору будут включены географические, геологические, климатические, о загрязнении, а также социо-экономические сведения, которые ранее не были представлены в других изданных атласах. При разработке прогностических данных будут использоваться расчеты на верифицированных моделях экосистемы моря. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СПУТНИКОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЛЕДОВОЙ ОБСТАНОВКИ В БЕЛОМ МОРЕ В ЦЕЛЯХ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОРЕПЛАВАНИЯ Евдокимова И.О., Трофимова М.А Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected] Ледовая обстановка на акватории Белого моря в течение зимней навигации (ноябрь-май) является весьма динамичной и постоянно изменяется в зависимости от ветровой ситуации и действия постоянных и периодических течений. Для регулярного слежения за перемещением морского дрейфующего льда в Белом море в целях обеспечения безопасного движения судов в условиях ледового плавания и выбора наиболее оптимального курса следования, в отделе речных и морских гидрологических прогнозов (ОРМГП) ФГБУ «Северное УГМС» используется целый ряд современных программ и программных комплексов. Одним из основных используемых программных продуктов в работе ОРМГП является приложение «ScanViewer», предназначенное для просмотра и обработки спутниковых изображений, принимаемых аппаратно-программным комплексом (АПК) «Алиса» производства ИТЦ «СканЭкс». Данный АПК осуществляет прием и обработку спутниковой информации с американского спутника NOAA. С помощью приложения «ScanViewer» специалист имеет возможность дешифрировать снимки ИСЗ путем выбора необходимой территории, в данном случае акватории Белого моря, геопривязки (нанесения координатной сетки), выбора цветовых каналов в зависимости от времени года и суток для анализа ледового покрова. Спутниковая информация, получаемая с помощью приложения «ScanViewer», дает возможность океанологам проследить весь ледовый цикл в период зимней навигации в Белом море, а именно начало ледообразования в открытых районах моря, площади распространения плавучих льдов, увеличение толщины и повышение возрастной градации плавучего льда, направление и интенсивность дрейфа льда, его распределение по акватории моря, зоны более и менее сплоченного льда, формирование прибрежных и заприпайных полыней, очищение моря от дрейфующего льда. Кроме того, в оперативной работе ОРМГП по мониторингу ледовой обстановки в Белом море используется специализированное Windows-приложение «MeteoGamma». 65 Секция №2 Программный комплекс MeteoGamma (ПК MeteoGamma) предназначен для обработки спутниковой цифровой информации HRPT радиометра AVHRR со спутников серии NOAA и METOP по тематикам гидрометеорологического мониторинга и мониторинга окружающей среды. ПК MeteoGamma позволяет просматривать файлы с исходной информацией, подготавливать данные для тематической обработки или для пополнения регионального архива - вырезка и сохранение фрагментов, проводить тематическую обработку фрагментов исходной информации, просматривать ранее полученные результаты тематической обработки, если таковые имеются. Информация о состоянии морского льда в Белом море предоставляется организациям и судоводителям не только в виде спутниковых снимков, но и в форме морских ледовых карт. При составлении ледовых карт по данным ИСЗ в ОРМГП используется технология оперативного картирования, созданная в ГУ «НИЦ Планета», которая интегрирована в многофункциональную программную систему «PlanetaMultiSat». Для составления ледовых карт с помощью данного ПО в качестве исходных данных используются спутниковые снимки серии NOAA по данным спектрометра AVHRR, принимаемые АПК «Алиса». Специальное программное обеспечение мониторинга и прогнозирования ледовой обстановки (СПО МПЛО), разработанное ООО «Центр инновационных технологий» и ОАО НПК «Рекод» предназначено для формирования векторных карт ледовой обстановки в соответствии с российскими и международными стандартами на основе обработки и анализа геопространственных материалов ДЗЗ, а также прогнозирования ледовой обстановки с учетом гидрометеорологической информации. Программный модуль обеспечивает предварительную обработку данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в автоматизированном режиме, изменяет и сохраняет географические характеристики данных ДЗЗ, используя различные географические проекции, преобразует снимки к единой проекции и системе координат WGS84 (долгота/широта). Исходными данными для работы с программным модулем являются данные со спутникового комплекса MODIS. Снимки отличаются высоким качеством съемки и имеют свободный доступ в сети Internet. Мониторинг ледовой обстановки в Белом море является важнейшей задачей для обеспечения безопасного мореплавания в период зимней навигации. Прогнозирование направления дрейфа, распределения плавучих льдов и составление оптимальных рекомендованных курсов следования в условиях ледового плавания имеет важные экономические значения, которые заключаются в сокращении времени прохождения судна по трассе, в во избежание простоев судов и их механических повреждений. Наблюдения и последующий выпуск прогнозов ледовой обстановки, рекомендаций по выбору маршрута движения судов осуществляются на основании дешифрирования снимков и составления ледовых карт, при помощи различных спутниковых систем и программных комплексов. 66 Секция №2 АНАЛИЗ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ И ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЙ, ВЛИЯЮЩИХ НА ПРОВЕДЕНИЕ ЛЕДОКОЛЬНЫХ РАБОТ ПО СПУСКУ ЛЬДА В ДЕЛЬТЕ р.СЕВЕРНАЯ ДВИНА ПРИ ПОДГОТОВКИ ПОРТА АРХАНГЕЛЬСК К БЕЗОПАСНОМУ ПРОПУСКУ ЛЕДОХОДА Скрипник Е.Н., Одоев Л.С. Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected]; [email protected] Заторы льда при ледоходе в устье Северной Двины неизбежны, не было ни одного ледохода в г. Архангельске без заторов в рукавах дельты, следовательно, уровень воды в Архангельске теоретически может достигнуть критической отметки 450 см и затопить большинство предприятий и поселков Исакогорского, Соломбальского округов, Приморского района, часть участков Октябрьского и Ломоносовского округов. Поздно выполненные работы по спуску льда на высоких уровнях и скоростях течения могут привести к движению на больших скоростях больших полей слабо разрушенного льда и вызвать формирование новых заторов и разрушение причалов. Задача ледокольных работ – предупреждение и снижение ущербов от ледохода, наводнений и негативного воздействия вод. Участок работы – устьевая часть реки Северная Двина. Весенний ледоход на реках Архангельской области проходит всегда очень бурно и сопровождается заторами льда. Заторы льда образуются на участках, где реки разбиваются на рукава и этим снижается пропускная способность основного русла, у мелей и у островов, где занесенные течением льдины оказываются центрами, вокруг которых может развиваться затор. Как правило, места, где на крупных реках случаются заторы льда, постоянны, поскольку появление их связано с морфометрическими характеристиками русел. В устьевой области р. Северная Двине заторы льда обычно возникают в рукавах Холмогорского разветвления русла и в рукавах дельты в черте г. Архангельск. В устьевой части реки высокие уровни при ледоходе наблюдались в 1953, 1956, 1961, 1966, 1972, 1985, 1999,2009 и 2010 годах. В эти годы уровень воды по Соломбальскому посту превышал 300 см, были затоплены районы Бакарица, Динамо, о. Краснофлотский, Левый берег, Кегостров, Соломбала, Хабарка и другие низинные районы города. Суровые, мягкие и средние по температурным условиям зимы отличаются, в частности, толщиной льда. Заторы отсутствуют в годы с мягкими зимами, но возникают в годы с затяжной мягкой весной (средняя температура за март-апрель выше нормы). Высокие стоково-заторные уровни наблюдаются в годы с суровыми зимами и холодными дружными веснами (средняя температура за март-апрель ниже нормы). Для того, чтобы снять предпосылки к образованию ледовых заторов, образованию на их фоне высокого половодья и затопления населенных пунктов и объектов экономики в черте г.Архангельск и в устьевой области, проводятся работы по вскрытию ледового покрова реки и спуску льда в море. Такие работы позволяют разбить лед на более мелкие поля и фракции, механически разрушить образовавшиеся зимние заторы и «зажоры», спустить все ледовые поля из акватории порта Архангельск и от г. Новодвинска до н.п. Вайново (0-54 км) в море, создав пространство чистой воды для приема ледохода из русла реки. Эффективность этих работ подтверждена не только научными исследованиями, но и данными Росгидромета. Главное, произошло убыстрение прохождения ледохода в черте города Архангельска на 1-2 суток, сокращение продолжительности густого ледохода в Архангельске примерно на 10 часов и уменьшение размеров полей льда, которые могут 67 Секция №2 разрушить причалы, мостовые переходы, объекты экономики по берегам реки, жилые дома и оказать негативное влияние на население. Учитывая особенности заторообразования в рукавах дельты Северной Двины, было установлено, что добиться понижения максимального уровня можно только с выполнением полного объема работ по вскрытию ледового покрова реки и спуску льда в Белое море, причем условия зимы на объем работ по спуску льда не влияют. Для спуска льда необходимо выполнение следующих условий: -уровни воды должны достигнуть значений, достаточных для прохождления ледоколов вверх в устьевую область с учетом их осадки; - течение в дельте р.Северная Двина должно перейти к одностороннему; - в вершине Двинского залива в Белом море не должно быть скопления льда; - необходима работа выносного ветра южной четверти и сохранение положительных температур воздуха. Однако условия для выполнения ледокольных работ складываются не всегда. Так, в 2005 г. условия для работы ледоколов до подхода ледохода к г.Архангельск не сложились, все перечисленные условия были отрицательными. Рисунок 1. Схема проведения ледокольных работ Рисунок 2. Схема проведения ледокольных работ 68 Секция №2 ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАРСКОГО МОРЯ: 100 ЛЕТ СПУСТЯ ПО СЛЕДАМ ЭКСПЕДИЦИИ БРУСИЛОВА (ИТОГИ ЭКСПЕДИЦИИ НА ЯХТЕ «АПОСТОЛ АНДРЕЙ») Обоимов А.П. Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected] Цель экспедиции – пройти маршрутом шхуны «Святой Анны», которая бесследно пропала во льдах Северного Ледовитого океана, а пребывая, на архипелаге Земля Франца-Иосифа, посетить памятные места знаменитых полярных путешественников и если повезет обнаружить артефакты вековой давности. Ведь именно сто лет назад на архипелаге погибла основная группа людей, покинувшая шхуну «Святая Анна». Из всего экипажа выжили двое: матрос Конрад и штурман Альбанов. С земли Франца-Иосифа их забрала другая полярная экспедиция - Георгия Седова. Об этом написано много книг и статей, но за целый век удалось приблизиться к разгадке гибели шхуны и экипажа только на йоту. В задачи входит проведение гидрометеорологических измерений по маршруту яхты для сравнения с данными экспедиции Брусилова (август 1913 г.), фото- и видеофиксация объектов культурного и морского наследия и наиболее интересных моментов экспедиции, а также подготовка отчетных материалов по итогам экспедиции. Также будет попытка обнаружения следов шхуны «Святая Анна» в районе островов Белой Земли (о-в Ева-Лив), по данным треков буев, установленных в апреле 2013 г. руководителем экспедиции «По следам двух капитанов» Олегом Проданом. Немаловажным было оценить и проверить прием сигналов спутниковых навигационных систем «ГЛОНАСС», установленной на яхте «Апостол Андрей» в высоких широтах (за 80-й параллелью). Попытка установления рекорда плавания под парусом в высоких широтах. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ КАРТ ЛЕДОВОЙ ОБСТАНОВКИ В ВЕКТОРНОМ ФОРМАТЕ В МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СРЕДЕ «PLANETAMULTISAT» Максимов А.А. Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета» [email protected] Морской ледяной покров чрезвычайно разнообразен, и для его описания используется целый комплекс параметров, таких как сплоченность, толщина (возраст), торосистость, разрушенность, размер ледяных полей, скорость и направление дрейфа и т.д. Получение достоверной, детальной и точной ледовой информации необходимо для обеспечения безопасности мореплавания, хозяйственной деятельности на шельфе арктических морей, проведения режимных и климатических исследований. В ФГБУ «НИЦ «Планета» совместно с Рязанским государственным радиотехническим университетом разработана технология оперативного картирования и изучения долговременных характеристик (мониторинга) ледяного покрова по спутниковым данным видимого, инфракрасного или микроволнового диапазонов, обеспечивающая обработку текущей и архивной спутниковой информации (многофункциональный программный комплекс «PlanetaMeteo»). Данная технология применяется в оперативном информационном обеспечении о состоянии ледяного 69 Секция №2 покрова на протяжении 15 лет. Основой её является сочетание автоматизированных и интерактивных процессов обработки информации с ИСЗ. В автоматизированном режиме осуществляется предварительная обработка спутниковых изображений, которая состоит из распаковки, геокодирования, калибровки, визуализации, трансформирования спутниковых данных в картографическую основу и создания многослойного растра. Этап тематической обработки заключается в интерактивном дешифрировании спутниковой информации (оконтуривание выделенных объектов, заливка цветом и штриховкой, нанесение условных обозначений ледовых объектов). В 2014 году данная технология была модернизирована, дополнена блоком формирования карт ледовой обстановки в векторном виде и реализована в новой программной среде «PlanetaMultiSat». Эта программная среда позволяет предоставлять потребителю карты ледовой обстановки в формате SIGRID-3. Векторный формат SIGRID-3 является основным международным средством представления и отображения ледовой информации, согласно требованиям Номенклатуры ВМО. При составлении ледовой карты в векторном виде специалист дешифровщик выполняет следующие основные операции: для каждой выделенной ледовой зоны создаётся отдельный SG-объект (полигон), производится его оконтуривание, после чего на диалоговой панели отображается информация о площади объекта и протяженности его периметра; кодируется информация в полигоне, которая включает в себя общую сплоченность, частные сплоченности, возрастные градации и формы льда; заносится кодируемая информация о цветовой заливке ледовой зоны, зависит от периода составления карты, в летнее время окрашивается по сплоченности или по возрасту (толщине) в зимний период. Также в новом блоке существует возможность автоматического перевода ледовой карты составленной в формате SIGRID-3 на российскую символику и в обратном порядке. На заключительном этапе создания ледовой карты происходит её сохранение в векторном формате SIGRID-3. Векторные форматы являются исходными форматами представления ледовой карты в цифровом виде. Преимущество заключается в том, что концепция ледовой карты предполагает представление информации о ледяном покрове по однородным ледовым зонам, имеющим полигональную типологию. Сохранённая в векторном виде карта ледовой обстановки содержит в себе географическую информацию о расположении границ ледовых зон, характеристиках этих зон и сведения о географической проекции, что в дальнейшем позволяет использовать эти данные в различных геоинформационных системах (ГИС). Соответственно, векторное представление ледовой карты в форме совокупности полигональных объектов обеспечивает сохранение результатов ледового анализа с минимальными потерями. Отработка технологии построения векторных карт ледовой обстановки производилась по спутниковым изображениям моря Лаптевых в период с января по февраль 2014 года, карты составлялись по возрастным характеристикам. Космическая информация по акватории Белого моря обрабатывалась в период таяния ледяного покрова, апрель 2014 года, ледовые карты составлялись по характеристикам сплоченности. Построенные в векторном формате карты ледовой обстановки в программной среде «PlanetaMultiSat» были интегрированы в геоинформационную систему ArcGis и имели хорошее соответствие с аналогичными картами Национального ледового центра США (NIC). 70 Секция №2 ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДАЛЬНОМЕРНОЙ НАВИГАЦИИ СТОХАСТИЧЕСКИМ МОДЕЛИРОВАНИЕМ Кисин Ю.К. [email protected] В докладе рассмотрены задачи дальномерной навигации определения координат объекта с оценкой точности при движении в небесах, на суше и на море. Измерения осуществляются в любых районах Земного шара: в Арктике, Антарктике и средних широтах. Пусть оцениваемый вектор размерности n функционально связан со случайным вектором измерений размерности m : (1) F ( ) В соответствии [1]: T (2) F F KX K , F где: K X , K – соответствующие ковариационные матрицы; – матрица частных производных от измеряемых параметров по оцениваемым параметрам. В задачах навигации при определении вектора размерности n по результатам измерений вектора размерности m универсальным подходом является применение метода наименьших квадратов, например, в соответствии с книгами [1– 2]. В данном случае точность решения автоматически определяется по ковариационной матрице, являющейся обратной к матрице системы нормальных уравнений. В работах [1– 2] приведены примеры, когда оцениваемые параметры определяются по конечным формулам по минимальному набору измеряемых параметров, при этом в явном виде нет функциональной связи вектора с вектором измерений по формуле вида (1) и в данном случае оценка точности навигации по формуле вида (2) не возможна. xˆ1 ˆ ... оценка опытной траектории навигационной задачи алгоритмом Пусть xˆ n по конечным формулам по измерениям вектора размерности m в соответствии с [1,2]. Для оценки точности решения навигационной задачи предлагается осуществлять стохастическое моделирование следующим образом. yˆ1 pac Вычисляется расчётный вектор измерений ˆ pac ... соответствующий yˆ m pac опытной оценки вектора ̂ . Моделируются серии измерений: 71 Секция №2 yi1 i ... , yij y ˆij pac ij y im (3) где i 1,..., N ser ; N ser – количество серий измерений; ij - помеха в i испытании по j координате. Моделирование измерений осуществляется добавлением к расчетным значениям измеряемых параметров случайных помех датчиком псевдослучайных чисел с нормальным законом распределения. Для каждой серии измерений i определяется по алгоритму конечных формул (оператор ) соответствующая опытная оценка i : : i i По сериям смоделированных опытных оценок осуществляется оценка средних квадратичных отклонений (СКО) координат решения навигационной задачи: ˆ j x N ser i 1 ij xˆ j 2 N ser 1 , (4) где ˆ j – оценка СКО j -той координаты траектории; j 1,..., n . Применение стохастического моделирования для оценки статистических характеристик точности, когда оцениваемые параметры определяются по конечным формулам по минимальному набору измеряемых параметров, является целесообразным. Список литературы 1. Жданюк Б.Ф. Основы статистической обработки траекторных измерений. – М.: Советское радио, 1978 – 384 с. 2. Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. и др. Под ред. Шебшаевича В.С. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. – М.: Радио и связь, 1993. – 408 с. МОНИТОРИНГ ДВИЖЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СУДОВ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ (АИС) Ковалева М.Н., Копосов С.Г., Шевцова С.В. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] Освоение Арктики и развитие Северного морского пути является одной из приоритетных задач развития РФ на сегодняшний день. Необходимость круглогодичного, эффективного и безопасного судоходства в этом регионе служит мощным стимулом к развитию технологий, направленных на обеспечение высокого уровня надежности транспортных решений в этом регионе. До последнего времени создание системы цифрового избирательного вызова считалось существенным достижением в области радиосвязи морской подвижной службы. Однако развитие глобальных навигационных спутниковых систем создало 72 Секция №2 предпосылки для применения на море новых технологий судовождения, существенно повышающих безопасность мореплавания и эффективность судоходства. Наиболее широкое распространение получила автоматическая идентификационная система (АИС), имеющая ряд существенных преимуществ перед системой цифрового избирательного вызова, а именно: большая информационная емкость каналов связи (в одном частотном канале в течение 1 минуты могут быть переданы более 2000 независимых сообщений); больший состав передаваемой информации, которая включает в себя все необходимые судовые данные (статистические, динамические, рейсовые, а также сообщения безопасности); возможность представления данных на дисплее в виде высокоинформативных символов. Передовые космические технологии, включая АИС, безусловно, будут значимым фактором социально-экономического развития арктического региона. Для труднодоступных и малонаселенных северных территорий особую актуальность приобретают технологии обеспечения связи, навигации, гидрометеорологического сопровождения, мониторинга природно-ресурсных процессов, задачи изучения окружающей среды. При этом для заполярных территорий предоставление космических услуг имеет существенную специфику, связанную, в частности, с ограничениями по доступу к ресурсам космического сегмента на геостационарных орбитах. АИС – это система обмена данными между наземными судоходными службами и кораблями посредством радиоволн УКВ диапазона. Основной задачей АИС является предупреждение столкновений судов. Несмотря на то, что система схожа по принципу действия с судовым радаром, она имеет более широкий спектр применения: позволяет передавать детализированную информацию не только о местонахождении судна, но и о его курсе, габаритах, скорости, идентификационном номере, пункте назначения. Радиус распространения сигналов АИС вдоль поверхности Земли может достигать 74 километров. Способность радиоволн УКВ диапазона преодолевать невысокие препятствия вроде островов превосходит возможности радаров. Вверх сигналы могут распространяться до нескольких сотен километров. Благодаря этому свойству реализуется возможность принимать сигналы АИС космическими аппаратами на низкой околоземной орбите. МНОГОЛЕТНЯЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОД, ОМЫВАЮЩИХ АРХИПЕЛАГ ШПИЦБЕРГЕН Весман А.В.1,3, Иванов Б.В.1,2 1 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт, 2 Санкт-Петербургский государственный университет, 3 Научный фонд «Международный центр по окружающей среде и дистанционному зондированию имени Нансена» [email protected]; [email protected] Арктика – регион, где наблюдаемое современное потепление климата наиболее заметно. Потепление в Арктике обусловлено как крупномасштабным взаимодействием океана и атмосферы, так и адвекцией тепла океаническими течениями. Пролив Фрама является единственным глубоководным проливом между Североевропейским бассейном и центральными районами Арктики. Здесь происходит основной тепло - и солеобмен между указанными акваториями. Таким образом, океанографический режим акваторий в районе распространения Западно-Шпицбергенского (ЗШТ) и Прибрежного 73 Секция №2 течений (ПТ), основных океанических потоков, двигающихся на север, как собственно в проливе Фрама, так и на шельфе архипелага Шпицберген, является значимым показателями изменений климатического сигнала, распространяющегося в Арктический бассейн (АБ) по средствам атлантических вод (АВ). Нами было проведено исследование с целью получения объективных оценок океанографического режима вод ЗШТ, ПТ и Восточно-Шпицбергенского течений (ВШТ) и выявления количественных связей между ними. Основным инструментом исследования являлась база данных Северных морей, разработанная в отделе взаимодействия океана и атмосферы ГНЦ ААНИИ. Она объединяет данные по Североевропейскому бассейну (Норвежское, Гренландское, Баренцево моря), полученные из всех доступных источников. Большая часть из них поступила из ICES (International Counsel Exploration of the Sea) и IMR (Institute of the Marine Research), а также из Госфондов ГНЦ ААНИИ и ВНИИГМИМЦД (Кораблев и др., 2010). Были выбраны наиболее репрезентативные и максимально обеспеченные данными точки в районе выше указанных течений. Рассматривался интервал времени, начиная с 50-х годов XX века по настоящее время (наиболее обеспеченные и однородные ряды данных для расчета среднегодовых величин). Для ЗШТ были выбраны следующие точки: у южной оконечности Шпицбергена, напротив залива Бельсунн, напротив Ис-фьорда и у северной оконечности Шпицбергена. В районе ПТ: у южной оконечности Шпицбергена, напротив зал. Бельсунн, напротив Исфьорда и напротив земли Принца Карла. Дополнительно были выбраны точки в районе течения Южного мыса (ТЮМ) и ВШТ. Для каждой точки были построены диаграммы временной изменчивости температуры и солености. Для получения осредненных оценок использовался метод «точечного кригинга» (Кораблев и др., 2010). При анализе полученных распределений для района ЗШТ были обнаружены периодические повышения температуры, приходящиеся на начало 60-х, середину 70-х и период 19902009 гг. В 60-х - 70-х годах температура поверхностного слоя (0-100 м) повышалась на 1-2 градуса относительного среднего для всего интервала исследований. Отмечается заглубление изотермы 3,5° до глубины 200 м. Для периода 1990-2010 гг. отмеченные повышения температуры становятся более длительными и интенсивными. Так, если температура поверхностного слоя в 60-е годы повышалась до 4,5-5°С, то в начале 2000х годов она достигла 6-6,5°С. Аналогичные, но менее интенсивные (порядка 11,5градуса), периодические изменения температуры зафиксированы и в районе ПТ. При анализе изменчивости температуры воды в различных слоях ЗШТ (100-200 и 200-300 м) для всех исследуемых точек были выявлены положительные тренды, что можно расценить как увеличение поступления теплых АВ в АБ через пролив Фрама. Для оценки количественных связей между колебаниями температуры в различных течениях (в различных слоях) были рассчитаны коэффициенты взаимной корреляции полученных рядов данных. Для данной длины ряда (≈50 лет) значения коэффициентов значимы при r > 0.3. Самые высокие оценки коэффициентов корреляции (0,66-0,93) были получены для рядов, характеризующих слои 100-200 и 200-300 м для всех точек, расположенных вдоль стрежня ЗШТ от 77о до 80о с.ш. Также тесная связь прослеживается между слоями 100-200 м в районе ЗШТ и ПТ (0,32-0,63), тогда как коэффициенты корреляции, характеризующие связь колебаний температуры в слое 200300 м для этих же течений, оказались ниже (0,31-0,47). Связь между колебаниями температуры воды в районе ТЮМ и ЗШТ не выявлена. С другой стороны, между колебаниями температуры в районе ТЮМ и ПТ существует значимая связь на уровне (0,43-0,58). Также в наших исследованиях большое внимание уделялось поиску связей между процессами, происходящими в океане и в атмосфере. Для оценки влияния атмосферы были использованы атмосферные индексы, которые, по-нашему мнению, 74 Секция №2 могут лучше других иллюстрировать связь атмосферной и океанической циркуляциями в районе исследований. Такими индексами являются: NAO, AO, индексы меридионального и зонального переноса. Были рассчитаны коэффициенты корреляции между значениями указанных индексов и средними значениями температуры в различных участках ЗШТ и ПТ. Значимые коэффициенты корреляции (r > 0.34) были получены между большинством выбранных точек в районе ЗШТ и всеми выбранными атмосферными индексами. Между точками в районе ПТ и атмосферными индексами значимой связи выявлено не было. Выполненные нами исследования показали, что в проливе Фрама в течение последних 50 лет наблюдается устойчивое повышение температуры воды в основных течениях, двигающихся на север. В районе ЗШТ и ПТ наблюдаются периодические увеличения значений температуры, причем продолжительность этих периодов в последнее время растет. Причина этих явлений, по-видимому, кроется в естественных колебаниях климата, однако их физические механизмы еще предстоит выяснить. Работа выполнена в рамках плановой тематики ЦНТП Росгидромета (раздел 1.5.3.3) при поддержке грантов РФФИ 12-05-00780, 14-05-10065 и совместного проекта между Арктическим университетом Норвегии (г. Тромсе) и СанктПетербургским государственным университетом «Океанографический режим фьордов Шпицбергена на примере заливов Грен-фьорд и Билле-фьорд». Список литературы: 1. Кораблев А.А., Пнюшков А.В., Смирнов А.В. Создание океанографической базы данных для мониторинга климата в Североевропейском бассейне Арктики. Труды ААНИИ, 2010, т.447. КОМПЛЕКС АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ ДЛЯ ПИТАНИЯ УСТРОЙСТВ СВЯЗИ В АРКТИКЕ Белугин А.В1., Коробицын Д.А.1, Лагунов А.Ю.1, Суровцев А.Н1., Главатских В.И.2, Данилочкин П.Д.2 1 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова 2 ФГУП «Космическая связь» [email protected] Миссия САФУ - формирование и развитие конкурентоспособного человеческого капитала в Северо-Западном федеральном округе на основе создания и реализации инновационных услуг и разработок с учетом перспектив развития Севера России и Арктики. Для реализации этой миссии в САФУ имеется высококвалифицированные специалисты, высокотехнологичное оборудование, умение внедрять новые разработки в производство и добиваться необходимого результата. Именно САФУ правительством РФ поручено проведение комплексных научных исследований в Арктике. В настоящее время в Российской Федерации приоритетным направлением является энергопользование и энергосбережение. Арктика имеет исключительно важное военно-стратегическое значение для России. Одной из фундаментальных проблем, состоящих перед человечеством, является энергетическая проблема. В настоящее время основными источниками энергии являются уголь, нефть и газ. Длительное время традиционными для Арктической зоны источниками электроэнергии являлись бензиновые и дизельные электрогенераторы. Для их работы необходим регулярный завоз топлива и обслуживание. Кроме того, в результате этой 75 Секция №2 деятельности оказывается значительное негативное влияние на экологию островов Северного Ледовитого Океана: загрязнение выхлопными газами, разливом топлива на поверхность почвы, уничтожение растительного покрова при перевозке топлива, накопление тары (бочек). Для освоения Арктики необходимо обеспечение полярников надежной качественной связью: спутниковый комплекс, маршрутизатор, беспроводная сеть. Мощность, необходимая для питания аппаратуры, должна быть не менее 180W. Для питания аппаратуры связи и компьютерной сети необходимо обеспечение стабильным электропитанием. Одно из возможных решений данной проблемы — использование альтернативных источников электроэнергии (солнечные батареи, ветрогенераторы, аккумуляторы). Нами был спроектирован комплекс альтернативной энергетики. В состав энергетического блока входят: инвертор MUST EP 3000 2024, 4 необслуживаемых аккумуляторных батареи CHALLENGER G 12-200H, ветрогенератор WH200-20-24 ВГ Whisper 200, солнечный модуль FSM 300 контроллер заряда Morningstar TS-MPPT-60. Были произведены предварительные расчеты процессов заряда и разряда аккумуляторов в различных погодных условиях. Теоретические расчеты показали возможность стабильной работы систем ы в условиях Арктики. Система использования альтернативной энергии была доставлена в опорный пункт ФГБУ «Национальный парк «Русская Арктика» (м. Желания о. Северный (архипелаг Новая Земля)). После запуска системы в работу сбор данных производился дистанционно с использованием спутникового канала связи, предоставленного ФГУП «Космическая связь». После проведенных испытаний можно сделать вывод, что в условиях северных широт использование горизонтальных ветрогенераторов может быть нерационально вследствие их неустойчивости к порывистому ветру. Мы предлагаем использовать вертикальные ветрогенераторы. В летний период ветрогенераторы вырабатывают заявленную мощность. Солнечные панели в летнее время работали стабильно, вырабатывая 50% заявленной мощности. Хорошо прослеживается зависимость вырабатываемой ими мощности от времени суток. Пиковые показатели мощности приходятся на период 8-12 часов дня. Мощность, вырабатываемая солнечными панелями, напрямую зависит от облачности. При сильной облачности мощность падает на 30-50%. Однако, в эти моменты система начинает потреблять энергию, запасенную в аккумуляторных батареях. Таким образом, работоспособность системы не нарушается. В условиях Арктики более надежно работают солнечные панели. Можно рекомендовать установку солнечных панелей в период полярного дня. В период полярной ночи лучше использовать ветрогенераторы. Созданный комплекс в полном объеме позволяет питать электроэнергией установку спутниковой связи в Арктике. Требуемая мощность в размере 180W для питания аппаратуры связи установкой была обеспечена. Снятые при испытании показания мощности отличаются от расчетных не более чем на 20%. Разработанная программа мониторинга controller Tristar-60 MPPT обеспечивала оперативной информацией в дистанционном режиме. Данные записывались в базу данных. Это позволило производить анализ показаний на весь период наблюдений. 76 Секция №2 УВЕЛИЧЕНИЕ СЛУЧАЕВ ИСТОЩЕНИЯ РТУТИ В ЗИМНИЕ СЕЗОНЫ ВО ВРЕМЯ ДОЛГОВРЕМЕННОГО МОНИТОРИНГА ЭЛЕМЕНТАРНОЙ РТУТИ В РОССИЙСКОЙ АРКТИКЕ Панкратов Ф.Ф.1, Махура А.Г.2, Попов В.Н.1, Кац О.В.3 1 ИПМ «НПО»Тайфун» Росгидромет 2 Danish Meteorological Institute, DMI, Lyngbyvej 100, DK-2100, Copenhagen, Denmark. 3 B-Service Ltd, Chief Information Officer (CIO) [email protected] Ртуть – один из наиболее токсичных тяжелых металлов, загрязнение которыми представляет серьезную угрозу для природной среды Арктики. Атмосферный перенос в высокоширотную область полярных регионов является основным каналом поступления ртути из средних и южных широт, где источниками ртути могут быть как антропогенные, так и природные объекты. Вторым по величине каналом поступления ртути в Арктику являются реки бассейна Северного Ледовитого океана. Обладая уникальными свойствами, ртуть способна перемещаться на большие расстояния, осаждаться на подстилающую поверхность и трансформироваться в более токсичные соединения. В дальнейшем это приводит к накоплению ртути в различных Арктических экосистемах. В 1995 г. на полярной станции «Алерт» (Канада) был зафиксирован эффект «истощения» атмосферной ртути в воздухе (AMDEs - Atmospheric Mercury Depletion Events). Это событие, когда в весенний период времени происходит резкое уменьшение концентрации ртути (< 1 нг/м3) в приземном слое атмосферы. Подобные явления были зафиксированы и на полярной станции «Амдерма». Этот процесс является основным фактором стока ртути из атмосферы, что приводит к интенсивному осаждению ртути на поверхность снега и льда в прибрежной зоне арктических морей. Впервые в практике мониторинга тяжелых металлов в российской Арктике (12-летний период наблюдений, начиная с 2001 г.) на полярной станции «Амдерма» для получения уникальных данных динамики элементарной газообразной ртути был применен аналитический комплекс на базе ртутного анализатора “Tekran 2537A”. Измерения проводились в трех точках на разных расстояниях (от 8.9 до 0.2 км) от побережья Карского моря (рис. 1). Рис. 1. Места установки анализатора за весь период наблюдения 2001–2013 г.г. Если учесть что события AMDEs регистрируются, как правило, в весенне-летние сезоны то, начиная с декабря 2010 г. подобные явления были зафиксированы в зимние сезоны. В зимний период времени отсутствует прямое солнечное излучение, в связи с этим (в графическом представлении) склонение солнца над горизонтом имеет отрицательное значение. С середины января начинает увеличиваться продолжительность дня, но солнечной энергии недостаточно для активизации фотохимических реакций т.к. доминирует рассеянная, а не прямая солнечная радиация. Однако в это время были зарегистрированы случаи истощения ртути и максимальное 77 Секция №2 количество зафиксировано в январе 2011 г. (18 случаев, наибольшая продолжительность – 46 час). В последнее время происходит рост значений температуры и относительной влажности в приземном слое атмосферы Арктики, а так же отмечается отсутствие ледового покрова в прибрежной полосе Карского моря в зимние месяцы. Именно этот фактор может приводить к интенсивному осаждению различных форм ртути на подстилающую поверхность, так как скорость сухого осаждения над водной поверхностью всегда выше, чем над сушей. Диффузионные и турбулентные процессы в приземном слое атмосферы способствуют интенсивному стоку ртути из приземного слоя атмосферы, особенно в зимние сезоны. Данное предположение подтверждает расчет относительных вкладов повышенных, средних и пониженных значений ЭГР, приведеных на рис. 2. В весенние сезоны, для пониженных значений концентраций было зафиксировано двух кратное увеличение, с 21,3% до 40,4%. Отмечается интенсивный рост пониженных значений концентраций ЭГР в зимние сезоны. Для периода мониторинга с июня 2010 г. по октябрь 2013 г., рост этих значений составил 26,9%, что в 10 раз больше по сравнению с аналогичными зимними сезонами в 2005–2010 г.г., и почти в 100 раз превышает аналогичный показатель для зимы 2001–2004 г.г. (рис. 2). Рис. 2. Соотношение вкладов значений концентрации ЭГР в приземном слое атмосферы; повышенные значения: > 1,8 нг/м3 (красный сектор), средние значения: 1,0–1,8 нг/м3 (зеленый сектор), пониженные значения концентрации: <1,0 нг/м3 (синий сектор). Данный факт указывает на то, что возле береговой черты Карского моря резко возрастает интенсивность процессов истощения атомосферной ртути особенно в зимние сезоны но при этом не фиксируются повышенные значения концентрации ЭГР. Анализ полученных эксперементальных данных показал, что для двух периодов мониторинга (с 2005 по 2009 г. и с 2009 по 2013 г.) наблюдется устойчивая тенденция к понижению концентрации ЭГР (рис. 2), особенно в весенние и зимние сезоны. 78 Секция №2 ЗОНДИРОВАНИЕ ВЫСОКОШИРОТНОЙ ИОНОСФЕРЫ С ЛЕДОКОЛОВ Тертышников А.В. ФГБУ ИПГ [email protected] Актуальность исследований высокоширотной ионосферы обусловлена малой изученностью морфологии ее аномалий, необходимостью данных о состоянии ионосферы для наиболее дешевого способа передачи информации на большие расстояния – радиосвязи. Береговых станций зондирования ионосферы мало. Установка ионозондов на морских судах является уникальным проектом. Модели ионосферы для высоких широт требуют валидации. В том числе, существующие и используемые в оперативной практике РОСГИДРОМЕТА. Данные зондирования ионосферы и магнитного поля Земли используются при мониторинге космической погоды, обеспечении безопасности коммуникационных и транспортных систем, нефтегазового комплекса, электрических генерирующих и передающих компаний. Основой сети наблюдений за ионосферой в Российской Арктической зоне являются ионозонды вертикального и наклонного зондирования. Активно развивается радиотомографическая сеть зондирования ионосферы на базе стационарных навигационных приемников сигналов глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS, космический сегмент мониторинга состояния околоземного космического пространства над российской Арктикой (проекты «МЕТЕОР», «Электро», «Ионозонд», «Арктика-М» и др.). Система наземных станций зондирования высокоширотной ионосферы может быть дополнена подвижными пунктами с навигационными приемниками сигналов КА ГЛОНАСС/GPS/Galileo и геостационарных КА. Предложен и обоснован эксперимент по зондированию высокоширотной ионосферы с морских судов по сигналам КА ГНСС. Представлены результаты реализации эксперимента вдоль Северного морского пути. INTEGRATED ASSESSMENT MODELLING OF GLOBAL IMPACTS OF SHRINKING ARCTIC SEA ICE Kovalevsky D.V.1,2,3, Hasselmann K.4,5 1 Nansen International Environmental and Remote Sensing Centre, Russia 2 Saint Petersburg State University, Russia 3 Nansen Environmental and Remote Sensing Center, Norway 4 Max Planck Institute for Meteorology, Germany 5 Global Climate Forum, Germany It is well known that on-going global climate change is amplified in the Arctic region, and regional climate changes in the Arctic are projected to induce far-reaching economic impacts going well beyond high northern latitudes and affecting the global economy. With potentially easier access to its abundant hydrocarbon resources under projected conditions of shrinking sea ice, the Arctic may there be expected to substantially affect future global energy markets. The dynamics of the coupled climate–socioeconomic system and its possible futures can be explored by Integrated Assessment models (IAMs). To assess the potential impacts of shrinking arctic sea ice on global energy markets, we develop an actor-based system 79 Секция №2 dynamics IAM tailored to explore the effects of exhaustibility of fossil fuel resources (in the Arctic and globally). The model includes a positive nonlinear feedback through which global warming and shrinking sea ice in the Arctic leads to an intensification of the offshore extraction of hydrocarbons, thereby enhancing global warming even further. One of the objectives of this modelling study is to explore the strength and the dynamic performance of this positive feedback, and the manner in which the feedback amplifies various uncertainties in the system under study. The presented research has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme under Grant Agreement No. 308601 (COMPLEX) and was included in the Integrated Research Plan of EU FP7 EuRuCAS Supporting Action (Grant Agreement No. 295068). ОЦЕНКА МЕЖГОДОВЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ЛЕДОВОЙ ОБСТАНОВКИ В ПРОЛИВЕ НЕВЕЛЬСКОГО ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВОГО МОНИТОРИНГА Васильев А. А., Волгутов Р.В. Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета» [email protected] Пролив Невельского расположен между материковой Евразией и островом Сахалин и соединяет воды Татарского пролива с Амурским лиманом. Общая длина пролива примерно 56 километров, минимальная ширина 7,3 километров расположена между мысом Лазарева на материке и мысом Погиби на острове Сахалин, а максимальная глубина на фарватере до 7,2 метров. В 90-е годы прошлого столетия в ФГБУ «НИЦ «Планета» был выполнен проект “Исследование характеристик морского льда в районе проектируемого мостового перехода “мыс Невельского – мыс Лах” на основе анализа многолетних рядов спутниковых, авиационных и наземных данных”. В данном проекте был проведен анализ ледовой обстановки в проливе Невельского на основе использования многолетних рядов спутниковых и авиационных данных, а также наземных наблюдений. При этом основным видом информационного обеспечения в проливе Невельского были архивные спутниковые данные, позволяющие единовременно охватывать космической съемкой всю территорию пролива. В частности, использовались архивные данные спутниковых наблюдений со сканеров высокого (МСУ-Э) и среднего (МСУ-СК) разрешения ИСЗ “Ресурс-О1” №2 (Космос-1939), а также среднего (МСУ-С) разрешения ИСЗ “Океан-О1” № 1-6, регулярно проводившиеся в зимний период над проливом Невельского с 1985 по 1992 гг. В работе использовались данные ледовых авиаразведок, проводимых в проливе Невельского за 23 года: в 1956-1957 гг., 1963-1967 гг. и 1974-1989 гг. Материалы авиационных наблюдений были взяты из архива Гидрометцентра России. На основе данных, полученных за 23-летний период была составлена сводная таблица которая содержит основные характеристики льда, определяемые по данным авиаразведок. В данной таблице ледовые характеристики систематизированы в пространстве (западная, центральная и восточная части северного и южного створов) и во времени (по декадам ледового периода). Кроме того, в таблице кроме возраста, сплоченности и форм льда приводятся данные о его торосистости, заснеженности и разрушенности. Были использованы данные наземных наблюдений, проводимых на гидрометеорологических станциях Погиби и Лазарев, а также станции Джаорэ, 80 Секция №2 расположенной севернее пролива Невельского. Данные о температуре воздуха, скорости и направлении ветра за 1985-1996 гг. (около 30000 значений по каждому параметру) были взяты из архива ВНИИГМИ-МЦД). Данные о толщине припайного льда на гидрометеорологических станциях Погиби (за 1953-1954, 1961-1972 и 1982 г.) и Лазарев (за 1971-1988 гг.) были взяты из архива Гидрометцентра России, также систематизированы, по ним построены графики и розы ветров. Для каждой декады ледового периода выбиралась ситуации максимального и минимального распространения льда в проливе Невельского, по которым были построены тематические карты-схемы ледовой обстановки по данным МСУ-С и МСУСК. В связи с тем, что увеличение разрешающей способности спутниковой информации приводит к проявлению детализации и усложнению структуры ледяных полей, увеличивается вероятность появления ошибок при проведении интерактивного дешифрирования. Для снижения вероятности ошибок операторов на первом этапе проводилась тематическая обработка с использованием объективных методов автоматизированной классификации (кластерный анализ, метод К-средних). При этом каждый выделенный объект соответствовал только одной возрастной категории морского льда. На втором этапе, с учетом анализа статистик выделенных классов и карт ледовой обстановки, полученных в предшествующий период, проводилась обработка на основе субъективных методов интерактивного дешифрирования. В результате данной процедуры производилось объединение (укрупнение) выделенных классов в объекты тематической карты, в которой каждый объект может состоять из нескольких видов льда, различающихся по возрастному составу, сплоченности и формам льда. Тематические карты ледовой обстановки являлись исходной информацией для проведения статистического анализа пространственно-временной изменчивости ледовых параметров в проливе Невельского. Анализ рядов данных спутниковых наблюдений позволил выявить случаи появления больших и обширных ледяных полей в районе южного створа пролива Невельского, представляющих наибольшую опасность для проведения строительных работ. Снижение опасности от встречи с формами льда больших размеров можно достичь искусственно, уменьшая их размеры. Поскольку преобладающими возрастами больших форм льда являются серые и серо-белые льды, то для их разрушения, по нашему мнению, достаточно иметь в наличии портовый ледокол [“Исследование характеристик морского льда в районе проектируемого мостового перехода “мыс Невельского – мыс Лах” на основе анализа многолетних рядов спутниковых, авиационных и наземных данных”]. С 2000 года по настоящее время эта работа была продолжена. Для построения карт ледовой обстановки использовались данные видимого диапазона спектрорадиометра MODIS спутников TERRA и AQUA (ширина обзора 2330 км, приведенное пространственное разрешение 250 м.). Использовалась технология построения карт ледовой обстановки с помощью программного комплекса “Planeta Meteo”, разработанная в ФГБУ «НИЦ «Планета». В технологии воплощено сочетание автоматизированных и интерактивных процессов. В автоматизированном режиме осуществляется предварительная обработка спутниковых изображений (географическая привязка, трансформирование космических изображений в сформированные заранее картографические основы, составление обзорных монтажей и др.). В интерактивном режиме проводится дешифрирование на космических снимках ледовых параметров (возраст, сплоченность, формы льда, обобщенные характеристики и др.) и их представление на карте в соответствие с требованиями ВМО. 81 Секция №2 Обработка спутниковых данных включает в себя такие процедуры как, формирование картографической основы по любой акватории Охотского моря, в том числе и акватории пролива Невельского (с заданием типа проекции, разрешения, подбора размера шрифта, нанесением векторной карты и др.). Далее проводится трансформирование спутниковых карт-основы по опорным точкам с уточнением совместимости спутникового изображения и улучшение визуальных качеств изображения (яркостная корреляция). В результате формируется многослойный растр изображений, включающий в себя карт-основу в заданной проекции, трансформированное спутниковое изображение за текущий срок и спутниковые изображения за предыдущие сроки в том числе с других космических аппаратов и других спектральных диапазонов (видимые, инфракрасные и микроволновые), трансформированные в эту же карт-основу. На завершающем этапе технологии обработки спутниковых данных (тематической интерпретации параметров ледяного покрова) производится процедура интерактивного дешифрирования. При этом выполняются следующие операции: оконтуривание ледяных образований на космическом изображении; цветовая заливка и штриховка оконтуренных объектов; нанесение условных обозначений (возраст, сплоченность, формы льда, обобщенные характеристики и др.) для каждого выделенного объекта, формирование легенды с учетом особенностей каждой картысхемы. Данная процедура по-прежнему осуществляется вручную специалистом дешифровщиком; точность и достоверность карт ледовой обстановки зависит от опыта дешифровщика. Необходимость использования визуального анализа при построении карт ледовой обстановки связано с учетом больших объемов практических и экспертных знаний, не поддающихся формализации, таких как: анализа климатической изменчивости характеристик ледяного покрова на данной акватории; анализа ледовой обстановки, полученной на основе данных космической съемки в предшествующий и исследуемый период; анализа гидрометеорологической ситуации; опыта специалиста дешифровщика при определении границы между элементами карты ледовой обстановки (каждый элемент карты может содержать лед разной сплоченности, различных возрастных градаций и форм). По данной технологии были построены карты ледовой обстановки в проливе Невельского за каждую декаду ледового периода 2000-2013 гг (рис.1). В настоящее время осуществляется работа по получению достоверной, детальной и точной информации, которая необходима для обеспечения кратковременных и длительных отклонений ледовитости в акватории пролива Невельского, а также обеспечения безопасности мореплавания, хозяйственной деятельности и режимных и климатических исследований в этом районе. 82 Секция №2 Рис. 1. Карта-схема ледовой обстановки на юге Охотского, севере Японского морей и проливе Невельского 83 Секция №2 ТЕХНОЛОГИИ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ Алешко Р.А., Гурьев А.Т., Шошина К.В., Щеников В.С. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected];[email protected];[email protected];[email protected] В современном мире одним из основных источников получения актуальной информации о территории являются данные дистанционного зондирования (ДДЗ). Основная задача ведения регулярного мониторинга и управления состоит в создании эффективной системы непрерывного обновления информации об объекте исследования. Авторами предлагаются технологии получения и обновления данных о территории на примере исследования таежных лесов Европейского Севера России с использованием комплексной тематической обработки данных спутниковой и аэрофотосъемки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Научным коллективом разработана информационная система управления лесными территориями НордГИС/Лес, включающая инструменты ведения пространственной и атрибутивной информации, а также модуль обновления данных на основе ДДЗ. В частности, в процессе работы используются данные спутниковой съемки среднего пространственного разрешения и данные детальной съемки с БПЛА. Спутниковые снимки дают возможность общей оценки состояния исследуемой лесной территории, определить участки, где произошли наибольшие изменения за определенный период времени, спланировать работы по более детальному исследованию растительных сообществ. В ходе исследования авторами разработаны методики автоматизированного тематического дешифрирования спутниковых снимков на основе подробного структурного исследования предметной области и использования классификатора на основе обучаемых нейронных сетей. В исследовании применялись многоспектральные снимки, на основе которых проводилась оценка изобразительных свойств различных параметров лесных насаждений, оценивалась информативность используемых спектральных каналов. Выделялись зависимости между таксационными параметрами лесных насаждений и отражательными свойствами объектов на снимке. На основе выделенных зависимостей производилось обучение алгоритма и классификация изображения. При обработке данных спутниковой съемки разрешения получаемых снимков зачастую недостаточно для идентификации отдельных деревьев и проведения покронового анализа таежных лесов. Поэтому для проведения подобного рода исследования авторами предлагается использование данных с БПЛА. На основе полученных аэроснимков разработаны методики покронового анализа изображений с выделением отдельных деревьев и кроновых комплексов. В данном анализе использовался метод выделения локальных максимумов на изображении (вершин крон деревьев), затем применялся метод водораздела для идентификации границ крон деревьев. Затем проводилась автоматическая векторизация полученных контуров и классификация каждого выделенного контура. Обе методики автоматизированного тематического дешифрирования интегрируются в качестве модулей в информационную систему и применяются для обновления информации о лесных ресурсах. Исследование выполняется при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, проекты № 14-07-31076, 14-07-98801. 84 Секция №2 Ссылки на источники: 1. Тематическая обработка спутниковых снимков лесных территорий на основе структурных моделей: монография / А.Т. Гурьев, Р.А. Алешко, С.В. Торхов, Д.В. Трубин; Сев. (Артич.) федер. ун-т. – Архангельск: ИПЦ САФУ, 2013. – 164 с. 2. Алешко Р.А., Гурьев А.Т. Структурное моделирование взаимосвязей дешифровочных признаков спутниковых снимков и таксационных параметров лесных насаждений — Труды СПИИРАН. Вып. 29 (2013). С. 180–189. 3. Алешко Р.А., Гурьев А.Т. Методика тематического дешифрирования спутниковых снимков лесных территорий на основе структурных моделей //Известия Вузов. Приборостроение. 2013. Т.56. №7. С. 76–77. 4. Алешко Р.А., Гурьев А.Т. Методика тематического дешифрирования аэрокосмических снимков таежных лесов с использованием методов системного анализа // Вестник Северного (Арктического) федерального университета – 2013. - №3. - С. 126-132. 5. Шошина К.В. Система мониторинга и исследования лесных дорог // Вестник Северного (Арктического) федерального университета – 2013. - №4. - С. 50–54. 6. Варфоломеев Ю.А., Гурьев А.Т., Алешко Р.А. Методические и технические аспекты космического мониторинга биоповреждения и усыхания еловых лесов // Лесн. журн.-2010. -№ 5. -С. 149-156. - (Изв. высш. учеб.заведений). 7. Варфоломеев Ю.А., Гурьев А.Т., Плехов О.Г., Алешко Р.А. Высокотехнологичное проектирование строительства и реконструкции дорог с непрерывным жизненным циклом в лесах с биоповреждениями // Лесн. журн. - 2011. -№ 2. - С. 145-152. - (Изв. высш. учеб.заведений). 85 Секция №3 Оценка состояния экосистем и ландшафтов арктических морей ЭКОСИСТЕМЫ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ Матишов Г.Г., Дженюк С.Л., Жичкин А.П.., Моисеев Д.В. Мурманский морской биологический институт КНЦ РАН [email protected] Планомерные исследования морских экосистем Арктики были начаты еще в XIX веке. В результате деятельности нескольких поколений ученых создана богатая и непрерывно пополняемая база знаний о видовом разнообразии, экологии и физиологии морских организмов, структуре и динамике сообществ, биологических ресурсах. Значительный вклад в нее внесли работы Мурманского морского биологического института (ММБИ) на арктических морях, продолжающиеся уже почти 80 лет. Сформированы базы данных по вековой изменчивости морской среды и биоты, выявлены закономерности климатической динамики морских экосистем, разработаны сводки биологического разнообразия. Так, в новой версии электронного «Атласа климатических изменений больших морских экосистем Северного полушария» (2014 г.) содержатся данные 276 тыс. океанологических станций, выполненных на протяжении полутора столетий в Баренцевом, Белом и Карском морях. Тем не менее, исследования морских экосистем и сообществ остаются попрежнему актуальными. Необходимо выявить эффекты современных антропогенных воздействий на экосистемы на фоне естественных климатических циклов. Требуют постоянного обновления оценки биоресурсного потенциала с учетом его природной изменчивости и внешних воздействий. Недостаточно изучена современная роль видоввселенцев в морских экосистемах. Новым актуальным направлением стали исследования экологии и физиологии морских организмов, которые используются в аквакультуре. Ведущим внешним фактором, определяющим структуру и динамику морских экосистем, является климат. Особая роль в этом отношении принадлежит ледяному покрову. Современные морские экосистемы сформировались в условиях относительной климатической стабильности, которая не исключает крупных длительных аномалий, подобных «потеплению Арктики» в первой половине XX века. По замечанию В.Ю. Визе, на то время это было «наиболее сильным колебанием климата земного шара, отмеченным метеорологическими летописями со времени изобретения термометра» (Визе, 1939, с. 167). Современное потепление в Северном полушарии, особенно ярко выраженное в последние два десятилетия, сопоставимо с «потеплением Арктики» по масштабам изменений температуры и ледяного покрова. Это не могло не сказаться на состоянии морских экосистем, особенно таксономических групп и отдельных видов, экологические ниши которых связаны с бенталью, литоралью, дрейфующими и припайными льдами. Вместе с тем, тенденции современных климатических изменений неоднозначны. Возможны как крупные аномалии противоположного знака, так и смена генерального климатического тренда. Ярко выраженное потепление, которое в первом десятилетии XXI века проявилось в повышении температуры водной толщи на шельфе Западной Арктики и в значительном сокращении ледяного покрова Баренцева и Карского морей, в последние годы сменилось относительной стабилизацией. При этом Секция №3 отмечается связь крупных гидрометеорологических аномалий с блокирующими атмосферными процессами над Евразией (вдоль климатической «оси Воейкова») (Matishov et al., 2014). Изменения климатического фона, наряду с растущими антропогенными нагрузками, могут существенно сказаться на показателях биологического разнообразия, продуктивности и трофических связей, полученных по результатам исследований прошлых лет. Поэтому остается актуальным непрерывное пополнение и обновление научных данных о морских экосистемах. Климатические изменения морской среды оказывают решающее влияние на миграции промысловых рыб и, как следствие, на географию рыбного промысла. Выполненное в ММБИ совместное обобщение климатической и промысловой информации за 30-летний период (Жичкин, 2009), позволило установить закономерности миграций трески в зависимости от температуры воды. Исследована реакция зообентоса Баренцева моря на современное потепление (Matishov et al., 2012). Донная фауна откликается главным образом на крупные и продолжительные климатические аномалии. В соответствии с климатическими циклами тепловодная фауна не только видоизменяется, но и сокращаются обилие организмов, количество видов и площади их ареалов. Со сдвигом 4-8 лет изменяется биомасса доминирующих видов. В периоды с максимально теплым и максимально холодным состоянием придонного слоя моря отдельные виды могут перемещаться на многие сотни километров. При потеплении вектор миграции донной биоты направлен на северо-восток, в фазы похолодания – в противоположном направлении. При увеличении среднегодовых температур биомасса и численность бореально-арктических видов возрастают, а у арктических видов – снижаются. В целом экосистемы полярных морей на современном этапе испытывают воздействие теплой климатической аномалии, преимущественно благоприятной для биопродуктивности и освоения биоресурсного потенциала. Вместе с тем изменения существующих и появление новых видов морской деятельности на фоне неопределенности климатической динамики обусловливают повышенные требования к оценке и прогнозированию природных и антропогенных рисков, определяющих устойчивость экосистем. Список литературы: 1. Визе В.Ю. Моря советской Арктики. Л.: Изд. Главсевморпути, 1939. 568 с. 2. Жичкин А.П. Атлас российского промысла трески в Баренцевом море.(1977-2006 гг.). Мурманск: Радица, 2009. 212 с. 3. Matishov G.G., Dzhenyuk S.L., Moiseev D.V., Zhichkin A.P. Pronounced anomalies of air, water, ice conditions in the Barents and Kara Seas, and the Sea of Azov // Oceanologia. 2014. 56 (3). P. 445-460. 4. Matishov G., Moiseev D., Lyubina O., Zhichkin A., Dzhenyuk S., Karamushko O., Frolova E., 2012b, Climate and cyclic hydrobiological changes of the Barents Sea from the twentieth to twenty-first centuries, Polar Biol., 35 (12), 1773–1790. 87 Секция №3 АРКТИЧЕСКИЕ ОЗЕРА И КЛИМАТЫ ПРОШЛОГО Субетто Д.А. Институт водных проблем Севера Карельского НЦ РАН [email protected] В последние годы значительно вырос интерес к палеолимнологическим исследованиям севера Евразии, на широтах ≥66 33 с.ш., что вызвано, в первую очередь, проблемой глобального изменения климата. В приполярной области Северного полушария располагается огромное количество озер различного генезиса и морфометрии, заархивировавших в своих донных отложениях подробную информацию об изменениях климата, ландшафтов и гидрологии в плейстоцене и голоцене. В приполярных областях Северного полушария суммарная площадь озер может быть оценена как >80 х 103 км2. В настоящее время генезис котловины известен лишь для 355 арктических и 47 антарктических озер (Рянжин и др., 2010). Среди них преобладают озера ледникового и термокарстового генезиса (79%). Долгое время полярные озера из-за своего географического положения были слабо изучены и лишь в последние десятилетия развернулись активные научно-исследовательские работы по изучению стратиграфии донных отложений озер и реконструкции палеогеографических и палеоклиматических обстановок прошлого. Следует отметить такие международные проекты, как «Озеро Эльгыгытгын», “SibLake”, “KALMAR” и др., в рамках которых проводятся палеолимнологические исследования в Сибири и Дальнего Востока. В настоящее время вскрыты отложения в уникальном оз.Эльгыгытгын метеоритного происхождения, которые позволят реконструировать изменения климата на протяжении 3,6 млн. лет. Новые оригинальные данные получены в рамках проекта “SibLake” по изучению истории озер Якутии, таких, например, как Биллях, Сатагай и др., история которых охватывает временной интервал до 30-40 тыс. лет. Установлено, например, что накопление донных отложений в оз.Биллях, расположенного в районе Верхоянского хребта, идет непрерывно не менее 40 тыс. лет, что свидетельствует об отсутствии в исследуемом регионе значительных ледниковых шапок в максимум последнего оледенения. Получена детальная картина колебаний климата в голоцене для северных регионов и выявлена зависимость характера озерного органонакопления в зависимости от солнечной активности. Активно ведутся палеолимнологические исследования на европейском севере, включающие в себя реконструкции природно-климатических обстановок в послеледниковое время, динамику уровня крупных бассейнов по периферии Балтийского кристаллического щита, выявление причин и механизмов резких климатических изменений на границе плейстоцена и голоцена (Субетто, 2009). В частности нашими исследованиями были выявлены минералогические и геохимические аномалии в строении донных отложений одного из озёр Карельского перешейка, связанных, возможно, с импактным воздействием (Андроников и др., 2014). Резкое изменение климата в позднем плейстоцене (позднедриасовое похолодание) связывают с резким ослаблением термогалинной циркуляции в результате массового поступления пресной воды в северную Атлантику из крупных приледниковых бассейнов Северной Америки и Европы. Есть и другая гипотеза, связывающая позднедриасовое похолодание с метеоритным ударом (Firestone et al., 2007). Согласно этой гипотезе, незадолго до начала похолодания около 12900 лет назад, крупный болид (диаметром до 4 км) взорвался над Лаврентийским ледниковым щитом Северной Америки. Последствия этого катастрофического события могли привести к резкому изменению климата (Андроников и др., 2014). 88 Секция №3 Работа выполняется при финансовой поддержке РФФИ (проекты №№ 13-05-01039, 13-05-41457). Список литературы: 1. Андроников А.В., Субетто Д.А., Lauretta D.S., Андроникова И.Е., Дросенко Д.А., Кузнецов Д.Д., Сапелко Т.В., Сырых Л.С. Поиск следов метеоритного удара: особенности распределения микроэлементов в позднеплейстоценовых осадках оз. Медведевского (Карельский перешеек,Россия). Доклады Академии Наук. Серия «Геохимия». 2014, т. 457, № 1, с. 69-73. 2. Рянжин С.В., Субетто Д.А., Кочков Н.В., Ахметова Н.С., Вейнмейстер Н.А. Полярные озера мира: современные данные и состояние исследований // Водные ресурсы, 2010. 37 (4), 387-397. 3. Субетто Д.А. Донные отложения озер: Палеолимнологические реконструкции / Отв. ред. Акад. А.П.Лисицын. Научная монография. – СПб: Изд. РГПУ им.А.И.Герцена, 2009. 339 с. 4. Firestone R.B., West A., Kennett J.P., et. al. // Proceed. Natl. Acad. Sci. 2007 V. 104. P. 16016-16021. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ТРЕНДЫ В ИЗМЕНЧИВОСТИ ТЕРМОХАЛИННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОДНЫХ МАСС В ГРЕНЛАНДСКОМ МОРЕ И ПРОЛИВЕ ФРАМА 1 Рубченя А.В. , Федорова А.Д.1,2, Попов А.В.3 1 Санкт-Петербургский государственный Университет, 2 Международный центр по окружающей среде и дистанционному зондированию им. Нансена, 3 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] Гренландское море – основной район образования донных вод в Северном полушарии, и один из двух основных районов в Мировом океане. Образующиеся здесь воды являются одними из самых плотных вод в океане. Данный район Мирового океана является «приводной шестернёй» Глобального океанического конвейера (Global Conveyer Belt). Воздействие на Арктический бассейн при периодических переливах донных вод приводит к ослаблению вертикальной стратификации, что ведет к перестройке всей системы океан-льды-атмосфера. Понимание основных закономерностей долгопериодной изменчивости характеристик вод океана позволяет оценивать динамику всей климатической системы Северной полярной области. Основные данные по термохалинной структуре вод были взяты в National Oceanographic Data Center (NOAD) из базы данных WOD в период с 1950 по ноябрь 2012 г., также использовались данные с дрейфующих буёв серии ITP и данные из архивов ААНИИ. В результате проведённого анализа получено наглядное представление о временной изменчивости и климатических трендах термохалинных характеристик вод полигона «Купол». В целом для поверхностных вод на различных полигонах в зимний период линейные тренды изменяются в пределах от +0,05°С/год до +0,08°С/год, для промежуточных вод около 0,03°С/год, и около +0,04°С/год для глубинных вод. Для солености вод линейные тренды составляют в поверхностных слоях около 0,008 ‰/год, а в более глубоких слоях около 0,002 ‰/год. На основе анализа отличий в вертикальной структуре воды были выделены два характерных 89 Секция №3 периода: 1979-84 гг. и 2006-2012 гг. Проведен анализ автокорреляционных функций и спектральной плотности данных, который позволил выделить основные периоды изменчивости температуры и солёности в каждом районе исследований. По результатам анализа можно предположить, что в последние десятилетия в динамической структуре гренландского циклонического круговорота произошли значительные изменения. На западной периферии круговорота Ян-Майенское течение, переносящее арктические поверхностные воды с низкой температурой и соленостью, было замещено возвратным атлантическим течением. С 1991 г. отмечено увеличение температуры и солености поверхностных вод в центральной части Гренландского моря, что обусловило блокировку конвективных процессов. Ослабление процессов осеннезимней конвекции в совокупности с уменьшение интенсивности циклонического круговорота, привело к деградации (с 1991 года) и полному исчезновению (с 1996 г.) структуры «купола» донных вод. Установлено, что блокировка конвективных процессов в 2000-х годах, произошла за счет повышения поверхностной температуры, а не за счет распреснения поверхностного слоя, как это происходило в предшествующий период. По результатам взаимокорреляционного анализа выявлено влияние вод СевероАтлантического течения на изменения термохалинных параметров на полигоне «купол» в пределах временных сдвигов от -6 до 3 лет. Связь с процессами в атмосфере, при совместном рассмотрении характеристик вод и температуры воздуха показала широкий (0..5 лет) диапазон сдвигов с взаимным влиянием друг на друга изменений температуры воздуха и воды. Вейвлет-анализ позволил выявить основные периоды изменчивости температуры и солености воды, которые совпадают для периодов 3 года, 6-8 лет и заметна схожая изменчивость на больших масштабах. Начиная с 1991 года наблюдались значительные положительные тренды температуры и солености вод, что оказало значительное влияние на всю структуру толщи исследуемого бассейна. Смена знака тренда, наблюдаемая в 2008-2011 гг. в изменчивости температуры и солёности, дает основания предположить возможное уменьшение температуры промежуточных вод, усиление Гренландского круговорота, увеличение продукции плотных вод, что приведёт к восстановление структуры «купола» донных вод и усилению конвекции. Список литературы: 1. Попов А.В, Рубченя А.В. Климатические последствия экспансии пресных вод в Гренландское море и Северную Атлантику. Лед и снег: журнал/ Ин-т географии РАН. Гляциологическая ассоциация. - М.: Наука, 2010. 2. Helene R. Langehaug, Eva Falck, Changes in the properties and distribution of the intermediate and deep waters in the Fram Strait., Progress in Oceanography 96, 2012, 57–76 3. Jones E.P., Rudels B., Anderson L.G. Deep waters of the Arctic Ocean: origins and circulation. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers Т. 42,n 5, 1995, 737760 4. Manfred Bersch & Igor Yashayaev &Klaus Peter Koltermann. Recent changes of the thermohaline circulationin the subpolar North Atlantic. Ocean Dynamics, 2007, 57:223 – 235 5. Wally Broecker, The Great Ocean Conveyor – discovering the trigger for abrupt climate change, 2010. Princeton University Press, Princeton/Oxford. Hardcover, 172 pages. 90 Секция №3 ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АТЛАНТИЧЕСКОЙ ВОДНОЙ МАССЫ В СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАРЕНЦЕВА МОРЯ Махотин М.С., Блошкина Е.В. , Иванов В.В., Балакин А.А., Ашик И.М., Соколов В.Т. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] Последние два десятилетия характеризуются значительными климатическими изменениями, произошедшими как в Северном ледовитом океане (СЛО), так и во всей Арктике в целом. Увеличение температур поверхностного слоя и атлантической водной массы, уменьшение ледяного покрова, достигшего исторического минимума в сентябре 2012 года, привели к перестройке термохалинной структуры всего СЛО. Определяющее влияние на термический режим Баренцева моря и его северо-восточной акватории в частности оказывают теплые воды атлантического происхождения, приходящие на акваторию моря с запада, севера и северо-востока. С запада с Нордкапским течением в Баренцево море втекает наиболее теплая атлантическая водная масса (АВМ). В результате прохождения по акватории моря поток АВМ теряет свое тепло и распресняется, вытекая из моря на северо-востоке между архипелагами «Новая Земля» и «Земля Франца-Иосифа». Данный поток принято называть баренцевоморской ветвью АВМ. С севера и северо-востока в Баренцево море затекают воды фрамовской ветви АВМ, поступившие в Арктический бассейн СЛО с ЗападноШпицбергенским течением. Несмотря на то, что в целом Баренцево море достаточно хорошо изучено, исследований в северной части моря вследствие удаленности и более сложной ледовой обстановки, проводилось ограниченное количество, особенно в последние два десятилетия, когда активно стали использоваться точные высокодискретные океанографические профилографы, позволяющие уточнить имеющиеся ранее представления о распределении термохалинных характеристик. По данным океанографических съемок 2012, 2013 и 2014 гг. в экспедициях по проекту «Арктический плавучий университет» на НИС «Профессор Молчанов» были подробно рассмотрены пути распространения и термический режим АВМ в северовосточной части Баренцева моря. Дополнительно для выделения водных масс различного генезиса помимо термохалинных характеристик использовалась информация о распределении гидрохимических параметров, в частности концентрации растворенного в воде кислорода. Благодаря совместному использованию термохалинных и гидрохимических данных, было установлено, что часть струи фрамовской ветви АВМ, втекающей в Баренцево море с севера-востока из желоба Святой Анны, в сильно трансформированном виде покидает акваторию моря через пролив, расположенный между островом Виктория и архипелагом Земля ФранцаИосифа. Выявлено наличие сезонного хода температуры баренцевоморской ветви АВМ, амплитуда которого в восточной части моря может достигать значений 2оС и выше. 91 Секция №3 ИЗМЕНЕНИЕ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ БЕЛОГО МОРЯ И ЕГО ВОДАХ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА Миронова Е.А. Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected] Глобальное потепление на рубеже 20-21 веков вышло за пределы, позволяющие рассматривать эту проблему как научную. Климатические изменения могут оказать как положительное так и отрицательное воздействие на экосистемы, экономическую деятельность и социальные процессы в разных странах и регионах. Важнейшее место занимают особо ранимые полярные области нашей планеты, в частности Арктика. Процессы в прибрежных арктических морях контролируются специфическими для Арктики явлениями, такими как вечная мерзлота и снежноледовый покров. Глобальные и региональные климатические изменения будут существенно влиять на физические и биохимические процессы, биоразнообразие и социально-экономическое развитие арктического региона. И наоборот, арктические прибрежные системы окажут обратное воздействие на глобальные системы в результате усиления потоков вещества, генерируемого эрозией берегов и эмиссией «парниковых» газов при деградации прибрежной вечной мерзлоты. Изменение климата (например, потепление) может привести к глобальному загрязнению Арктики радиоактивными веществами. Бассейн Белого моря включает бассейн реки Северная Двина и прибрежную зону Белого моря (Архангельская область, Республика Карелия). Экологически Белое море разделяется на две большие части – восточную, мало загрязненную, омываемую приливными волнами и подверженную серьезной абразии, и западную часть внутреннего бассейна моря с заливами, где создаются благоприятные условия для аккумуляции ЗВ. Основными источниками загрязнения в области относится состояние на ядерных и радиационно-опасных объектах. ФГБУ «Северное УГМС» осуществляет радиационный мониторинг на территории Архангельской области, Ненецкого автономного округа и Республики Коми. Ежедневно на станциях и постах АТ АСКРО проводится контроль мощности дозы гамма-излучения, в лаборатории радиометрии анализируются на суммарную бета-активность и радионуклидный состав пробы радиоактивных аэрозолей приземной атмосферы отобранных с помощью ФВУ, и на суммарную бета-активность пробы радиоактивных выпадений, отобранных с помощью горизонтального планшета с суточной экспозицией. В период навигации в Кандалакшском, Онежском и Двинском заливах, а также в Горле и Бассейне Белого моря ведется радиационный контроль проб морской воды на содержание 90Sr. В 10 точках Белого моря отбираются пробы грунтов для анализа на содержание 137Cs. На основании проведенных анализов в лаборатории радиометрии ЦМС ФГБУ «Северное УГМС», каких-либо глобальных изменений радиационной обстановки в прибрежной зоне Белого моря, а также увеличения концентрации техногенных радионукидов в его водах не наблюдается. Можно сделать вывод, что изменение климата никак не повлияло на радиационную обстановку, общий уровень радиоактивной загрязненности вод Белого моря и его прибрежной зоны, в настоящее время мало отличается от фонового. 92 Секция №3 ДИНАМИКА РАСПРОСТРАНЕНИЯ БАКТЕРИЙ, ДРОЖЖЕЙ И ВИРУСОВ ИЗ МЕСТ ВЫТАИВАНИЯ МЕРЗЛОТНЫХ СЛОЕВ НА РЕКЕ АЛДАН (ВОСТОЧНАЯ ЯКУТИЯ) Гальченко В.Ф.1, Складнев Д.А.1, Мулюкин А.Л.1, Сорокин В.В.1, Акимов В.Н.1, Филиппова С.Н.1, Куликов Е.Е.1, Летаров А.В.1, Брушков А.В.2 1 Институт микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН 2 Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] Рис.1. Выходы мерзлотного льда на Мамонтовой горе (берег реки Алдан) 93 Секция №3 Рис.2. Схема постановки эксперимента (красные стрелки – места внесения микроорганизмов, зеленые стрелки – места отбора проб для анализа) В условиях потенциального потепления климата возможно ускорение процесса таяния льдосодержащих слоев вечной мерзлоты. Ранее неоднократно показано значительное содержание микроорганизмов в мерзлотных породах Сибири и Аляски. Многие из них выделяются в живом состоянии даже после захоронения более сотен тысяч лет назад. В этих экосистемах методами электронной микроскопии нами также обнаружены вирусы (бактериофаги), часть из которых выделены в живом состоянии. Не исключена возможность вытаивания и болезнетворных микроорганизмов и вирусов, особенно вместе с ранее захороненными больными животными. Однако, несмотря на потенциальную угрозу, давно понятую исследователями, до сих пор нет данных, которые позволили бы оценить хотя бы порядок вытаивавших микроорганизмов и вирусов (живых или мертвых) в настоящее время, либо при возможном усилении процесса таяния мерзлотных пород. В нашей Лаборатории выживания микроорганизмов эта проблема изучается более двух десятилетий в экстремально холодных экосистемах Арктики и Антарктики. Заявленный эксперимент осуществлен на таявшем мерзлотном льду на Мамонтовой горе (р.Алдан, Восточная Якутия, рис.1,2), который несколько лет исследуется сотрудниками Кафедры геокриологии Геологического факультета МГУ. В качестве моделей эксперимента по изучению динамики вытаивания и распространения микроорганизмов и вирусов выбраны представители всех трех царств существующих на Земле организмов: дрожжи (эукариоты), родококки (прокатиоты, выделены из этой же экосистемы) и два бактериофага (вирусы). В качестве дрожжей использовали специально генетически сконструированный штамм Yarronia lypolytica, у которого на поверхности наличествует белок, флуоресцирующий красным цветом, что облегчало его микроскопическое обнаружение. Численность родококков выявляли посевом на специальные среды (красные колонии), а вирусов – на двух различных штаммах кишечной палочки (E.coli). Таким образом, все использованные организма выявлялись независимыми методами, что существенно уменьшало ошибку эксперимента. Кроме того, подобранные модели либо уже обитают в исследуемой экосистеме (родококки), либо заведомо не выживают в этих условиях длительное время (дрожжи и вирусы), что исключает заражение экосистемы не свойственной для неё организмами. В плане охраны окружающей среды данный фактор имеет также немаловажное значение. Отобранные пробы в настоящее время исследуются в лабораторных условиях. Эксперимент рассчитан на несколько лет и проводится при поддержке программы Президиума РАН: проект 2014 г. «Разработка новой методологии выявления жизнеспособных бактерий и вирусов для оценки биобезопасности в Арктике: риски глобального потепления климата». 94 Секция №3 ОЦЕНКА ПОСЛЕДСТВИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА НА ЭКОСИСТЕМЫ О. ВАЙГАЧ Липка О.Н.1, Кокорин А.О.1, Алейников А.А.2 1 Всемирный фонд природы (WWF России) 2 ИТЦ СКАНЭКС [email protected]; [email protected] В 2012-2014гг Всемирным фондом природы был создан коллектив специалистов, проведены комплексные исследования территории о. Вайгач, в том числе модельные климатические и полевые экспедиционные. В результате были определены последствия воздействия различных климатических явлений и их динамики на экосистемы о. Вайгач. Графически они представлены на среднемасштабной карте (рис. 1). Повышение среднегодовой температуры, происходящее в основном за счет зимних температур, оказывает незначительное воздействие на природные комплексы. Гораздо существеннее влияет повышение летних максимумов и «волны жары» – периоды теплой и сухой погоды. По степени активности динамики экосистем в зависимости от повышения температуры выделены две зоны: с активной и слабой динамикой склоновых процессов, гидрологических объектов, изменениями в составе и структуре растительных сообществ. Почти незатронутыми остаются выходы прочных скальных пород с разреженной растительностью. Воздействие ураганов является наиболее разрушительным. Скорость 40 м/с, зафиксированная в ходе наблюдений, потенциально не является пределом. Возможны ураганы большей разрушительной силы. Защищенными оказываются лишь небольшие участки каньонообразных речных долин в глубине острова. Степень нанесенного ущерба, как для экосистем, так и для населения, будет зависеть не только от силы ветра, но и от времени года, фенологических событий. На побережье к воздействию ветра добавляется разрушительная сила волн и нагонные явления. Если шторм обрушивается на птичьи колонии в период гнездования, то птенцы и яйца гибнут полностью. Потребуется несколько лет для восстановления численности популяций. При нагоне морская вода проходит по выположенным берегам, а также долинам рек вглубь территории острова, затапливая неприспособленные к условиям засоления местообитания. После этого требуется значительное время на восстановление угнетенной растительности. Животные в норах и птенцы также гибнут. 95 Секция №3 Рис. 1 – Карта воздействия климатообусловленных явлений на экосистемы Еще одним неблагоприятным моментом является переход температуры через 0º весной и осенью, способствующий формированию наста. Если подобный переход сопровождается дождем и снегом, то наст превращается в прочную ледяную корку. Копытные не могут пробиться через лед сверху и добыть корм, а снизу не могут пробиться грызуны. Изменения климата, приводящие к повышению частоты и силы опасных гидрометеорологических явлений, неблагоприятно сказываются на популяциях большинства видов. В то же время повышение температуры способствует увеличению биологической продуктивности и количества биомассы. 96 Секция №3 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЧИВОСТИ СОСТОЯНИЯ УСТЬЕВОЙ ЭКОСИСТЕМЫ РЕКИ ЛЕНА Решетняк О.С. Гидрохимический институт [email protected] Одна из уникальных устьевых областей России – это огромная дельтовая система р. Лены, характеризующаяся специфическим, азональным ландшафтом, переходным гидрологическим режимом. Устьевая экосистема реки играет важную гидрологическую и экологическую роль в естественном функционировании крупнейшего речного бассейна и прибрежной акватории моря Лаптевых. Огромная, хорошо развитая дельта реки является мощным аккумулятором различных химических веществ, в том числе загрязняющих, и представляет собой седиментологический, морфологический, геохимический и гидробиологический барьер между рекой и морем [1]. Различные процессы способствуют очищению речной воды от загрязняющих веществ и препятствуют поступлению их в море. Однако определенная их часть остается и накапливается в водной среде устьевой экосистемы. Окисление и полная трансформация загрязняющих веществ в устьевой области р.Лены замедляются суровым термическим режимом и мощным ледовым покровом в зимний период [1]. Ранее в работах [2, 3] рассмотрена изменчивость состояния экосистемы устьевой области Лены в многолетнем аспекте на основе анализа режимной гидрохимической и гидробиологической информации. Показано, что наибольшую опасность для устья Лены представляет загрязнение воды и донных отложений нефтепродуктами. В результате прямого и косвенного антропогенного воздействия в водную среду устьевой области поступает широкий комплекс органических и неорганических соединений, нарушающий ее экологическое состояние. Накопление загрязняющих веществ в водной среде приводит к повышению её степени загрязненности, которая меняется от категории «грязная» до «очень загрязненная» в районе замыкающего створа устьевой области р.Лены у с.Кюсюр и от «загрязненная» до «очень загрязненная» в вершине дельты у п.ст.Хабарова [2]. Несмотря на это, качество воды устьевой экосистемы Лены по уровню развития и состоянию планктонных и бентосных сообществ характеризуется как умеренно загрязненная [3]. Анализ и обобщение многолетней гидрохимической и гидробиологической информации Росгидромета, а также оценка состояния различных участков устьевой экосистемы Лены позволяют выделить основные современные тенденции изменчивости состояния устьевой экосистемы. Оценка изменчивости состояния отдельных участков устьевой экосистемы проведена как по гидрохимическим [4], так и по гидробиологическим показателям [5]. Результаты оценки представлены в таблице 1. 97 Секция №3 Таблица 1 – Состояние устьевой экосистемы р. Лена по гидрохимическим и гидробиологическим показателям состояния Показатели состояния Участок устьевой экосистемы с.Кюсюр п.ст.Хабарова диапазон минимальных 6,20 – 10,0 3,43 – 9,02 Содержание значений, мг/дм3 растворенного состояние переходное из в воде естественное естественного в кислорода равновесное модальный интервал 0,01 – 0,10 0,01 – 0,05 Азот концентраций, мг/дм3 аммонийный состояние естественное естественное интервал Легкоокисляем модальный 1,05– 2,50 0,51 – 1,50 концентраций, мг/дм3 ые органические состояние переходное из вещества (по равновесного в равновесное БПК5) кризисное модальный интервал общей численности, н.о. – 2,41 н.о. – 2,45 Бактериоплакт млн. кл./мл он уровень регресса элементы элементы сообщества экологического экологического регресса регресса модальный интервал численности, 0,05 – 1,80 0,05 – 1,50 тыс.кл./мл Фитопланктон уровень регресса элементы элементы сообщества экологического экологического регресса регресса Можно говорить о достаточно благополучном состоянии устьевой экосистемы реки Лена, которое характеризуется как «естественное» и «равновесное» (при степени загрязненности воды «загрязненная» и «очень загрязненная»). Как правило, при повышении уровня загрязненности водной среды может происходить изменение видового состава сообществ с тенденцией выхода на доминирующее положение одного-двух видов (чаще представителей загрязненных вод). Упрощение структуры гидробиоценозов позволяет говорить о периодическом проявлении процесса экологического регресса сообществ. Результаты исследования и оценки состояния различных устьевых экосистем, в том числе и устьевой области р.Лена, крайне необходимы для реализации практических задач регионального мониторинга в Арктической зоне России и сохранения естественного состояния уникальных и уязвимых природных объектов – арктических устьевых областей. Список литературы: 1. Гуков А.Ю. Гидробиология устьевой области реки Лены. М.: Научный мир. 2001, 285с. 98 Секция №3 2. Никаноров А.М. , Брызгало В.А., Косменко Л.С. , Решетняк О.С. Антропогенная трансформация компонентного состава водной среды устьевой области р. Лены // Водные ресурсы, 2011. Том 38 , № 2. С. 181-192. 3. Никаноров А.М. , Брызгало В.А., Косменко Л.С. , Решетняк О.С. Антропогенная трансформация структурной организации гидробиоценоза устьевой области р. Лены // Водные ресурсы, 2011. Том 38 , № 3. С. 306-314. 4. Р 52.24.661-2004. Рекомендации. Оценка риска антропогенного воздействия приоритетных загрязняющих веществ на поверхностные воды суши.- М.: Метеоагентство Росгидромета: 2006. 25с. 5. РД 52.24.633 - 2002. Методические указания. Методические основы создания и функционирования подсистемы мониторинга экологического регресса пресноводных экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат, 2003. 32 с. ЭКОЛОГИЯ В ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В АРКТИКЕ Андрианов В.А. Коми республиканская ассоциация независимых экспертов (КРАНЭ) [email protected] Арктическая зона земли обладает огромными минерально-сырьевыми и биологическими ресурсами. Наиболее востребованными в ближайшие годы станут энергетические ресурсы, подготовку к освоению которых начали многие государства, включая Россию. Разрабатываются планы, программы, готовятся технические ресурсы, готовится персонал, решаются вопросы защиты своих объектов. Значительная часть проводимой работы по многим направлениям совершается в тайне даже от дружественных государств. Не следует забывать, что Арктика играет определяющую роль в сохранении сложившихся природно-климатических условий жизни и деятельности жителей северного полушария. Вследствие этого любая «хозяйственная деятельность в Арктике требует «экологической оптимизации» (Агранат,1986), поскольку « северные территории и прежде всего Россия, Канада,США (Аляска) обеспечивают сохранение биохимического равновесия в северном полушарии, являясь очистителями идущих в общей системе циркуляции атмосферы загрязняющих воздушных потоков из индустриальных и высокоурбанизированных регионов. Сток северных рек России определяющим образом способствует поддержанию уровня гидросферы в северном полушарии»(Андрианов,1987). Ожидаемое уже в ближайшие годы масштабное хозяйственное освоение минерально-сурьевых ресурсов Арктики накладывает огромную ответственность на все страны, стремящиеся закрепиться и расширять свою хозяйственную в арктической зоне. Преимущественно в непосредственной близости от территории России! Приход многих стран в Арктику предполагает значительное расширение форм и масштабов международного сотрудничества, а также усиление экологического контроля по всем направлениям. Очевидно, что международный контроль и мониторинг должны существенно измениться: законодательно усовершенствованы, приобретая нормы тотальной юрисдикции. Параллельно с формированием соответствующей правовой системы необходимо создание «попечительского» совета по Арктике» Международной организации, контролирующей все виды и формы хозяйственной деятельности на всех этапах проводимых здесь работ. Аналогов подобного 99 Секция №3 коллективного «обустройства» хозяйственной деятельности в мировой практике не существует, но потребность в такой Международной организации и абсолютном экологическом контроле напрашивается - мировая экономика не может дальше нормально развиваться в условиях хаотического, несогласованного с мировым содружеством развития. Усиление международного экологического контроля за хозяйственной деятельностью в арктической зоне обусловлено тем, чтобы не допустить здесь еще более страшных глобальных экологических катастроф, подобных произошедшей в Мексиканском залив . Глобальная техногенная катастрофа в Мексиканском заливе на многие тысячи лет приблизила человечество к началу заметного,резкого похолодания в северном полушарии. В результате чего был уничтожен существовавший на земле миллионы лет Гольфстрим – теплое течение, являвшееся одним из ключевых элементов формирования климата на земле. Последствия этой катастрофы с позиций эволюционно-климатических изменений на земле уже ощутили многие миллионы людей, проживающих в Северной Амернике и Европе. К огромному сожалению Международной политической оценки этой величайшей в мировой истории техногенной катастрофы по непонятным причинам до настоящего времени не дано! Это настораживает,поскольку безответственность порождает рецидивы. Особенно это опасно в случае бесконтрольного использовавния в Арктике экологически грязных технологий в хозяйственной деятельности, преобладающих в современной хозяйственной практике. Президент России В.В.Путин в своем программном выступлении на апрельском (2012г.) совещании по вопросам хозяйственного освоения Арктики заявил: «Мы не только выходим на шельф, мы приступаем к формированию в России новой высокотехнологичной отрасли мирового класса и масштаба». В этом и последующих программных выступлениях президент России неоднократно подчеркивал, что оценка результатов хозяйственной деятельности российских и участвующих совместно компаний будет не только экономической ( выгодности, прибыли), но прежде всего экологической ( с учетом минимизации техногенных загрязнений). Такой подход к организации своей хозяйственной деятельности в Арктике должен быть установлен для всех государств мира и являться обязательным и безусловным. Приходится признавать, что в настоящее время в организации высокоэффективных и экологически чистых технологий мы значительно отстаем от передовых стран мира. «К ликвидации аварий в северном регионе- считает президент Академии геополитических проблем Л.И.Ивашов страна не способна». Аналогичной оценки нашей готовности к реализацими масштабных работ в Арктике придерживаются многие другие эксперты и в частности нашей Ассоциации. Необходима серьезнейшая, программная , комплексная подготовка к началу масштабных хозяйственных работ на арктическом шельфе.Тоже самое относится и к другим странам, устремляющимся в Арктику в надежде побыстрее и продешевле завладеть ресурсами. Помимо обязательной научно обоснованной программы работ ключевым моментом в хозяйственной деятельности в Арктике является использование самых передовых прогрессивных технологий, являющихся базовой основой качественно новой парадигмы, концепции эколого-экономического подхода, модели в процессе стабильного освоения шельфовой зоны Северного ледовитого океана (СЛО) и соответствующей организации любой хозяйственной деятельности в этой зоне.Достигнутый к настоящему времени высокий уровень автоматизации позволяет создавать практически безлюдные экологически чистые технологии (Андрианов,1987). 100 Секция №3 Становится возможным создание поселений и промышленных объектов на дне северных морей и под землей. Повышенные затраты на их создание в последующем окупаются вследствие высокой эксплуатационной надежности,экономии энергетических ресурсов, материальных и трудовых затрат, обеспечения экологической чистоты. В хозяйственной практике все большее распространение должны получать мобильные производства и жилые комплексы, новейшие и наиболее эффективные транспортные средства, широко использоваться прогрессивные биотехнологии (Немчинский, 1985,Андрианов,1987). По сути дела, человечество находится в начале крупномасштабного освоения природных ресурсов Арктики. Начинающаяся эра высокотехнологичного «наступления» на ресурсы арктической зоны требует решительного пересмотра всеми государствами мира и, естественно,Россией, прежних принципов хозяйственного освоения минерально-сырьевых ресурсов. Настоятельно необходим переход от прежнего хищнического, варварского к современному, цивилизованному, природосберегающему производству, продуманной, научно-обоснованной организации труда и быта персонала арктических производств и поселений. Необходима эколого- экономическая концепция и система устойчивого развития в процессе хозяйственного освоения Крайнего Севера и прежде всего арктического шельфа. КАРТИРОВАНИЕ ФЛЮИДОНАСЫЩЕННЫХ ОСАДКОВ ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ РАЗРЕЗА, СВЯЗАННЫХ С НИМИ ФОРМ РЕЛЬЕФА ДНА И ЗВУКОРАССЕИВАЮЩИХ ОБЪЕКТОВ ВОДНОЙ ТОЛЩИ В РОССИЙСКОМ СЕКТОРЕ БАРЕНЦЕВА МОРЯ Чамов Н.П., Соколов С.Ю., Зарайская Ю.А., Мороз Е.А. Геологический институт РАН [email protected] Повышение среднегодовых температур в Арктике и освобождение значительных площадей северных шельфов от ледового покрытия способствует деградации газогидратных залежей и подводной мерзлоты. Разрушение этих образований приводит к высвобождению связанных в них и экранированных ими свободных газов (прежде всего метана), достигающих иногда аномально высоких давлений. Поступление метана, особенно его массовые выбросы в атмосферу, может стимулировать потенциально опасные последствия при хозяйственной деятельности на акваториях и способствовать усилению парникового эффекта Земли. Особенно опасными являются районы шельфа, где происходит деградация подводной мерзлоты за счет выпахивание ледниковых борозд в донных осадках. В ходе формирования борозды, осадки под динамическим воздействием льда срываются с места своего залегания и дезинтегрируются. Это приводит к доступу морской воды к толще подводной мерзлоты, и, соответственно, к ее разрушению часто с катастрофическим высвобождением газа. Миграция газонасыщенных флюидов в придонных осадках с последующим перемещением в водную толщу происходит в виде перераспределения по временным резервуарам внутри пластов, рассеянного просачивания, концентрированной разгрузки по зонам тектонических нарушений или катастрофического выброса с образованием газовых воронок (pockmarks) - кальдер проседания в местах выхода газового пузыря. 101 Секция №3 Геофизическими методами картирования областей насыщения осадков газоносными флюидами и газовыводящих путей в водную толщу являются сейсмоакустическое высокочастотное профилирование, эхолотирование и гидролокация бокового обзора, объединенные в функционирующую синхронно комбинацию на автономном судне. Комплексные сейсмоакустические исследования потенциально опасных явлений, связанных с разрушением газогидратных залежей и подводной мерзлоты, был выполнен в 28-ом рейсе НИС "Академик Николай Страхов" в российском секторе Баренцева моря в районе свода Федынского и СевероКильдинского газового месторождения. Применение многолучевого эхолотного комплекса RESON Seabat 8111 и 7150 позволило установить, что на глубинах до 250 м широко проявлены масштабные рельефообразующие процессы: ледниковая денудация, выраженная в повсеместном распространении форм выпахивания, и развитие газовых воронок в результате сфокусированной разгрузки флюидов. Ширина борозд изменяется от первых метров до 200-300 м при глубине до 10 м. В пределах борозд выпахивания наблюдаются поля донных воронок. Отдельные воронки имеют диаметр более 200 м, при глубине более 15 м. Наблюдается объединение нескольких воронок, вследствие их разрастания. При этом в районе свода Федынского в области отсутствия подводной мерзлоты газовые воронки не установлены. Использование высокочастотного профилографа EdgeTech 3300 позволило установить в стратифицированном разрезе четвертичных осадков участки акустического осветления (blankings) толщи как в виде субсогласных напластованию протяжённых объектов непосредственно над акустическим фундаментом, так и в виде ортогональных слоистости зон осветления. Наблюдаемое явление интерпретируется как процесс внутрислоевого распределения и межслоевой миграции газонасыщенных флюидов. Аномалии типа «ярких» и «плоских» пятен в верхней части разреза связаны, вероятно, со скоплениями газонасыщенных флюидов под флюидоупорами, которыми являются либо подошва газогидратов, либо многолетняя подводная мерзлота. Некоторые светлые пятна непосредственно приурочены к тектоническим нарушениям и имеют вид инъекционных субвертикальных структур (каналов). Такие каналы соединяют акустически прозрачные линзы, расположенные на разных гипсометрических уровнях и либо затухают в осадочной толще, либо прослеживатся до поверхности дна при наличии крупных разрывов Изучение звукорассеивающих объектов в водной толще (ЗРО) по сонарным записям с использованием эхолотной системы RESON SeaBat позволили установить наибольшую концентрацию проявлений газовых ЗРО около Северо-Кильдинского месторождения и во впадине на границе многолетней и сезонной криолитозоны при полном отсутствии ЗРО над сводом Федынского. Работа выполнена при поддержке РФФИ (Проект № 13-05-12076 офи_м). 102 Секция №3 О РЕАКЦИИ МОРСКИХ ПТИЦ БАРЕНЦЕВА МОРЯ НА СОВРЕМЕННЫЕ КЛИМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ Краснов Ю.В., Ежов А.В. Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН [email protected] Современное состояние популяций морских птиц Баренцева моря определяет уровень запасов массовых видов пелагических, а в некоторых случаях и придонных видов рыб. Динамика их численности в южной части моря непосредственно зависит от величины доступных скоплений мойвы, сельди и песчанки (Krasnov, Barrett, 1995; Barrett et al., 1997). В восточных и северных частях моря ключевым кормовым ресурсом морских птиц является сайка. Климатические изменения способны влиять на доступность данных видов корма решающим способом. Например, в колониях Мурмана численность гнездящихся моевок и кайр в значительной степени зависит от величины подходов нерестовой мойвы в зимневесенний период, а эффективность их размножения – от наличия летних скоплений сельди, песчанки и мойвы. Анализ миграций скоплений мойвы показал, что районы ее нереста и нагула не остаются постоянными и меняются год от года в зависимости от теплового состояния водных масс Баренцева моря. В холодные годы основные скопления мойвы распределялись в северо-западных и северных районах, а в теплые – в восточных районах моря (Жичкин, 2011). Положительные аномалии температуры водных масс способствуют более массовым подходам мойвы к берегам Кольского полуострова и позволяют им продвинуться до Новоземельской банки (Жичкин, 2011). В эти периоды трофические условия у юго-западного побережья Новой Земли для морских птиц особенно благоприятны. Возможно, что именно этим фактором объясняется многократное увеличение численности гнездящихся моевок на югозападном побережье Новой Земли в 1960-е гг. (Краснов, 1995). Однако, когда по каким-то причинам общие запасы мойвы в Баренцевом море невелики, трофические условия для морских птиц в южной его части, даже в теплые периоды, становятся неоднозначными. Так для птиц Мурмана особенно важным оказывается следующее обстоятельство: нерестовые скопления мойвы, значительно продвигаясь в восточном направлении, распределяются на более обширной акватории, чем в годы с нормальным температурным режимом и тем самым снижают уровень трофических условий непосредственно у этого побережья. В итоге, например, у популяции моевки формируется тенденция диффузного заселения центральной части гнездового ареала и расширение его границ в восточном и южном направлениях. Положение может еще более усугубляться в результате воздействия на запасы мойвы антропогенной составляющей. Промысловое изъятие значительного количества мойвы рыбодобывающим флотом может заметно сократить ее общие запасы и усилить негативный эффект (Краснов и др., 1995). В периоды уменьшения притока атлантических вод в Баренцево море (периоды похолодания) наблюдается депрессия численности и (или) изменения путей миграции мойвы и сельди. При маленьких объемах запасов, мойва в восточной части моря отсутствует (Лука и др.,1991), что решающим образом ухудшает условия на начальном этапе периода размножения птиц. В северных районах Баренцева моря, например, у берегов архипелага Земля Франца-Иосифа потепление водных масс также способно реально изменить трофические условия для массовых видов морских птиц. В первую очередь, это должно касаться таких видов, для которых важнейшим кормовым объектом в период 103 Секция №3 размножения является сайка. С уменьшением ледовитости в районе архипелага ее доступность, по крайней мере, для чайковых птиц должна неизбежно снизиться. Замещающие виды корма, такие как зоопланктон, явно не способны обеспечивать прежний уровень размножения моевок, и репродуктивные показатели данного вида должны заметно снизиться. В тоже время другие виды птиц, в частности, специализированные ныряльщики, такие как толстоклювые кайры и люрики, вполне способны успешно нейтрализовать негативный эффект от изменений доступности традиционных видов корма и в этом случае. СОСТОЯНИЕ ЭКОСИСТЕМ И ЛАНДШАФТОВ СОЛОВЕЦКОГО АРХИПЕЛАГА В УСЛОВИЯХ МЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА Поликин Д.Ю., Поликина Л.Н. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] Соловецкий архипелаг расположен в юго-западной части Белого моря при входе в Онежский залив, между 65о10/ и 64о57/ северной широты и 35о32/ и 36о16/ восточной долготы на 165 км южнее Северного полярного круга. В его состав входят 6 относительно крупных и свыше 110 мелких островов. Общая площадь 300 км2. Природно-географические и культурно-исторические условия Соловецкого архипелага в силу своего исторического и природного развития располагают необходимыми ресурсами для развития рекреационного природопользования в регионе (Соловки являются вторым туристическим объектом в области по посещаемости). По данным Соловецкого государственного историко-архитектурного музея-заповедника (СГИАПМЗ) в 2003 году Соловецкие острова посетило 13 тысяч человек, к 2009 году эта цифра только зарегистрированных туристов возросла до 32 тыс. в то время как в 2013 году Соловки посетило 63 тыс. туристов. В июле 2013 г. Правительством Архангельской области одобрена «Стратегия развития Соловецкого архипелага как уникального объекта духовного, историкокультурного и природного наследия» [4]. Основными целями настоящей Стратегии являются сохранение и эффективное раскрытие российскому и мировому обществу уникального Соловецкого наследия и социально-экономическое развитие Соловецкого архипелага. Сохранение природного наследия – важнейшее условие сохранения экологического равновесия и перехода Соловков на путь устойчивого развития, в рамках которого рекреационное природопользование видится через призму развития устойчивого туризма, принципы которого сформулированы в Программа устойчивого развития туризма UNWTО [3]. Концептуальный выбор развития Соловецкого архипелага дополняется отсутствием охранного статуса территории [4]. В 1991 г. Малым Советом Архангельской области был утвержден статус Соловецкого архипелага. Соловки признаны как уникальная заповедная территория, один из духовных центров России. Здесь выделены зоны строгой заповедности, рекреационная, коммунальнохозяйственная, охраны памятников и зона регулирования застройки. По проведенным картографическим расчетам площадь зоны строгой запретности составляет 49,4 км2 или 17% территории архипелага. Территория Соловецкого архипелага испытывает неравномерную рекреационную нагрузку. Устойчивость ландшафтов определяется не только множеством природных факторов, но и зависит от типа организации территории, 104 Секция №3 которая предопределяет вид хозяйственной деятельности преобладающей в пределах ландшафта. Рекреационное зонирование может рассматриваться как выход к уменьшению рекреационного воздействия на прилегающие территории к традиционным туристским маршрутам Соловецкого архипелага. На наш взгляд использование природного туристско-рекреационного потенциала наиболее оптимально в рамках организационной формы охраняемых территорий – национального парка. В пределах функциональной рекреационной зоны СГИАПМЗ нарушение природных ландшафтов падает на незначительную часть территории. Рассчитана и рекомендована рекреационная емкость, не превышающая 28274 человек в год [2]. Рекреационная привлекательность территории зависит от типов погоды, обуславливающих определенное тепловое состояние человека (комфортное, субкомфортное, дискомфортное) по сезонам года и в течение всего туристического сезона [1]. На Соловецких островах особенно в теплый период года наблюдается отрицательная динамика выпадения осадков. В первую очередь, это можно объяснить нарастанием суммарной солнечной радиации и соответственно ростом температуры. Глобальное потепление климата ведет к увеличению прогретости почвогрунтов и как результат, происходит местное повышение температуры в течение значительной части суток теплого периода года. Местная циркуляция воздушных масс приводит к преобладанию воздушных потоков в сторону моря, что приводит к сокращению осадков. Отрицательная динамика положительно влияет на увеличение рекреационного потенциала климата Соловецких островов. Положительный градиент температуры также способствует увеличению скорости почвообразования и увеличению биомассы в ландшафтах архипелага. Это, несомненно, оказывает нивелирующую роль в уменьшении рекреационных последствий при увеличивающейся рекреационной нагрузке на архипелаг. Список литературы: 1. Дергачева Л.Н. Методические подходы к интегральному анализу климатических условий для рекреационных целей // География и природные ресурсы. ‒ 2000. ‒ № 2. ‒ С. 124-130. 2. Поликин Д.Ю. Рекреационное природопользование на Соловецких островах в меняющихся природных условиях: автореф. дис. на соискан. учен. степ. канд. геогр. наук; Российский государственный педагогический университет имени А.И. Герцена. – Санкт-Петербург, 2011. – 24 с. 3. Программа устойчивого развития туризма. – Режим доступа: http://sdt.unwto.org. Стратегия развития Соловецкого архипелага как уникального объекта духовного, историко-культурного и природного наследия. – Режим доступа: http://dvinaland.ru/power/departments/a_rsa/strateg.php. 105 Секция №3 ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА БЕРЕГОВОЙ ЛИНИИ БЕЛОГО И БАРЕНЦЕВА МОРЕЙ Попова Л.Ф. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] Маршрут следования судна «Профессор Молчанов» в 2012 г захватил два географических пояса: Полярный и Бореальный с тремя почвенными зонами/подзонами. Почвы Новой Земли, близлежащих островов и Земли Франца-Иосифа относятся к типу арктических почв. Почвы развиваются на щебнистых и каменистых породах и моренах, в основном супесчаных и легкосуглинистых, имеют реакцию среды близкую к нейтральной (рН 4,80-6,88) и повышенное содержание органического вещества (6 %). Обеспеченность этих почв подвижным фосфором колеблется от очень низкой (5-15 мг/кг) и низкой (26 мг/кг) до очень высокой (317 мг/кг). Тундровые неглеевые (иллювиально-гумусовые) почвы о. Колгуев имеют легкий гранулометрический состав и более кислую реакцию среды, чем арктические почвы (рН 5,56-6,11), с довольно высоким (127-327 мг/кг) содержанием подвижного фосфора. Южнее, на мысе Канин Нос определен тип тундровых глеевых почв, подтип тундровых глеевых оподзоленных почв, представленный песками с кислой реакцией среды (рН 5,18), низким содержанием органического вещества (1-3 %) и средним содержанием (67 мг/кг) подвижного фосфора. На Соловецких островах и в деревне Летняя Золотица − подзолистые почвы, которые представлены песками с еще более кислой реакцией среды (рН 4,73), но высоким содержанием органического вещества (8,9 %). Содержание подвижного фосфора в этих почвах изменяется от очень высокого (258 мг/кг) до крайне низкого (7 мг/кг). На мысе Зимнегорский − аллювиальные луговые кислые почвы, тяжелосуглинистого гранулометрического состава с рН 5,77 и очень высоким содержанием подвижного фосфора (429 мг/кг) в ней. Торфяные болотные верховые почвы о. Сосновец формируются в специфических условиях при избыточном увлажнении атмосферными водами под влаголюбивой растительностью, которая развивается при почти полном отсутствии в воде растворенного кислорода, при небольшом содержании питательных элементов в субстрате и кислой реакции среды (pH 3,86). Однако содержание подвижного фосфора в данной почве очень высокое (272 мг/кг). К основным поллютантам почв арктической и субарктической зоны Архангельской области можно отнести Zn, Cu, Ni, As. При этом отсутствует загрязнение (или наблюдается естественное колебание фона) почвенного покрова Mn. Исследованные почвы чистые по отношению к Pb, Mn и V. Однако в почвах о. Сосновец отмечено превышение ПДК Pb в 3,4 раза, что соответствует низкому уровню загрязнения. В почвах м. Желания валовое содержание V составило 1,1 ПДК, что так же соответствует низкому уровню загрязнения. Превышений установленных нормативов по Mn не зафиксировано. Почвы исследуемой территории слабо загрязнены Zn. Так, в арктических почвах, в почвах типа аллювиальные луговые кислые (м. Зимнегорский) обнаружены превышения ОДК по Zn, при этом максимальная из наблюдаемых концентраций составила 2,3 ОДК (м. Зимнегорский). Кроме этого, 58,3 % отобранных почв слабо загрязнены Cu, 66,7 % – Ni, 91,7 % – As. При этом максимальные концентрации данных металлов составили 1,8 ОДК (о. Сосновец), 3,1 ОДК (о. Кузова) и 4,8 ОДК (м. Зимнегорский) соответственно. В то же время в почвах о. Сосновец обнаружены превышения ОДК Zn в 9,9 раза и ОДК As в 106 Секция №3 13,5 раз, что соответствует среднему уровню загрязнения. В пробах почв м. Канин Нос и о. Сосновец зафиксированы превышения ПДК Co в 1,9 и 1,2 раза, соответственно. В пробах почв, отобранных в других точках, превышений ПДК Co не обнаружено. Почвы арктической и приарктической зон подвергаются техногенноантропогенному воздействию, вследствие чего происходит накопление ТМ. На это указывают рассчитанные коэффициенты концентраций, значения которых для большинства ТМ больше 1. В целом для исследуемой территории ряд накопления ТМ выглядит следующим образом: Co > Mn > Pb > Cu > Zn > As > Ni > V. На основе этих коэффициентов был рассчитан суммарный показатель загрязнения Zc, нормативно закрепленный в МУ 2.1.7.730-99 и широко используемый в качестве интегрального показателя, отражающего общий вклад ТМ в загрязнение почвенного покрова. Согласно этому показателю, практически все исследуемые почвы имеют допустимый уровень загрязнения ТМ по их валовому содержанию (Zc менее 16). Исключение составили тундровые глеевые почвы, подтипа тундровых глеевых оподзоленных почв мыса Канин Нос, имеющие умерено опасный уровень загрязнения (16 < Zc > 32), и торфяные болотные верховые почвы о. Сосновец, относящиеся к категории загрязнения «опасная» (Zc = 43,2). ВЫПАДЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И АЛЮМИНИЯ НА АКВАТОРИЮ КАНДАЛАКШСКОГО ЗАЛИВА БЕЛОГО МОРЯ В ЛЕТНИЙ ПЕРИОД Горбачёва Т.А., Горбачева Т.Т., Мазухина С.И. Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН [email protected] Тенденции увеличения уровня загрязнения морских экосистем, отмечаемые в настоящее время, определяют необходимость оценки их современного состояния и прогноза экологической ситуации с целью нормирования антропогенного воздействия на морскую среду. Целью данной работы являлась оценка аэротехногенной нагрузки на акваторию Белого моря (на примере островной и полуостровной части). Согласно опубликованным данным, в конце двадцатого века на поверхность Белого моря выпадало 4‒6% годовой эмиссии промышленных предприятий Мурманской области (Виноградова и др., 2008). В июне 2001 года были заложены мониторинговые площадки на о. Тонная Луда (67°06 60”N; 32°24 12”E), о. Олений (67°05 58”N, 32°25 55”E) и п-ове Турий мыс (66°33 00”N; 34°33 76”E) с установкой стационарных осадкоприемников. Отбор дождевых вод проводился ежемесячно в течение вегетационного периода 2001 и 2002гг. В отношении содержания ТМ и Al, являющихся одними из основных компонентов выбросов региональных точечных источников, в качестве контрольных параметров были использованы опубликованные результаты определения состава атмосферных выпадений в виде дождя в районах Финляндии, отдаленных от промышленных центров (Reimann et al., 1997). 107 Секция №3 Таблица Сопоставление концентраций (мг/л) металлов в дождевых водах исследуемого района с данными фонового мониторинга Величина о. Тонная Луда 0.036 Al 0.005‒0.070 0.004 Zn 0.001‒0.007 0.014 Fe 0.004‒0.075 0.003 Cu 0.002‒0.006 0.002 Ni 0.001‒0.004 0.003 Mn 0.001‒0.005 0.014 Sr 0.007‒0.021 0.0003 Co 0.0000‒0.0015 4.40 pH 4.09‒5.81 Примечание: в числителе указано значений. о. Олений п-ов Турий мыс Фон 0.040 0.011 0.0029 0.016‒0.122 0.000‒0.042 0.004 0.002 0.011 0.001‒0.011 0.001‒0.009 0.016 0.007 <0.01 0.005‒0.043 0.001‒0.017 0.005 0.002 0.0004 0.002‒0.009 0.001‒0.005 0.001 0.0004 0.00021 0.000‒0.003 0.0001‒0.0019 0.032 0.003 0.0036 0.003‒0.150 0.001‒0.010 0.013 0.007 0.00027 0.007‒0.022 0.000‒0.018 0.0006 0.0002 0.00002 0.0001‒0.0016 0.0000‒0.0003 4.27 4.35 4.80 4.04‒4.46 3.90‒4.56 4.5‒5.3 среднее значение, в знаменателе – диапазон Нами отмечено превышение концентраций Al, Cu, Ni, Cd, Co на порядок по сравнению с фоновыми значениями, что указывает на совокупное влияние выбросов медно-никелевого, алюминиевого и других производств, расположенных в регионе. Средние концентрации Zn, Pb и Mn, являющихся незначительной частью примесей в выбросах медно-никелевого производства, в атмосферных выпадениях на исследуемой территории не выходили за пределы фоновых значений. Концентрации Fe, относящегося к типоморфным почвенным элементам, соответствовали фоновым значениям, что свидетельствует о стабильности почвенного покрова и отсутствии пыления на обследуемой территории. В целях прогнозирования направления трансформации атмосферных выпадений при возможном усилении аэротехногенной нагрузки нами применен метод физикоматематического моделирования ионного состава вод с использованием программы Селектор. Результаты моделирования свидетельствуют о доминировании простых катионных форм ТМ и Al, связанных с анионами как минеральных, так и органических кислот, что предполагает их высокую лабильность и потенциальную токсичность для гидробионтов Белого моря. Список литературы: 1. Виноградова А.А., Максименков Л.О., Погарский Ф.А. Атмосферный перенос антропогенных тяжелых металлов с территории Кольского полуострова на поверхность Белого и Баренцева морей // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана, 2008, т. 44, № 6. С. 812‒821. 108 Секция №3 2. Reimann C., De Caritat P., Halleraker J.H., Volder T., Äyräs M., Niskavaara H., Chekushin V.A., Pavlov V.A. Rainwater composition in eight Arctic catchments in Northern Europe (Finland, Norway and Russia) // Atmospheric Environment. 1997. V.31. Pp. 159‒170. ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЭКОСИСТЕМ В РАЙОНАХ ПРОЖИВАНИЯ КОРЕННЫХ НАРОДОВ СЕВЕРА НА ОСНОВЕ МАТЕРИАЛОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ Королева В.П., Позднякова Н.А. Санкт-Петербургский государственный университет [email protected] В докладе рассматриваются использование разновременных космических изображений системы Landsat в различных спектральных диапазонах и их комплексирование с геоботаническими характеристиками исследуемой местности для оценки антропогенного воздействия промышленных работ на экосистему. Приводятся конкретные примеры на основе комплексной технологии с применением материалов ДЗ и ГИС-технологий. Задача решена на примере влияния деятельности Восточно-Таркосалинского месторождения на экосистему района. При решении задачи были созданы: 1. Карта-схема антропогенного воздействия промышленных работ на оленьи пастбища в пределах лицензионного участка Восточно-Таркосалинского месторождения; 2. Карта-схема категории земель в пределах лицензионного участка Восточно-Таркосалинского месторождения; 3. Сделано экспертное заключение о снижении хозяйственной продуктивности в пределах лицензионного участка Восточно-Таркосалинского месторождения в результате его промышленного освоения ОАО «Таркосаленефтегаз». Разработана технология ранжирования экосистем по степени антропогенной нарушенности на основе данных дистанционного зондирования. СОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПЛАНКТОННОМ ФИТОЦЕНОЗЕ БАРЕНЦЕВОМОРСКОГО ПРИБРЕЖЬЯ Широколобова Т.И., Водопьянова В.В., Павлова М.А. Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН [email protected] Одно из активно разрабатываемых в ММБИ направлений связано с изучением закономерностей развития планктонных альгосообществ. Многолетние ряды наблюдений позволили создать концептуальную базовую модель экологического года, объединяющую современные представления о гидрологических, продукционных и сукцессионных циклах в пелагиали прибрежья (Дружков, 1997). Согласно модели, летняя фаза годовой сукцессии наиболее вариабельна и может включать несколько сценариев. По одному из них фитопланктонные сообщества развиваются без выраженных пиков активности и характеризуются низкими значениями биомассы. В годы с летним минимумом биомассы (менее 100 мкг/л) регулирование процессов экологического метаболизма переходит к автотрофному нанофитопланктону и смешанному сообществу миксотрофно-гетеротрофных флагеллят (Макаревич, Дружкова, 2012). 109 Секция №3 Среди жгутиковых форм в летний период особое место занимают представители известкового нанопланктона (кл. Prymnesiophyceae, сем. Coccolithaceae), играющие важную роль в биогеохимии океана. Благодаря множеству отслоившихся от клеток кальциевых пластинок при массовом размножении водорослей этой группы (от 106 и более клеток в литре) вода приобретает устойчивую молочно-бирюзовую окраску. Спутниковые сканеры цвета моря однозначно идентифицируют область таких «цветений» по высокому коэффициенту преломления света. К районам вспышек активности кокколитофорид традиционно относят Северную Атлантику. О доминировании этой группы в альгоценозах Мурманского прибрежья упоминается в сводке архивных материалов ММБИ лишь однажды (Biologiсal Atlas…, 2000). Согласно им, в поверхностных водах губ Восточного Мурмана с 25 июня по 1 июля 1968 г. обилие клеток Coccolithus spp. возросло на 1 – 3 порядка по отношению к зафиксированным ранее значениям (максимум составил более 2 млн кл/л). С внедрением методов спутникового зондирования в 1998 г. характерные цветовые пятна кокколитофоридных «цветений» ежегодно регистрируют в открытой части Баренцева моря и с меньшей частотой – в прибрежной (http://seadas.gsfc.nasa.gov). В Мурманском прибрежье на участке протяженностью более 60 миль натурные подспутниковые исследования активной вегетации кокколитофорид проведены впервые. Молочно-бирюзовый цвет и низкая прозрачность (4 – 6 м) вод Восточного Мурмана в 2012 г. наблюдались со II декады августа по III декаду сентября, в 2013 гг. – с III декады июля по I декаду августа. В водной толще акваторий с различным гидрологическим режимом численность Coccolithus spp. изменялась от 0 до 105 – 106 кл/л. Их скопления в прогретом до 9 оС верхнем слое достигали в среднем 3.6 млн кл/л при низких показателях численности и биомассы фитопланктона. На большинстве станций максимумы обилия кокколитофорид приурочены к горизонтам 5 и 10 м. С переходом в более холодные слои, на глубине 40 – 50 м и более, показатель снижался до нулевых значений. В одной из мелководных губ, при достаточно однородных гидрологических условиях, проведены суточные измерения концентраций кокколитофорид и хлорофилла а. Усредненные для водного столба показатели находились в диапазоне 3.5 – 6.0 млн кл/л и 0.3 – 1.2 мг/м3 соответственно. Установлено, что содержание клеток и основного фитопигмента определяется приливным циклом (уменьшается при отливе и увеличивается с приливом). В открытом прибрежье, в слое 0 - 50 м, содержание Coccolithus spp. варьировало от 0.3 до 8.5 млн кл/л, хлорофилла а – от 0.32 до 1.98 мг/м3. Скоплениям клеток в верхних водных слоях не всегда соответствовали повышенные концентрации основного фитопигмента, определяемые различием в уровне развития сообществ по району исследований. Полученные за период наблюдений значения концентраций клеток и хлорофилла а в целом соответствуют показателям «цветения» кокколитофорид в районах Ньюфаундленда, Северного моря и фьордов Норвегии. Привлечение архивных материалов и данных спутниковых снимков позволило проанализировать возможные причины не характерных ранее явлений активной и продолжительной вегетации представителей известкового нанопланктона в прибрежных экосистемах Мурмана. 110 Секция №3 МИКРОБНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЦИКЛОВ УГЛЕРОДА И СЕРЫ В МОРЯХ РОССИЙСКОЙ АРКТИКИ Саввичев А.С. Институт микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН [email protected] Микроорганизмы (бактерии, археи и микроскопические эукариоты) являются важнейшей составляющей биоты водных экосистем. Микроорганизмы осуществляют многоступенчатый процесс деструкции автохтонного и аллохтонного органического вещества в водной толще и донных осадках Арктических морей. Их биогеохимическая активность определяется экологическими условиями среды обитания: качественным составом и концентрацией взвешенного и растворенного органического вещества, температурой, соленостью, рН, показателем окислительно-восстановительного потенциала. В результате деятельности аэробных гетеротрофных микроорганизмов водной толщи осуществляется минерализация наиболее доступных органических веществ, выделяемых автотрофным фитопланктоном, а также привносимых с суши реками и выносом продуктов абразии берегов. Зоной повышенной микробной активности является слой наддонной воды непрерывно переходящий в слой поверхностных осадков. В этом своеобразном экотоне активно выражены микробные процессы деструкции органического вещества водной взвеси. В результате потребления кислорода создаются в большей или меньшей степени локализованные анаэробные условия, благоприятные для развития сульфатредуцирующих бактерий и метаногенных архей. Выделяемые сероводород и метан становятся значимыми биогеохимическими последствиями и ресурсами дальнейших абиогенных и биогенных (микробных) процессов. Рассматривая Арктический бассейн с точки зрения протекания геохимически и экологически значимых микробных процессов, необходимо отметить ряд особенностей, отличающих его от большинства акваторий Мирового океана: 1) ярко выраженную сезонность в протекании всех биологических процессов; 2) наличие ледового покрова, создающего фазовый барьер на границе с водной толщей; 3) протекание биологических процессов в переохлажденных средах с отрицательными температурами. При общем сходстве, связанным с постоянно низкими температурами и длительностью сезона с ледовым покровом, моря Российской Арктики имеют значительные особенности. Экосистемы моря Лаптевых и особенно Карского моря в значительной мере регулируются стоком великих Сибирских рек: Лены, Оби и Енисея. Напротив, водные массы Чукотского моря не подвержены терригенному опреснению, однако испытывают значительное влияние за счет водных масс, поступающих через Берингов пролив. Водная толща Баренцева моря формируется за счет теплых атлантических вод, поступающих с мощным Северо-Атлантическим течением. Белое море является своеобразным внутренним морским водоемом; несмотря на небольшие размеры, различные акватории Белого моря обладают значительным внутренним разнообразием. Известно, что естественная или искусственная изоляция прибрежных морских водоемов часто приводит к сероводородному заражению водной толщи и даже выделению сероводорода в атмосферу. Так, в течение 4-х лет строительства Кислогубской приливной электростанции в западной части Баренцева моря, когда ее бассейн был отделен от моря временной дамбой, сероводородное заражение фиксировалось на всей площади придонного горизонта. К частичной и полной 111 Секция №3 изоляции приводит строительство морских дамб, насыпей, плотин. Среди прочих изменений, характерных для изолированных водоемов, наиболее негативным может оказаться сероводородное заражение придонного водного слоя, связанное с деятельностью сульфатредуцирующих бактерий. Активизация процесса сульфатредукции описана для различных морских бассейнов в разной степени изолированных от открытого моря. Сероводородное заражение характерно для Фрамварен фиорда в южной Норвегии, а также для искусственно отделенных морских акваторий, таких как бассейн Канда-губы в Кандалакшском заливе Белого моря, верхний бассейн губы Ивановской. Нами проведены исследования, характеризующие активность микробных процессов водной толщи и поверхностного слоя осадков Губы Долгая Восточная, а также малых водоемов Кандалакшского залива, находящихся в разной степени изоляции от основного морского бассейна. Важнейшим составным звеном цикла углерода, контролируемым практически на всех этапах биогеохимической деятельностью микроорганизмов, является цикл метана. Метан является вторым по значимости парниковым газом, его концентрация в атмосфере Земли продолжает расти. За последние 150 лет эмиссия этого газа возросла более чем в 2.5 раза. Наиболее ощутимый рост концентрации метана в атмосфере наблюдается именно в приводном слое атмосферы морей Арктического региона. Проведенные нами исследования позволили количественно охарактеризовать масштабы микробных процессов, осуществляемых метанобразующими археями и метанокисляющими бактериями в донных осадках и водной толще Баренцева, Белого, Карского, Восточно Сибирского и Чукотского морей. Изучение активности микробных процессов циклов углерода и серы в морях Арктики является актуальной научной и практической задачей, а также обязательной составляющей комплексных исследований ввиду слабой изученности проблемы применительно к Арктическому региону. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕДКИХ И ОХРАНЯЕМЫХ ВИДОВ СОСУДИСТЫХ РАСТЕНИЙ ОСТРОВНОЙ ФЛОРЫ В ПРОЛИВЕ КАРСКИЕ ВОРОТА Мосеев Д.С. Научно-исследовательский Центр «Викинг» [email protected] Исследования редких и охраняемых представителей флоры проводились на островах Петуховского архипелага южной оконечности Новой Земли в проливе Карские Ворота в августе 2011 г. в рамках комплексной экспедиции ВОО Архангельского Центра РГО «По следам поморов». Популяции растений арктических островов занимают изолированное положение. Многие виды растений, относительно редко встречающиеся во флоре архипелага Новая Земля ввиду обитания в пределах экологического пессимума, довольно широко распространены на материке в подзонах северной и кустарниковой тундр и не являются объектами охраны. Напротив, очень широко распространенные виды сосудистых растений в пределах подзоны арктических тундр Новой Земли, реже встречаются в типичных тундрах и таежной зоне и внесены во многие регламентируемые источники охраны. Согласно такому подходу, следует выделять виды, редко встречающиеся на арктических островах и также принимать к ним меры охраны. 112 Секция №3 В составе растительных сообществ островной флоры было выделено несколько охраняемых групп по степени распространения на островах Петуховского архипелага, Новой Земли и прилегающих северных арктических районов. В первую группу (I) вошли виды, внесенные в Красную книгу РФ (2001) и Красные книги Северо-западного Федерального округа РФ, широко распространенные на островах. В составе видов этой группы доминантом сообществ каменистых тундр на островах Бритвин, Озерный, Пуховый, Большой Олений является Rhodiola rosea L., внесенная в Красную книгу РФ (2001). Вид тяготеет к пониженным участкам вершин клифов и соседствует в основном с Salix arctica. Из других охраняемых видов включенных в регламентируемые источники охраны Северо-западного Федерального округа, на островах обнаружены; Carex maritima Gunn. (Красная книга Ненецкого АО (2006)), Carex saxatilis Kaleda (Красная книга Ненецкого АО (2006)), Oxytropis sordida Pers. (Красные книги Архангельской обл. (2008) и Республики Карелия (1995), Papaver polaris Perf. (Красные книги Республики Коми и Ненецкого АО (2006)), Saxifraga aizoides L. (Красные книги: Архангельской обл. (2008), Карелии (1995), Республики Коми (1998), Ненецкого АО (2006)), Saxifraga cespitosa L., Saxifraga nivalis L. (Красная книга Архангельской обл. (2008)), Stellaria edwardsii (Красная книга Ненецкого АО (2006)). Во вторую группу (II) вошли виды растений, внесенные в Красные книги Северо-западного Федерального округа РФ, редко встречающиеся на островах. В составе этой группы обнаружены; Arenaria pseudofrigida Juz. ex Schischk. (Красные книги Архангельской обл. (2008), Карелии (1995), Ненецкого АО (2006)), Drias octopetala L. (Красные книги; Архангельской обл. (2008), Республики Карелия (1995), Республики Коми (1998), Draba lactea Adam (Красные книги: Республики Коми (1998), Мурманской области (2003), Ненецкого АО (2006), Draba kjellmanii Lid ex Ekman (Красная книга Ненецкого АО (2006), Festuca vivipara (L.) Smirn. (Красная книга Ненецкого АО (2006), Lloidia serotina (L.) Reichenb. (Красная книга Ненецкого АО (2006), Taraxacum tundricola Hand.-Mazz. (Красные книги Мурманской области и Ненецкого АО (2006)). В третью группу (III) вошли виды растений, редко встречающиеся на островах Петуховского архипелага и в прилегающем районе арктических тундр Южного острова Новой Земли, находящиеся в пределах экологического пессимума по температурному фактору, но охраняемые официально. К ним относится широко распространенный вид в таежной зоне и в кустарниковых тундрах Vaccinium vitis-idea L. subsp. minus, обнаруженный на острове Большой Олений. В луговом биоценозе острова Бритвин обнаружена небольшая популяция Equisetum arvense L., вида часто встречающегося в материковых тундрах и в лесной зоне. В четвертую группу (IV) вошли виды характерные для арктических сообществ побережий морей Северного Ледовитого океана, но редко встречающиеся на Новой Земле. В эту группу следует отнести Honckenya oblongifolia Torr. et A. Gray. Сравнительно крупная популяция этого вида обнаружена на песчано-галечниковом пляже острова Озерный. Вид крайне редко упоминается в источниках литературы для флоры Новой Земли. Многие виды редкой и охраняемой флоры архипелага произрастают непосредственно в береговой полосе, и подвергаются воздействию штормовых брызг и приливо-отливных явлений. К ним относятся; Carex maritima, Festuca vivipara, Honckenya oblongifolia, Rhodiola rosea, Saxifraga cespitosa. 113 Секция №3 Ввиду отсутствия антропогенной нагрузки флора Петуховского архипелага довольно разнообразна. Данная территория более 60 лет не используется в хозяйственных целях. В результате интенсификации освоения углеводородных месторождений шельфа Печерского моря, необходимо принимать меры по охране рассмотренных представителей флоры. Из которых наиболее важной является защита побережья от возможного проникновения пятен нефтяных разливов в береговую зону и охрана от использования в лекарственных и эстетических целях, при возможном развитии туризма. БАКТЕРИОФАГИ В ОБРАЗЦАХ ДРЕВНЕГО ЖИЛЬНОГО ЛЬДА МАМОНТОВОЙ ГОРЫ (ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЯКУТИЯ) Филиппова С.Н1., Сургучева Н.А1., Летаров А.В1., Куликов Е.Е1., Карнышева Э.А2., Брушков А.В2., Гальченко В.Ф1. 1 Институт микробиологии им.С.Н. Виноградского РАН 2 Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected]; [email protected] В Центральной Якутии находятся наиболее древние многолетнемерзлые толщи Евразии. Верхнюю часть их разреза слагает так называемый «ледовый комплекс» лёссовидных синкриогенных мерзлых пород, вмещающих сингенетические повторножильные льды значительной мощности. Мамонтова гора - одно из широко известных обнажений сингенетических повторно-жильных льдов ледового комплекса Центральной Якутии. Древнее происхождение позволяет рассматривать жильные льды Мамонтовой Горы в качестве одного из уникальных природных банков жизнеспособных палеосистем. Бактериофаги - неотъемлемая часть микробных сообществ экосистем Земли - являются одним из ключевых факторов эволюции бактерий. Вирусная составляющая рассматривается в настоящее время в качестве одного из важнейших компонентов экологических и геохимических процессов окружающей среды, осуществляя контроль за численностью и биоразнообразием микроорганизмов. В настоящее время данные о фаговой составляющей палеомикробиоты мерзлых пород весьма немногочисленны. Практически нет сведений об обнаружении лизогенных форм микроорганизмов в составе микробных сообществ арктических вечномерзлых пород. Явление лизогении своеобразная форма симбиотических взаимоотношений с вирусными частицами широко распространено среди бактерий, особенно, в низкотемпературных, олиготрофных водных экосистемах. Лизогенные популяции оказываются более конкурентноспособными в борьбе за выживаемость в экстремальных экологических ситуациях. В результате проведенного электронномикроскопического исследования установлено наличие вирусных частиц в образцах повторно-жильного льда Мамонтовой горы. Показано их морфологическое разнообразие, которое было представлено пятью основными морфотипами: миовирусами, сифовирусами, подовирусами, сферическими и нитчатыми. Изучение ледовых образцов микробиологическими методами позволило выделить бактериальные изоляты, на колониях которых по мере 114 Секция №3 старения, отмечено появление стерильных зон (бляшек). Электронномикроскопическое исследование бляшек показало, что они явились результатом литического действия фагов. Получен фаговый изолят нитчатых фагов (рисунок.). Размер генома выделенного нами фагового изолята не превышал 10000 н.п. Нитчатые фаги относятся к фагам умеренного типа, они не блокируют жизненные процессы клетки бактерий-хозяев, кроме того, их размножение может происходить без лизиса клеток. Стерильные участки (бляшки) под действием умеренных фагов появляются в связи с замедлением роста их хозяев, вызванного истощением питательных веществ, старением и т.д. Нитчатые фаги широко распространены в природе. Они встречаются не только среди грамотрицательных, но и среди грамположительных бактерий. Несмотря на небольшие размеры и просто устроенный геном, многие из них способны лизогенизировать бактерии и придавать последним полезные свойства, повышающие приспособленность к окружающей среде. Их отличительной чертой является форма вириона, напоминающая тонкую нить, за что нитчатые фаги и получили свое название. Выявленные нами лизогенные формы бактерий в микробных сообществах древних повторно-жильных льдов предполагают возможность существования явления лизогении в геологическом прошлом нашей планеты. Привнесение в бактериальный геном клеток-хозяев древних неизвестных генов, осуществленное фагами, может придать новые, непредсказуемые свойства микробному сообществу, что в итоге предполагает возможность изменения формирования, в частности, газовой среды и других физико-химических свойств вечномерзлых пород. В результате таяния арктических ледников и ледовых скоплений вечной мерзлоты в условиях потепления климата на Земле нельзя исключить возможность возникновения опасных инфекции неизвестной природы за счет активации древней микрофлоры и возможности переноса бактериофагами факторов вирулентности и патогенности. Поскольку вечная мерзлота занимает огромные территории нашей страны и их хозяйственное значение несомненно, данные о фаговой составляющей микробных сообществ позволят получить важную информацию о состоянии микрофлоры. Это даст возможность оценить потенциальные риски, касающиеся биобезопасности региона в целом. КОМЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ВЫЯВЛЕНИЮ ЧИСЛЕННОСТИ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КОМПОНЕНТЫ В ОБЪЕКТАХ КРИОСФЕРЫ Мулюкин А.Л.1, Брушков А.В.2, Гальченко В.Ф.1 1 ФГБУН Институт микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН 2 Московский госуниверситет им. М.В.Ломоносова [email protected]; [email protected] В связи с потенциальным потеплением климата становится актуальным выявление микроорганизмов, выживших в объектах криосферы при периодическом или постоянном действии факторов, неблагоприятных для метаболизма и размножения клеток. Критерием эффективности выживания является численность микроорганизмов в этих объектах, однако применение общепринятых культуральных методов часто оказывается недостаточным для учета жизнеспособных клеток, в том числе глубоко покоящихся и некультивируемых. Результативность мониторинговых микробиологических исследований определяется не только полнотой выявления жизнеспособных бактерий, но и возможностью оценки их физиологического состояния. 115 Секция №3 В наших исследованиях с использованием прямых микроскопических и молекулярных методов было показано преобладание в ряде объектов криосферы клеток цистоподобного типа – форм покоя неспорообразующих бактерий (данные электронной микроскопии), а также неактивных клеток, сохранивших способность к возобновлению метаболизма (по результатам детекции методом FISH с олигонуклеотидными зондами). Разработанные нами приемы реактивации покоящихся форм неспорообразующих бактерий (вариации состава сред и условий культивирования, использование некоторых регуляторных факторов) были опробованы в исследованиях гетеротрофной мезофильной компоненты бактериальных сообществ криосферы (основного объекта мониторинговых исследований), которая могла сформироваться до замораживания и выжить в условиях криоконсервации. Так, для образцов подледникового грунта озера Унтерзее (Восточная Антарктика), находившихся в условиях периодического замораживания, была установлена высокая обсемененность клетками гетеротрофных бактерий. Более эффективным для выявления их численности был метод предельных разведений в жидкой среде (до 107-108 кл/г), чем учёт на плотных средах (104-105 КОЕ/г). Применение некоторых приемов реактивации бактерий (использование разбавленных сред, предупреждение окислительного стресса) не привело к существенному повышению эффективности выявления жизнеспособных клеток. Однако для других объектов образцов вечной мерзлоты, специальные процедуры реактивации позволили повысить результативность выявления численности гетеротрофных бактерий в 10 3-105 раз. Повидимому, различия в отклике на применение процедур реактивации обусловлены особенностями физиологического состояния и морфологическим типом клеток, предназначенных для выживания в объектах криосферы. Разработанный комплексный подход с применением прямых микроскопических и культуральных методов является перспективным для исследования экосистем, не охваченных микробиологическими и биогеохимическими исследованиями, а также для прогнозирования последствий климатических изменений, в том числе, реактивации «скрытой» компоненты микробных сообществ в объектах криосферы. ЭЛЕМЕНТЫ ТРАНСФОРМАЦИИ ЭКОСИСТЕМЫ Р. СЕВЕРНАЯ ДВИНА В УСЛОВИЯХ МЕНЯЮЩЕГОСЯ КЛИМАТА Новоселов А.П. 1,2, Студенов И.И. 1,2 1 Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии им. Н.М. Книповича, Северный филиал 2 Архангельский Научный центр УрО РАН [email protected] Все изменения в водных экосистемах, вызываемые природными факторами, оказывают различное воздействие на гидробионтов. Одни виды в меняющихся условиях испытывают угнетение, другие продолжают находиться в состоянии гомеостаза, третьи начинают расширять границы естественных ареалов путем саморасселения. В этой связи, появление новых видов в составе ихтиофауны северных рек, подверженных сукцессионным изменениям в результате природных (глобальное потепление) факторов, представляет несомненный интерес. Сведения о появлении в составе уловов видов рыб, не обитавших ранее в Северодвинском бассейне, стали накапливаться с начала 70-х годов, когда в р. Вычегде была впервые отмечена белоглазка. В официальной статистике она долгое время не фигурировала, поскольку в уловах ее не отличали от молоди леща или густеры. В 116 Секция №3 последнее десятилетие она стала встречаться практически по всему речному руслу, распространившись к настоящему времени вплоть до участков приустьевого взморья. Появился в Северной Двине и жерех, единично встречающийся как в среднем течении реки, так и в ее дельтовой части. Спонтанное саморасселение мигрантов идет по следующей экологической цепочке. Увеличение численности рыб в пределах естественного ареала ведет к расширению его границ и заселению новых территорий, на которых сложились условия, благоприятные для нагула и воспроизводства саморасселенцев. В рассматриваемой ситуации наблюдается проявление интенсивной экспансии некоторых карповых рыб в северные водоемы. На наш взгляд, это не является случайным явлением или частным случаем для Архангельской области, а представляет часть общей большой проблемы, связанной с саморасселением рыб. В бассейне р. Северной Двины основные экологические тенденции выражаются в неуклонном падении численности ценных видов холодолюбивых лососевидных рыб (лосось, сиговые) и увеличении доли карповых. В течение последних 50-60 лет фактически произошла замена доминировавших в составе рыбного населения групп рыб. Если в 50-е годы прошлого века семга Salmo salar Linnaeus, 1758 и сиговые составляли порядка 50%, в начале 90-х годов – лишь 15%, а сейчас – чуть больше 5% от среднегодовых речных уловов. В настоящее время специализированный сиговый промысел на Двине отсутствует. Сиг Coregonus lavaretus (Linne, 1758) отмечается в промысловых орудиях лова лишь в качестве прилова на всех видах лова и используется в основном как объект любительского рыболовства. Нельма Stenodus leucichthys (Güldenstadt, 1772) оказалась занесенной в Красную книгу Архангельской области, и сейчас практически недоступна не только для промысла, но и как объект исследований. В то же время, в довоенные годы вылов леща в Северной Двине составлял лишь немногим более 20 тонн. Однако, начиная с 70-х годов прошлого столетия, его численность стала возрастать, и теперь только на долю леща приходится около половины всей вылавливаемой в Двине рыбы. По результатам проведенных нами работ, в 2000-е годы карповые рыбы составляли порядка 80% от всех выловленных рыб. В настоящее время появившиеся в результате саморасселения южные вселенцы (из Каспия или Балтики) освоили практически весь бассейн р. Северной Двины, расширив свои ареалы до ее дельтовой части и участков приустьевого взморья. Белоглазка, являясь в дельте Волги солоноватоводным видом, уже проникла и на участки двинского приустьевого взморья, где создала серьезную пищевую конкуренцию сигу на местах его откорма. Кроме того вызывает озабоченность, что и среди молоди карповых рыб в последние годы стала резко доминировать белоглазка (ее соотношении с лещем 10:1). Это свидетельствует о том, что и в семействе карповых в скором времени может произойти замена ценного промыслового вида – леща на менее ценную белоглазку. Иными словами, в бассейне р. Северной Двины прогрессируют виды, не встречавшиеся здесь ранее, и расширившие границы своих ареалов за счет формирования благоприятных для их жизни условий. В результате глобальных климатических изменений наблюдается неуклонное повышение температуры воды и трофности экосистемы р. Северной Двины, что создает более благоприятные условия для жизни и воспроизводства частиковых рыб. При складывающейся ситуации в Северодвинском бассейне, усугубленной хроническим антропогенным загрязнением экосистемы, следует ожидать: 1) дальнейшего снижения численности и биомассы сиговых рыб, более требовательных к условиям окружающей среды и 2) увеличения 117 Секция №3 численности карповых рыб, активно расширяющих жизненное пространство в результате более благоприятных условий для их питания и воспроизводства. Следует иметь в виду, что любое появление новых видов в водоемах Севера уже само по себе предполагает серьезную проблему, и должно незамедлительно привлекать внимание специалистов. Практика показала, что попав в новые условия, чужеродные виды могут угнетать, или даже полностью вытеснять аборигенные виды в силу своей биологической агрессивности, более высокой жизнеспособности и большего адаптивного потенциала. Приводя к необратимым изменениям водных экосистем, они способны нанести невосполнимый ущерб не только биологическому разнообразию регионов, но и социально-экономическим интересам человека. ДИНАМИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ КРИОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ АРКТИЧЕСКИХ ТЕРРИТОРИЙ Кобелева Н.В. Санкт-Петербургский государственный университет [email protected] Криогенные экосистемы формируются на комплексе форм рельефа, характерном для областей развития многолетнемерзлых пород. Изучение динамики восстановления криогенных экосистем проводилось на территориях газоконденсатных месторождений Тазовского полуострова в период геологических изысканий, строительства и эксплуатации. Основными для Арктической территории, в пределах которой расположен и Тазовский полуостров, криогенными типами экосистем являются экосистемы с бугристым и полигональным рельефом. В ходе освоения территории Крайнего Севера на газоконденсатных месторождениях были нарушены участки с различными типами экосистем. В зависимости от типов криогенных экосистем и интенсивности их нарушения восстановление их идет различными путями. При антропогенном вмешательстве в криогенных экосистемах увеличивается сезонно-талого слой грунта, сопровождающийся понижением верхней границы многолетнемерзлых пород, изменением режима увлажнения почвы. Интенсивность этих изменений зависит от характера повреждающего воздействия. Особый интерес представляет результат изучения динамики криогенных экосистем в условиях антропогенной нагрузки, нарушения которых связанны с интенсивными формами хозяйственной деятельности, такими как строительные карьеры, отвальные комплексы. Двадцатипятилетние наблюдения показали, что при изъятии или отсыпки грунта через определенный период времени на поверхности происходит возобновление того же криогенного микрорельефа. Наиболее характерные криогенные экосистемы для территории Тазовского полуострова являются бугры пучения. Их образование связано, скорее всего, с неравномерным льдообразованием в породах. Бугристые экосистемы можно подразделить на две группы: представляющие собой повторно-мозаичный характер их площадного распределения и индивидуальные бугры пучения (гидролакколиты). Своеобразие экосистем первой группы определяется морфологическими признакам, в том числе высотным размерам бугров, дифференцирующиеся от десятков сантиметров до нескольких метров высотой: низко-, средне- и высокобугристые. К ним относятся такие криогенные экосистемы как мелкобугристая и среднебугристая тундра с минеральными льдонасыщенными почвами; плоско-, средне- и высокобугристые 118 Секция №3 болота с льдонасыщенными торфяными почвами. При антропогенном вмешательстве восстановление мелко- и среднебугристой тундры происходит через криогенные бугристо-западинные формы рельефа и срок их восстановления более 20 лет (Уренгойское газоконденсатное месторождение). По результатам многолетних наблюдений на Ямбургском газоконденсатном месторождении установлено, что растительный покров плоскобугристых торфяных болот восстанавливаются через 7-15 лет в зависимости от структуры микрорельефа. Экосистемы среднебугристых торфяников восстанавливаются, как вторичные, через 15-20 лет, при этом происходит изменения криогенного микрорельефа. На крупнобугристых торфяниках, при механическом их повреждении, происходит вытаивание верхней части льдонасыщенных бугров: увеличивается ширина трещин между буграми и появляются вторичные экосистемы: на вершинах – растительный покров более дренированных местообитаний, в трещинах – растительный покров низинных болот. При изъятии торфа (торфяной строительный карьер) происходит наполнение карьера водой, при этом, экосистемы восстанавливаются через процесс пучения. Но внутренняя структура криогенных бугров меняется – появляется ледяное ядро (Медвежье газоконденсатное месторождение). Вторая группа бугров пучения гидролакколиты. Их можно расклассифицировать на бугры пучения, образовавшиеся при промерзании замкнутых таликов и водоемов (центр хасыреев и берег озера); бугры пучения, возникшие в местах разгрузки грунтовых вод - в прибрежной части малых рек, на перегибам склонов или сформированные в результате миграции воды из водоносных горизонтов к точке промерзания (болотные экосистемы). При их нарушении вторичные криогенные бугристоподобные формы рельефа возникают на местах с теми же координатами, что и первичные экосистемы, причем такой процесс наблюдается как на территории изъятого так и насыпного грунта нивелированных участков. Полигональный рельеф формируется системой пересекающихся трещин, по которым формируются жильные и повторножильные льды. Эти полигоны оконтурины морозобойными трещинами, валиками и ложбинами. К полигональным экосистемам относятся такие криогенные экосистемы как трещиновато-выпуклополигональные тундры, валико-трещиноватые вогнутополигональные и ложбинно-трещиноватые вогнутополигональные болота. Отметим, что на территории многометрового изъятия грунта с валико-полигональными болотами на первой стадии восстановления первичным возникает такой же криогенный микрорельеф даже из песчаной почвы. Многолетние исследования восстановительной динамики криогенных экосистем имеет как научную, так и практическую значимость. С научной точки зрения интересен вывод, что восстановление экосистем Арктических территорий идет через первичное восстановление криогенных форм рельефа. С практической точки зрения эти исследования могут быть использованы при планировании и выборе площадки под новые технические объекты на Крайнем Севере. 119 Секция №3 НОВЫЙ МЕТОД ДЕТЕКЦИИ КЛЕТОК МИКРООРГАНИЗМОВ И ВИРУСНЫХ ЧАСИЦ В ПРИРОДНЫХ ОБРАЗЦАХ ПО ФОРМИРОВАНИЮ НАНОЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ IN SITU Складнев Д. А., Сорокин В. В. Институт микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН [email protected] Разработан высокочувствительный, технологически простой и экономичный способа детекции присутствия биологических объектов в исследуемых природных образцах путём регистрации присутствия наноразмерных частиц металлов, формирующихся in situ непосредственно в исследуемых образцах за счёт восстановления катионов металлов внесённых растворов солей (метод назван NFS ― nanoparticles forming in situ). Восстановление катионов и формирование биогенных наночастиц происходит при взаимодействии с восстановительными группировками поверхностных биополимеров клеток микроорганизмов и фаговых частиц. Следует подчеркнуть, что регистрация присутствия формирующихся наночастиц металлов возможна с применением более широкого спектра высокочувствительных спектрометрических и иных физических аналитических методов, чем регистрация присутствия самих биологических объектов. Использование стерильных растворов солей металлов в концентрациях, нетоксичных для микроорганизмов, позволяет использовать образцы или пробы с положительным ответом для выделения детектированных в них биологических объектов. При отсутствии биообъектов в анализируемом образце (в стерильной пробе) наночастицы формируются «по химическому» варианту – мгновенно возникающие зародышевые кластеры восстановленных атомов укрупняются крайне медленно (см. рисунок). В случае присутствия в анализируемом варианте клеток микроорганизмов или вирусов характер динамики формирования наночастиц резко меняется – живые клетки служат активным и постоянным источником восстановителей для катионов металлов и, соответственно, рост численности и размеров наночастиц происходит заметно быстрее. Поскольку формы и размеры формирующихся наночастицы отличаются в случаях разных культур микроорганизмов (более того – культур различного возраста или физиологического состояния, а также от состава ростовых сред), возможно создание атласа признаков, позволяющих проводить групповую идентификацию биологических объектов, обнаруживаемых в образцах. Характеристическим признаком некоторых культур может служить также способность секретировать биологически активные соединения, стабилизирующие наночастицы. 120 Секция №3 Рисунок. Динамика формирования наночастиц в исследуемых образцах― стерильных и содержащих различные типы биологических объектов. Показано, что разработанный нами биотехнологический метод позволяет за 30–40 минут обнаруживать в тестируемых взвесях наличие клеток микроорганизмов или вирусные частицы при концентрациях порядка 102 мл-1. На основании большого объёма экспериментальных данных, сформулированы основные требования к конструкции прибора на базе микрофлюидного чипа, предназначенного для обнаружения клеток микроорганизмов, наноклеток и вирусных частиц по формированию биогенных наночастиц серебра непосредственно в водных пробах природных и медицинских образцов. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАРКИРОВАННЫХ ДРОЖЖЕЙ Yarrowia lipolytica ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ ИЗ МЕСТ ВЫТАИВАНИЯ МЕРЗЛОТНЫХ СЛОЕВ Юзбашева Е.Ю.1, Складнев Д. А2. 1 ФГУП ГосНИИгенетика, ВКПМ 2 Институт микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН [email protected] Для определения динамики распространения микроорганизмов из мест вытаивания мерзлотных слоев в районе реки Алдан использовали культуру непатогенных генетически маркированных аскомицетных дрожжей Yarrowia lipolytica. При выборе маркерной культуры исходили из того, что клетки не должны походить на клетки эндемичных культур, и не способны выживать в предложенных экологических 121 Секция №3 условиях, что важно для обеспечения защиты видового состава природной биоты исследуемого района. Дрожжи Y. lipolytica ― одна из наиболее изученных промышленных культур, широко используемая в разных производственных процессах и молекулярнобиологических исследованиях [1, 2, 3]. Различные штаммы этого вида естественным образом присутствуют в почвах, морской воде и донных отложениях. Многие имеют выраженную способность деградировать углеводороды. В последнее десятилетие дрожжи Y. lipolytica активно используются в исследованиях, связанных с вопросами окружающей среды и аналогичными приложениями. [4, 5]. В данном исследовании использовали специально сконструированный штамм дрожжей Y. lipolytica Y-3603 (депонирован в ВКПМ), клетки которых были генетически маркированы внесением гена красного флуоресцентного белка TurboFP635, подшитого к одному из поверхностных белков клеточной стенки, а именно к YlPir1. Экспонирование на поверхности клеток красного флуоресцентного белка позволяет детектировать клетки Y. lipolytica Y-3603 как методом микроскопии (рис. 1), так и по фенотипу колоний без использования специальных субстратов (рис. 2), что существенно упрощает обнаружение маркированных клеток при лабораторном анализе отобранных природных проб [6]. Рисунок 1. Фазовоконтрастная (a) и флуоресцентная (b) микроскопия клеток штамма Y-3603. Рисунок 2. Пигментированные колонии штамма Y3603, экспрессиирующего клеточно-связанный красный флуоресцент-ный белок (а), колонии контрольного штамма (b) . Для маркирования дрожжей Y. lipolytica красным флуоресцентным белком TurboFP635 была сконструирована экспрессионная плазмида, в которой ген YlPIR1 без стоп-кодона был слит в рамке считывания с нуклеотидной последовательностью, кодирующей белок TurboFP635. Полученный таким образом белковый комплекс состоит из белка YlPir1, к С-концу которого присоединен своим N-концом красный флуоресцентный белок. Локализация белкового комплекса YlPir1-TurboFP635 на поверхности клеточной стенки дрожжей была продемонстрирована с помощью флуоресцентной микроскопии. Использованная для наблюдения за динамикой распространения в местах вытаивания мерзлотных слоев сконструированная методами генной инженерии 122 Секция №3 культура дрожжей Y. lipolytica удобна для выявления даже единичных клеток в отбираемых образцах. Культура не патогенна и не может представлять опасность для исследуемой экосистемы, поскольку весьма требовательна к присутствию, и к уровню ростовых факторов. Список литературы: 1. Nicaud, J. M. (2012). Yarrowia lipolytica. Yeast, 29(10), 409-418. 2. Gonçalves F. A. G., Colen G., Takahashi J. A. Yarrowia lipolytica and its multiple applications in the biotechnological industry. The Sci. World J., 2014. 3. Groenewald C., Marizeth H. Yarrowia lipolytica: Safety assessment of an oleaginous yeast with a great industrial potential. Critical reviews in microbiology, 2013, 40(3), 187-206. 4. Scioli C., Vollaro L. The use of Yarrowia lipolytica to reduce pollution in olive mill wastewaters. Water Research., 1997, 31(10), 2520-24. 5. Zinjarde S., Apte M., Mohite P., Kumar A.R. Yarrowia lipolytica and pollutants: Interactions and applications. Biotechnol. Adv., 2014. http://dx.doi.org/10.1016/ j.biotechadv.2014.04.008 6. Yuzbasheva E.Y., Yuzbashev T.V., Laptev I.A., Konstantinova T.K., Sineoky S.P. Efficient cell surface display of Lip2 lipase using C-domains of glycosylphosphatidylinositolanchored cell wall proteins of Yarrowia lipolytica. Appl.Microbiol.Biotechnol., 2011, 91(3), 645-54. АНТРОПОСОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ЯДЕРНЫХ ОТХОДОВ Комлева Е.В. Технический университет, Дортмунд, Германия [email protected] Рассмотрены некоторые антропосоциальные аспекты феномена ядерной энергии. Они сопряжены с первой попыткой создания международного подземного могильника ядерных материалов вблизи Красноярска. Отмечены проблемы, которые идентифицированы таким сопряжением. Ключевые слова: культура безопасности, ядерная энергия, нефть, международный ядерный могильник, Красноярск, Печенга, Краснокаменск, горно-химический комбинат,Россия. ЛЕДЯНОЙ ПОКРОВ ПОЛЯРНЫХ МОРЕЙ– ВЕДУЩИЙ ФАКТОР ГАЗООБМЕНА ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫ Голубев В.Н.,Фролов Д.М. МГУ им. М.В.Ломоносова [email protected], [email protected] В начале текущего столетия среднее содержание СО2 в атмосфере вплотную приблизилось к 400 ppm, что рассматривается как причина многих неблагоприятных природных явлений и стало предметом серьезной обеспокоенности ученых и политиков, (например «Климатическая доктрина Российской Федерации»). Поступление диоксида углерода в атмосферу и в другие его резервуары, между которыми происходит непрерывный обмен, связано, в основном, с процессами на континентах (эндогенными, биогенными, антропогенными, геохимическими и др.). 123 Секция №3 Флюктуации его концентрации в атмосфере во времени и в пространстве, обусловлены интенсивностью переноса газа из атмосферы Земли, которая служит зоной транзита, в океан, являющийся основным его стоком. При одинаковом среднегодовом приросте в Северном и Южном полушариях в атмосфере каждого из них наблюдаются внутригодовые изменения: содержание СО2: в холодный зимний период оно возрастает, а в теплый летний – понижается, однако масштабы изменений существенно различаются. Полушарные вариации содержания СО2 в 90-е годы ХХ-го века и в 20002010 гг. показывают одинаковую закономерность, но вместе с тем имеют определенные различия. Такая цикличность в изменении содержания газа противоположна цикличности, установленной при изучении ледниковых кернов (понижение содержания газа в атмосфере в периоды длительного похолодания и оледенения Земли и рост в периоды потепления), и не согласуется с температурной зависимостью растворимости газов, что требует более детального исследования факторов, определяющих баланс углерода на планете. Амплитуду и направленность годовых колебаний содержания диоксида углерода в атмосфере определяют четыре основных фактора, из которых три (интенсивность фотосинтеза/разложения, антропогенный выброс и доля покрытой льдом акватории океана,) предполагают направленность, совпадающую с регистрируемыми изменениями, а один (растворимость газа в морской воде) – противоположную. Противоположные закону Генри-Дальтона изменения содержания углекислого газа в атмосфере, происходящих в каждом из полушарий в течение года (повышение зимой и понижение летом), свидетельствует о наличии иных факторов, суммарная роль которых в сезонных изменениях содержание CO2 оказывается не только сравнимой, но даже превышает масштабы сезонных колебаний поглощения газа океаническим слоем перемешивания в каждом из полушарий. Регулятором содержания СО2 в атмосфере может служить интенсивность поглощения газа в слое перемешивания Мирового океана, которая возрастает при понижении солености и температуры воды. Еще одним фактором являются морские льды, роль которых в глобальных изменениях содержания СО2 порой сводится к мало существенным аспектам. Но максимальные годовые амплитуды содержания СО 2 приурочены именно к высоким широтам Северного полушария, где значительная часть акватории Северного Ледовитого океана периодически перекрывается ледяным покровом. В летний период поглощение СО2 открытой частью акватории арктических морей достигает 2,5 ГтС, что составляет 25% от суммарного накопления углекислого газа в атмосфере всего Северного полушария. Распределение СО2 между поверхностными геосферами регулируется, в основном, процессом газообмена океана и атмосферы, динамическое равновесие в котором достигается при определенном соотношении парциального давления газа с температурой и соленостью воды. Установлена высокая корреляция сезонных вариаций содержания СО2 и внутригодовых изменений площади морских льдов: в зимний период содержание СО2 в атмосфере полушария возрастает, а в летний – опускается ниже среднегодового значения. Периоды, когда происходит смена направленности процесса (от роста концентрации содержания СО2 к снижению и обратно) согласуются со временем перехода приземной температуры через точку замерзания морской воды (таяния льда). Амплитуда таких колебаний зависит от широты, изменяясь от 0-5 ppm на 10ºю.ш.- 10ºс.ш до 20 ppm на 60º-80ºс.ш. В результате сезонной изменчивости содержания СО2 парниковый эффект в зимний сезон возрастает по сравнению с летним периодом. В зоне выше 60º с.ш., где изменения содержания СО2 достигают 20 ррм, парниковый эффект в зимнее время оказывается выше на 6% по сравнению с летним, что может частично компенсировать потери радиационного баланса вследствие 124 Секция №3 сезонного уменьшения прихода солнечной радиации, повышения среднего альбедо поверхности и уменьшения содержания водяного пара в атмосфере. Большая часть побережья РФ (акватории Северного Ледовитого океана, северных морей Тихого океана, Балтийского моря) приурочена к той части Мирового океана, где наблюдается сезонное становление и вскрытие ледяного покрова. На значительной части акватории арктических морей при сезонном становлении ледяного покрова условия газообмена с атмосферой изменяются, поскольку в этот период сток парниковых газов в океан определяется в большей степени газопроницаемостью ледяного покрова, а не растворимостью газов в воде. Модели глобального климата и климата полярных регионов рассматривают ледяной покров морских и пресных водоемов, главным образом, с позиций изменения альбедо акватории, занятой ледяным покровом, а также в связи с энергетическими аспектами процесса формирования и разрушения ледяного покрова. Влияние ледяного покрова на газообмен атмосферы и океана практически не исследовано, отсутствуют также систематические сведения об изменениях содержания СО2 в морской воде в период существования сезонного ледяного покрова. Высокая корреляция между сезонными вариациями содержания СО2 и внутригодовыми изменениями площади морских льдов: возрастание содержания СО2 в атмосфере в зимний период, а в летний снижение относительно среднегодового значения с приуроченностью смены направленности процесса (от роста концентрации содержания СО2 к снижению и обратное изменение) ко времени перехода приземной температуры через точку замерзания морской воды (таяния льда). Амплитуда таких колебаний закономерно изменяется с широтой от 0-5 ppm на 0º-10ºю.ш. до 20 ppm на 60º-80ºс.ш. Формирование значительного дефицита углерода в водах Северного Ледовитого океана в зимний период ведет к интенсивному поглощению арктическими морями в весеннелетний период по крайнем мере 3∙1014 молей СО2. Кроме того исследования газообмена океана и атмосферы, проведенные в акватории Северного Ледовитого океана, показали интенсивное поглощение СО2 поверхностным слоем морской воды в случае хотя бы частичного сохранения ледяного покрова и разнонаправленные потоки газа на глубинах 200–4000 м. Показано также, что снижение растворимости СО2, вызванное потеплением климата и повышением температуры поверхностного слоя океана, ответственно за какую-то часть современного возрастания концентрации СО2 в атмосфере (около 10%) и в силу обратных связей за определенную часть происходящего глобального потепления. 125 Секция №4 Исследование и освоение углеводородных ресурсов шельфа арктических морей АРКТИЧЕСКИЙ ШЕЛЬФ – НА ПОРОГЕ ВТОРЖЕНИЯ Новиков Ю.Н., Галиева Е.Р. Всероссийский нефтяной научно-исследовательский геологоразведочный институт [email protected] Постоянными факторами потенциальных угроз в Арктике являются изменения климата и возможность загрязнения. В первом случае оценка влияния человека служит предметом дискуссий, зато во втором – оно безальтернативно, и для того, чтобы свести антропогенное воздействие на арктическую среду к приемлемому уровню безопасности, необходимо отчетливо представлять его масштабы. Сегодня это своевременно, как никогда ранее, поскольку в 2013 г. Россия реально оказалась, наконец, на пороге широкомасштабного изучения и освоения УВ потенциала ее арктического шельфа. Основные открытия на арктическом шельфе были сделаны еще в советское время (1983-1992 гг.): на акваториях Баренцева, Печорского и Карского морей были выявлены 10 месторождений нефти и газа, включая уникальные газовые гиганты – Штокмановское, Ленинградское, Русановское; до конца прошлого столетия были открыты еще 5 месторождений; в самом начале нынешнего века – еще 2. Итого – 17 морских месторождений, не считая подводных продолжений 13 прибрежных месторождений. Но выявить гигантские запасы этих месторождений, в основном – газа, оказалось проще, нежели приступить к их освоению. До 2010 г. на арктическом шельфе было выдано 23 лицензии, преимущественно вида НЭ, дающих право на эксплуатацию уже открытых месторождений: половину лицензий получил Газпром, половину – шесть независимых недропользователей. Наиболее заметными событиями этого времени была подготовка к разработке Приразломного и Штокмановского месторождений, но начало освоения арктического шельфа было положено отнюдь не этими пафосными проектами. В 2003 г. вполне незаметно началась добыча газа из подводной части Юрхаровского нефтегазоконденсатного месторождения в Тазовской губе; добыча ведется наклонными скважинами с берега, а ее суммарный объем на начало 2014 г. составил почти 180 млрд м3. Добычу осуществляет ООО «НОВАТЭК-Юрхаровнефтегаз», которое в 2011 г. получило еще 4 лицензии в районе Тазовской и Обской губ. Помимо этого, начиная с 2010 г. новые лицензии на арктическом шельфе получают только два недропользователя – ОАО «Газпром» и ОАО «НК «Роснефть»: в 2010 г. выдано 6 лицензий, в 2012 г. – еще 6. Год 2013 оказался знаменателен двумя обстоятельствами: 1) в самом конце года после долгой подготовки наконец-то получена первая нефть с морской буровой платформы на Приразломном месторождении; 2) было выдано беспрецедентное количество новых лицензий – 34, т.е. почти столько же, сколько за все предыдущие годы; 19 лицензий получил Газпром, 15 – Роснефть. Почти все новые лицензии – вида НР, предполагающие геологическое изучение и разведку перспективных участков недр с возможностью последующего освоения выявленных запасов нефти и газа. При этом позиции и перспективы двух главных недропользователей существенно отличаются. Секция №4 Лицензионные участки Газпрома расположены в наиболее изученных и разведанных акваториях западно-арктических морей (единственный участок – в Восточно-Сибирском море): южная часть шельфа Карского моря – 12 лицензий, Обская и Тазовская губы – 11 лицензий, включая долевое участие в ОАО «Ямал-СПГ», созданном для освоения Южно-Тамбейского газоконденсатного месторождения; Баренцево море – 7 лицензий, Печорское море – 2 лицензии. Компании достались почти все открытые морские месторождения с суммарными извлекаемыми запасами газа свыше 8 000 млрд м3, нефти – около 300 млн т и расположенные рядом перспективные участки. Главная задача на ближайшие годы – доразведка уже открытых месторождений и подготовка их к освоению. В распоряжении Роснефти – 7 участков в Печорском море, 6 участков в Баренцевом море, 4 участка на шельфе Карского моря, 7 участков на акваториях восточно-арктических морей, где до сих пор не пробурено ни одной скважины. За исключением Печорского моря, все участки расположены в глубоководных, удаленных от берега и слабо изученных районах акваторий, что обуславливает предельно высокие геологические риски их опоискования и освоения. В ряде случаев компания стремится делить их с зарубежными партнерами, в числе которых Statoil и Exxon Mobil. Главная задача – поиски и разведка месторождений с объемами запасов нефти и газа, достаточными для их экономически целесообразного освоения в сложных и запредельно сложных условиях арктических акваторий. Грандиозность задачи определяется не только природными условиями, но и ее масштабами: 24 лицензионных участка Роснефти располагаются на всем обширном пространстве арктического шельфа. Их суммарная площадь – свыше 1 млн км2, а совокупный объем оцененных извлекаемых ресурсов составляет 7,7 млрд т нефти и конденсата, 24,5 трлн м 3 газа. Их изучение и разведка, в соответствии с условиями лицензионных соглашений, должны производиться в ближайшие годы такими темпами и в таких объемах, что полностью исключить вероятность возникновения внештатных ситуаций, чреватых опасностью загрязнения, невозможно и необходимо быть к ним готовыми. Таким образом, сегодня на арктическом шельфе России в рамках 73 действующих лицензий ведется подготовка к его беспрецедентному по масштабам изучению и освоению. Можно по-разному относиться к этому процессу, но, оценивая его масштабы, следует признать, что в любом случае это будет хоть и контролируемое, но вряд ли полностью предсказуемое, а потому весьма рискованное вторжение в хрупкую экосистему Арктики. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОЕКТОВ ПО ОСВОЕНИЮ РЕСУРСОВ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ Данилов А.И. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] Основные гидрометеорологические угрозы в Арктике – это опасные ледовые явления и образования, низкие температуры, экстремальный ветро-волновой режим, повышение уровня моря, быстрые климатические изменения, которые ускоряют оттаивание вечной мерзлоты и разрушение льдистых и рыхлых берегов арктических морей. Для шельфовых сооружений главные риски несут опасные ледовые образования – айсберги, торосы и стамухи, многолетние льды, большие ледяные поля, сильные 127 Секция №4 ледовые сжатия. Для проектирования надежных сооружений проводятся гидрометеорологические и ледовые изыскания с использованием современных технических средств и технологий. Для НМ Приразломного выполнено 5 таких экспедиций, для Варандейского терминала – 5, для Штокмановского ГКМ – 7 ледовых экспедиций. В 2013-14 гг. проведены масштабные зимние и летние экспедиции по информационному обеспечению проектов «НК «Роснефть» в Карском море с использованием а/л «Ямал», д/л «Капитан Драницын», НЭС «Академик Федоров», пилотируемой и беспилотной авиации. Выполняются работы в интересах проектов в Обь-Тазовском регионе: порт Сабетта, отгрузочные терминалы и т.п. На основе полученной и исторической информации для проектов разработаны Временные локальные технические условия, включающие более 70 ледовых характеристик. В Печорском море успешно работают Варандейский терминал и МЛСП «Приразломная», которые обеспечиваются необходимой оперативной гидрометеорологической и ледовой информацией. Специализированное ГМО является важной составляющей гидрометеорологической безопасности. Особенно это важно в районах, где есть айсберги и тяжелые льды. В этих случаях ГМО становится важным компонентом системы управления ледовой обстановкой (УЛО). Мониторинг опасных ледовых образований, их обнаружение и устранение является главной задачей УЛО. Для всех высокоширотных участков шельфа в Баренцевом и Карском морях потребуется создавать подобные системы. В целом, существующая система обеспечения гидрометбезопасности соответствует потребностям недропользователей. Однако, дальнейшее развитие деятельности по освоению шельфовых месторождений требует развития и модернизации систем наблюдений, совершенствования методов расчетов и прогнозов, форм представления информации потребителю и систем связи для доставки больших объемов информации на удаленные объекты. К ОЦЕНКЕ ИСХОДНОЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМОЙ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ В МОРЯХ АРКТИЧЕСКОГО ШЕЛЬФА РОССИИ Смирнов К.Г. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] Гидрометеорологическая (ГМ) информация, необходимая для освоения нефтегазовых месторождений Арктического шельфа России, может быть разделена на 4 категории по степени детализации (табл. 1), каждая из которых необходима на разных этапах проектов. На первом этапе (прединвестиционные расчеты, подготовка документации по оценке воздействия на окружающую среду) достаточно общей гидрометеорологической характеристики района, которая выполняется по архивным данным, в частности по справочникам «Моря СССР», подготовленным в 1980–1990-е гг., данным ЕСИМО, специализированным базам данных. 128 Секция №4 Таблица 1 – Категории гидрометеорологической информации и их назначение Категория информации Назначение информации Общая ГМ характеристика района по 1. ДОН (декларация о намерении) архивным данным 2. Прединвестиционные расчеты 3. ОВОС Детальная ГМ характеристика района по ВЛТУ (временные локальные архивным данным и результатам технические условия), необходимые для гидродинамического моделирования ТЭО инвестиций и предпроектных работ Детальная ГМ характеристика района по ЛТУ (локальные технические условия), архивным данным, данным изысканий (за необходимые для проектирования последние 3-5 лет), результатам гидротехнических сооружений в море гидродинамического и вероятностного моделирования УЛО (управление ледовой обстановкой) на 1. Обеспечение разведочного и основе расчета различных сценариев. поискового бурения Описание ОЯ и ООЯ средствами 2. Обустройство месторождений гидродинамического и вероятностного 3. Эксплуатация гидротехнических моделирования. сооружений и транспортировка продукции На этапе технико-экономического обоснования инвестиций, принятия проектных решений и предпроектных работ требуются временные локальные технические условия (ВЛТУ), содержащие (применительно к конкретному объекту капитального строительства) данные ГМ условий, расчетных параметров по ветру, течению, волнению, ледовому режиму, уровню моря и другим ГМ характеристикам [1], и разрабатываемые на основе данных многолетних рядов наблюдений за ГМ параметрами и результатам гидродинамического моделирования. На этапе проектирования гидротехнических сооружений в море необходимы локальные технические условия (ЛТУ), требующие детальной ГМ характеристики района не только по архивным данным и результатам моделирования, но и по данным изысканий за последние 3-5 лет, позволяющим проверить адекватность модели для заданного района, и оценить репрезентативность использованных архивных данных. На завершающем этапе – разведочном и поисковом бурении, строительстве и эксплуатации гидротехнического сооружения – требуется Управление Ледовой Обстановкой (УЛО), детальное понимание возможных Опасных Явлений (ОЯ) и Особо Опасных Явлений (ООЯ), причин их возникновения. Для решения таких задач необходимо моделирование возможных сценариев возникновения ОЯ и ООЯ с оценкой их вероятности (для подсчета риска экономических затрат на предотвращение ОЯ и ООЯ, ликвидацию последствий). В настоящем докладе дается обзор современного уровня подготовки различной ГМ информации, необходимой на указанных выше этапах. На примере айсбергов и ветрового волнения предлагается использование вероятностных моделей сценариев, что позволяет, во-первых, обобщить результаты проводимых модельных расчетов, повысить точность делаемых оценок, а во-вторых, сделать предоставляемые заказчику материалы более полными и соответствующими современному уровню запросов. В основу предлагаемого подхода ложатся методы построения вероятностных моделей ансамбля случайных процессов, разработанные для стационарного 129 Секция №4 приближения и неоднократно использовавшиеся [2, 3, 4]. Новизна подхода заключается, в частности, в обобщении прежнего опыта (работы с временными рядами) на ансамбли полей гидрометеорологической информации (результаты гидродинамического моделирования, спутниковая информация). Список литературы: 1. ГОСТ Р 54483- 2011 (ИСО 19900:2002) 2. Бокс Дж. Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление. вып.1М. Мир. 1974. 406 с. 3. Рожков В.А., Трапезников Ю.А. Методические рекомендации, алгоритмы и программы расчета вероятностных характеристик ветрового волнения на ЭЦВМ. 1968. Обнинск. 308с. 4. Привальский В.Е. Климатическая изменчивость. Стохастические модели, предсказуемость, спектры. М. Наука.1985. 184 с. ФОРМИРОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ РЕШЕНИЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПРИ ОСВОЕНИИ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИАРКТИЧЕСКИХ ТЕРРИТОРИЙ Губайдуллин М.Г., Тарасова Г.М. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] По мере истощения углеводородных месторождений на суше центр мировой нефтегазодобывающей промышленности постепенно перемещается в акваторию Арктических морей, где сосредоточены крупнейшие в мире запасы нефти и газа. С целью подготовки квалифицированных специалистов, обеспечивающих освоение природных ресурсов Европейского Севера России и Арктики в Институте нефти и газа САФУ имени М.В. Ломоносова был создан инновационнотехнологический центр арктических нефтегазовых лабораторных исследований. При этом основной акцент лабораторных исследований сделан на решение наиболее актуальной задачей, связанной с освоением «нетрадиционных» месторождений нефти и газа с низкопроницаемыми коллекторами северных регионов, Западной и Восточной Сибири. Актуальной является также и проведение на современном оборудовании комплекса лабораторных исследований кернового материала и физико-химических свойств углеводородов при разработке месторождений шельфовых и глубоководных отложений, а также газовых сланцев и твёрдых газоносных песчаников. Поставлена задача - разработка и реализация в САФУ инновационной учебной программы подготовки специалистов мирового уровня в области создания технологий разработки «нетрадиционных» месторождений, на основе уникального лабораторного практикума с глубоким освоением теоретических положений лекционных курсов. Основные направления деятельности центра включают: Гидродинамические исследования скважин. PVT-анализ пластовых флюидов, включая тяжелые и высоковязкие нефти Определение парафинов, асфальтенов и солеотложений при исследовании термодинамических свойств пластового флюида. Физико-химические исследования нефти и нефтепродуктов. Физико-химический анализ пластовых и поверхностных вод. 130 Секция №4 Исследование физических и фильтрационных свойств пород-коллекторов в пластовых условиях на образцах керна диаметром 30, 67, 100 мм и составных моделях. Исследование петрофизических свойств пород-коллекторов при моделировании термобарических условий для образцов диаметром 30, 67, 100 мм. Исследования для повышения нефтеотдачи пластов на керне. ИТЦ АНГЛИ успешно прошёл инспекционный контроль по аккредитации и расширил свою область аккредитации за счёт внедрения новых методов исследования пластовых флюидов и керна. Кроме того, Центр подтвердил свою техническую компетентность в заявленной области аккредитации и функционирование системы менеджмента качества. Сегодня в центре трудятся 14 человек. Это квалифицированные, грамотные с большим опытом работы специалисты. Здесь же, в институте нефти и газа, готовят новых сотрудников. Студенты ещё в годы учёбы получают необходимые практические навыки и сразу после получения диплома могут профессионально заниматься исследованиями керна, нефти и нефтепродуктов. Здесь постоянно проводятся занятия не только со студентами Института нефти и газа, но и со студентами других институтов по физико-химическим исследованиям нефти и пластовой воды, кимберлитового сырья и мониторинга территорий разрабатываемых месторождений. Создание современного лабораторного комплекса по исследованию кернового материала и пластовых флюидов, нефти и нефтепродуктов позволит объединить вузовскую и отраслевую науку. Студенты Института нефти и газа смогут получить здесь полный комплекс знаний и практических навыков по изучению керна и нефти. Современный научный комплекс в Архангельске позволит в сжатые сроки проводить исследования керна, пластовых флюидов и устьевой нефти, необходимые для эффективного освоения месторождений. A REVIEW OF ICE-BREAKING TARIFF POLICY ON THE NORTHERN SEA ROUTE (NSR) 1991 – 2014 Gritsenko, D.1, Kiiski, T.2 1 Center for Maritime Studies, Brahea Center, University of Turku, Finland 2 Turku School of Economics, University of Turku, Finland [email protected] This study aims at reviewing the Northern Sea Route (NSR) ice-breaking tariff policy from 1991, when the NSR was opened for commercial operation of foreign vessels, until 2014, when the latest changes into the tariff system were introduced. To date the NSR is regarded as one of the key factors to influence the global shipping patterns, as it has a potential to become a viable complement to the conventional routes through the Suez Canal and Panama Canal in the foreseeable future (Figure 1). Yet, under the current climate situation an unassisted passage of vessels (with ice-class and winterized) remains a subject to operational, safety and environmental uncertainties, so that around-the-year operation in the Arctic still largely relies on ice-breaking services. The ice-breaking services are subject to fee rendered in accordance with a tariff as defined in a Russian Federal Law and are managed by the Northern Sea Route Administration, a Federal State institution established to organize navigation in the water area of the NSR. Thus, ice-breaking tariff policy is an important 131 Секция №4 component in the development of the Arctic shipping as it can significantly affect the economic feasibility of the NSR operations. Figure 1 – Conventional canal routes and the Northern Sea Route Source: Authors. The commercial shipping in the NSR has a long tradition in serving the Artic economic development as it became a part of the Soviet maritime system in 1930-s. Its peak cargo flows consisted mainly of destinational traffic (to and from the Arctic), with approximately 6.6 million tonnes in 1987 (Granberg, 1998). In recent years, Russian Federation showed interest in the revival of the Arctic shipping and related infrastructure, as well as introduced a new NSR management and legislation systems. Anticipating favourable ice-conditions followed by increased activity in the Arctic, Russian federal government decided to allocate resources to refurbish the deteriorated infrastructure along the NSR including the construction of nuclear powered ice breakers as a replacement for its finite and ageing icebreaker fleet mainly to facilitate the Arctic natural resource extraction development. These large infrastructural investments require significant resources, and the role of icebreaking tariff in it is a subject of strategic policy consideration. As long as NSR has been used for Russian domestic transport only, its potential to influence the global shipping trade patterns was not realized, and the tariff policy had only significance within the Russian economy. Yet, with the opening of the route in 1991 tariff design capable of balancing economic and strategic needs has become a key issue in making the NSR more attractive. Currently, whether the NSR will become a competitive transit route between Asia and Europe depends on a number of contextual developments and the tariff policy. Ice-breaking is a way to ensure safety and quality of Arctic shipping, as ice conditions are harsh and unpredictable. Drivers of Arctic shipping include (but are not limited to) the dynamics of climate change and market conditions, technological development, policy regarding the exploitation of the NSR pursued by the Russian Federation (RF), and the icebreaking tariff policy. The ice-breaking tariff policy on the NSR reveals a number of challenges posed in respect to a need of balancing the strategic/security, environmental and economic considerations. Thus, a historical review of NSR ice-breaking tariff brings key knowledge regarding the evolvement of the system, providing insights for the future design of public policy and decision making of international shipping companies interested in Arctic operations. 132 Секция №4 АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ («ERA») Хелен Эстбэлл DNV GL, Оценка экологических рисков и технологии, Осло (Норвегия) [email protected] Чтобы лучше понять риски для окружающей среды, связанные с морскими нефтегазовыми проектами, разработан метод* их количественной оценки. Анализ экологических рисков представляет собой систематизированный процесс, в ходе которого собирается и систематизируется определенный объем данных, чтобы иметь возможность выполнить количественный анализ. Анализ начинается с моделирования дрейфа и разложения нефти после разлива в море с помощью разработанной Институтом SINTEF модели OSCAR. Эта модель позволяет использовать матрицу объемов и продолжительности разливов в качестве основы для анализа экологических рисков. Следующим шагом является совмещение распределения природных ресурсов, таких как морские млекопитающие, рыба, морские птицы и прибрежная среда обитания, с результатами моделирования дрейфа нефти для получения информации о возможном влиянии разливов нефти на природные ресурсы. Результаты/последствия показываются в виде вероятностей потерь в популяциях. Затем последствия могут быть объединены с вероятностью разливов, чтобы показать экологические риски. Экологические риски показываются как частотность категорий ущерба и как время, необходимое для восстановления ресурсов (до 99% их исходного состояния). Имеется четыре категории ущерба: незначительный ущерб (<1 года для восстановления), умеренный (1-3 года), значительный (3 - 10 лет) и серьезный (для восстановления необходимо > 10 лет). В заключение, экологические риски могут сравниваться с критериями приемлемости экологических рисков оператора проекта. Знание и понимание рисков, связанных с деятельностью компаний, снижает неопределенности и помогает управлять экологическими рисками для того, чтобы в любое время быть уверенным в их приемлемости. * Норвежский промышленный стандарт МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗЛИВОВ НЕФТИ С ПОМОЩЬЮ МОДЕЛИ OSCAR Петтер Реннинген Институт SINTEF (Департамент материалов и химии), Тронхейм (Норвегия) [email protected] OSCAR является современным ПО и инструментом для моделирования с целью прогнозирования поведения и последствий случайных разливов нефти с платформ или судов во время аварийных ситуаций. OSCAR дает представление о поведении нефти во время аварий и прогнозирует последствия непредвиденных ситуаций и мер реагирования, что позволяет проводить анализ непредвиденных обстоятельств и планирование реагирования, а также ретроспективное и перспективное прогнозирование. Модель учитывает факторы выветривания, физические, биологические и химические процессы, влияющие на нефть в море. Анализ многих из этих процессов тесно связан с лабораторными исследованиями в SINTEF, которые изучают изменения свойств нефти после разливов. Моделирование чрезвычайных 133 Секция №4 ситуаций и стратегий их ликвидации варьируется от механического сбора нефти до применения диспергентов на поверхности моря и в водной толще. ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАЗДЕЛЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ НА ТЕРРИТОРИИ НЕФТЕХРАНИЛИЩ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ РОССИИ Петрова А.В. ООО «РН-Архангельскнефтепродукт» а_р[email protected] Проблема обращения с нефтесодержащими отходами, образующимися в процессе деятельности предприятий нефтегазового комплекса, существует давно. В условиях Крайнего Севера климат характеризуется длительной холодной зимой и коротким, часто дождливым летом, затруднено применение бактериальных препаратов с целью обезвреживания нефтесодержащих отходов. С другой стороны, в силу относительно небольших объемов нефтехранилищ и перевалочных баз, здесь экономически не выгодно также и устанавливать специализированное стационарное оборудование по очистке нефтесодержащих отходов. Специализированные полигоны для захоронения нефтесодержащих отходов находятся на достаточно большом удалении, например, в г. Красноярске. Поэтому разработка новых технологий обезвреживания и снижения класса опасности нефтесодержащих отходов для нефтехранилищ и нефтебаз распределительного типа, адаптированных к условиям Крайнего Севера и приравненных к ним районов, является актуальной научнопрактической задачей. В качестве примера принят Архангельский терминал – нефтеперевалочный комплекс I категории с емкостью резервуарного парка более 100 тыс. м3, двумя причалами, самостоятельной железнодорожной веткой и сетью сливо-наливных эстакад, на территории терминала располагаются очистные сооружения (ОС), выпуск очищенных сточный вод осуществляется в водный объект, р. Войжановка. Для удаления активных форм железа из сточных вод предлагается применять реагенты-окислители в виде перманганата калия и гипохлорита натрия до входа на флотаторы очистных сооружений. После протекания реакций окисления в модели буферного резервуара концентрация общего железа составляет 0,8…1,0 мг/л. После осаждения шлам из резервуара удаляется в шламонакопитель в период зачистки [3]. Для того чтобы расслоение фаз «загрязненная вода/нефтепродукт» в буферном резервуаре проходило эффективнее предлагается производить охлаждение нефтесодержащей эмульсии естественным или искусственным источниками холода [1]. По результатам проведенных исследований можно отметить, что при понижении температурного режима разделение фаз происходит эффективнее, и наблюдается значительное снижение концентрации нефтепродукта. Данный процесс может быть применен для улучшения подготовки стоков в буферных резервуарах, более качественного и быстрого выделения смеси нефтепродуктов отработанных. После прохождения сточными водами очистки, возможно их применение в замкнутом цикле обращения технической воды при условии реконструкции системы трубопроводов, что значительно уменьшит нагрузку на катионитные фильтры водоподготовки и обеспечит бесперебойную работу котельной [2]. На территории Архангельского терминала находятся три шламонакопителя из шести карт, в которые собираются нефтесодержащие отходы, образующиеся: при 134 Секция №4 зачистках резервуаров и трубопроводов, а также отходы с очистных сооружений. Результаты исследований показали наличие в разрезе шламонакопителя 3-х слоев, имеющих между собой границы раздела фаз [4]: 1. Верхний слой нефтешлама (высота слоя 10-15 см) представляет собой обводненную смесь смол, асфальтенов и парафинов. 2. Средний слой высотой 90-100 см содержит в себе значительное количество загрязняющих веществ хозяйственно-бытового происхождения. 3. Нижний (придонный) слой прудов высотой 70-80 см с нефтешламом имеет консистенцию глины и состоит из твердых механических остатков (ржавчина, ветошь, песок), органических остатков и воды (в связанном состоянии). В случае необходимости, загрязненные воды среднего слоя откачиваются в промливневую канализацию терминала с последующим разбавлением и частичной аэрацией стока. Затем сточные воды подаются на очистку в блок очистных сооружений. Состав верхнего и нижнего слоев шламонакопителей при этом не изменяются. Верхний слой шламонакопителей может быть снят при помощи скребковых плавающих механизмов (скиммеров) и направлен в разделочные резервуары блока очистных сооружений, в которых при взаимодействии с водой и подогреве выделяется смесь отработанных нефтепродуктов. Она впоследствии используется в качестве топлива для котельной. В период с 1984 г. по настоящее время на базе АГТУ (САФУ) были проведены многочисленные исследования по обезвреживанию и утилизации (повторному использованию) нефтешламов и нефтезагрязнённых грунтов. По их результатам разработан, запатентован способ обращения с нефтесодержащими материалами [5]. Применение этого способа утилизации нефтешламов, нефтезагрязнённых грунтов основано на термоокислении (полимеризации) тяжёлых углеводородов в тонких плёнках, образуемых при перемешивании их с минеральными частицами После механического вскрытия в карте шламонакопителя твердой фазы отходов, ее дополнительно обезвреживают в емкости за счет аэрации горячим воздухом (подача горячего воздуха в перфорированные трубы). После чего экскаватором нужно собрать шлам в одну часть емкости, вторую часть высвобождается под термоокисленный грунт. Процесс термоокисления нижнего слоя шламонакопителя возможно осуществить на установке для механического перемешивания компонентов (бетоносмеситель). Для уплотнения, укладываемого в карту слоя обезвреженных нефтешламов, необходимо применение передвижного площадочного вибратора. Часть шлама загружается в барабан установки для перемешивания, где, в ходе термической обработки, происходит нагрев перемешиваемого шлама до температуры 50-700С. При термообработке смесь обезвреживается, переходя в более низкий класс опасности. Затем горячая смесь сливается обратно в шламонакопитель, застывает, и образует оболочку - твердое покрытие. Уплотнение слоев производится площадочным вибратором. При последовательном повторе таких циклов шламонакопитель «утилизирует сам себя». Одна ванна шламонакопителя будет полигоном захоронения, три другие после зачистки будут выполнять функции прудов дополнительного отстоя или пожарных водоемов – в них будет находиться условно чистая вода. Таким образом, лабораторными исследованиями показано, что: 1. Совместное введение перманганата калия и гипохлорита натрия в определенных дозах существенно понижает концентрацию железа в объеме воды, и способствует образованию нерастворимого хлопьевидного осадка. Оптимальной точкой для внесения реагентов является точка слияния всех стоков в одну трубу на 135 Секция №4 максимальной приближенности к группе буферных резервуаров. Совместный ввод в обрабатываемую воду перманганата калия и гипохлорита натрия позволяет сэкономить до 80 % перманганата калия. Данный метод позволит в кратчайшие сроки устранить высокую концентрацию железа в стоках, не прибегая при этом к значительным финансовым затратам. 2. Эффективность очистки сточных вод от загрязнений нефтепродуктами методом отстаивания можно повысить за счет одновременного их охлаждения до значений температур (+1 …-3) °С. Введение в действующий цикл очистки дополнительных процессов по отстаиванию и охлаждению позволит поднять эффективность работы очистных сооружений. 3. Применение на производственных объектах замкнутого цикла движения технической воды позволит снизить сброс в водный объект (практически вся очищенная сточная вода поступает на нужды нефтебазы), снизить нагрузку на натрийкатионитовые фильтры цеха паротеплоснабжения. 4. Применение способа термоокисления нефтезагрязненных остатков в шламовых накопителях возможно понижение класса опасности отходов, а также захоронение их на территории предприятия . Данные мероприятия рекомендуется внедрять на объектах нефтегазового комплекса, имеющих сравнительно небольшие производственные обороты, в частности, на нефтебазах распределительного типа в условия северной части России. Список литературы: 1. Петрова А.В. Совершенствование очистки нефтесодержащих сточных вод // НТЖ «Вестник Северного (Арктического) Федерального университета». – Архангельск, 2013. № 1 – С.14-19. 2. Петрова А.В., Губайдуллин М.Г. Обоснование возможностей применения сточных вод для технических целей на Архангельской нефтебазе // НТЖ «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе». – М.: ВНИИОЭНГ, 2014. № 4 – С. 35-39. 3. Петрова А.В. Метод удаления железа из промышленных сточных вод с применением реагентов-окислителей // Нефть и газ Западной Сибири: материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 55-летию Тюменского государственного нефтегазового университета. Т. 4 – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – С. 360-365. 4. Петрова А.В. Обоснование метода утилизации нефтесодержащих отходов на примере шламонакопителей Архангельского терминала // Исследование и освоение углеводородных ресурсов прибрежных регионов: Материалы Международной российско-норвежской конференции / Отв. ред. д.э.н. В.И. Павленко. – Архангельск, 2013. – С. 95-99. 5. Способ утилизации отходов нефтегазовой промышленности: пат. 2454440 РФ: МПК С 08 J 11/00 (2006/1) / А.В. Калашников, Д.А. Конюхов, Р.А. Савинов, И.А. Усачев; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северный (Арктический) федеральный университет (САФУ) - № 2011100761/05; заявл. 12.01.11; опубл. 27.06.12. – 7 с. 136 Секция №4 РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ Воеводкин Д.А. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] В Арктике, являющейся на сегодняшний день зоной стратегических интересов России, сосредоточена значительная часть государственных запасов нефти и природного газа. Стратегия развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 г. предусматривает активное освоение Тимано-Печорской провинции (ТПП) и месторождений углеводородов на континентальном шельфе страны. В связи с высокой чувствительностью природы северных районов к внешнему воздействию одним из приоритетных направлений развития государственной политики является обеспечение устойчивого эколого-экономического развития данных территорий. Территориально Ненецкий автономный округ находится в северной части ТПП и является равноправным субъектом Российской Федерации. Значительная часть всего объема производства округа формируется за счет топливно-энергетического комплекса. Плотное расположение нефтегазоносных площадей, небольшая глубина залегания углеводородов в сочетании с хорошими физико-химическими свойствами нефти оказывают положительное влияние на привлекательность округа для компанийнедропользователей и потенциальных инвесторов. Потепление климата открывает новые возможности для поиска новых и освоения уже открытых месторождений углеводородов в округе. В то же время одновременно с ростом добычи нефти в округе увеличится объем извлекаемого на поверхность попутного газа, который в значительных количествах будет сжигаться на факельных установках, несмотря на то что уже сегодня уровень полезного использования газа в данном регионе остается одним из самых низких на территории России. Нерациональное использование газа приводит к выбросам значительного количества загрязняющих веществ и парниковых газов в атмосферу, к значительному растеплению многолетнемерзлых пород, что особенно критично для районов Крайнего Севера. Существенные концентрации оксидов азота и сернистого ангидрида фиксируются на расстоянии 1-3 км от факельной установки, сероводорода – 5-10 км, а диоксида углерода, аммиака и углеводородов – до 15 км. Сжигание попутного нефтяного газа наносит серьезный экологический урон не только нефтегазодобывающим районам, но и сопредельным. В водах Северного Ледовитого океана уже обнаружены продукты сгорания нефтяного газа. Очевидно, что наращивание объемов добычи нефти в регионе необходимо проводить только с учетом параллельной модернизации уже существующих производственных мощностей, а также при условии внедрения ресурсо- и природосберегающих технологий как на уже разрабатываемых, так на вновь вводимых в эксплуатацию месторождениях. Для установления наиболее эффективных способов полезного использования попутного нефтяного газа в северной части ТПП был проведен анализ текущего уровня развития транспортной инфраструктуры исследуемого региона, определены перспективные объемы добычи углеводородов в регионе, изучены возможности развития путей сообщения. Анализ полученных результатов показал, что для всех зон приоритетным направлением утилизации попутного нефтяного газа будет являться его использование для обеспечения собственных нужд нефтепромыслов в электрической и тепловой энергии. Проведенный экономический анализ уже реализованных в округе 137 Секция №4 проектов по использованию попутного газа подтверждает экономическую целесообразность продолжения практики строительства объектов малой энергетики. Наименее привлекательным направлением утилизации нефтяного газа в регионе является реализация осушенного нефтяного газа местным жителям, что обусловлено низкой плотностью населения в рассматриваемом регионе и значительной удаленностью населенных пунктов друг от друга. В связи с тем, что проекты подобного рода носят выраженную социальную направленность, они могут быть рассмотрены в качестве углеродных проектов, направленных на устойчивое развитие региона. Реализация нефтяными компаниями газовых программ на основе проведенного исследования позволит в значительной степени увеличить уровень утилизации попутного нефтяного газа на месторождениях северной части ТПП и снизить количество выбрасываемых парниковых газов в атмосферу. НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТ ГОИНА ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ ОСВОЕНИЯ ШЕЛЬФА И ПРИБРЕЖНЫХ РАЙОНОВ МОРЕЙ РОССИИ 2011-2014 Г.Г. Сычев Ю.Ф., Цвецинский А.С. Государственный океанографический институт им.Н.Н.Зубова [email protected] В докладе приводятся сведения об основных работах по гидрометеорологическому обеспечению освоения шельфа и прибрежных районов арктических морей выполненных ФГБУ «ГОИН» за последние четыре года. Эти работы выполнялись прежде всего в интересах и по заданию ведущих Российских нефтегазовых компаний (ОАО «ГАЗПРОМ», ОАО «НК»Роснефть») и их дочерних организаций, а также как в рамках ФЦП, грантов и по программам межведомственного и международного сотрудничества. Традиционно в работах института большое место занимают исследования побережья и прилегающих акваторий п-ова Ямал. В частности в 2011-2012 г.г. по проекту «Оценка ледовых и литодинамических воздействий на морские газодобывающие и газотранспортные объекты в Байдарацкой и Обской губах и в районе Харасавэйского месторождения с учетом временной изменчивости» с борта НИС «Иван Петров» (ФГБУ «Северное УГМС») проведены комплексные экспедиционных исследований в в Байдарацкой и Обской губах и в районе Харасавэйского месторождения. Получены уникальные материалы по экзарации дна ледяными образованиями (в том числе впервые – на Харасавейском участке), а также годовые серии наблюдений над уровнем, ветровым волнением (в безледный период), течениями, температурой и соленостью морской воды в Байдарацкой губе. Кроме того, сотрудники института принимали участие в экспедициях на борту НИС «Академик Молчанов» (ФГБУ «Северное УГМС»), выполняемых в рамках научного сотрудничества Росгидромета с Северным (Арктическим) федеральным университетом (САФУ, г.Архангельск) по проекту «Плавучий университет» на акватории Баренцева моря и с Администрацией Ямало-Ненецкого автономного округа (Комплексная арктическая экспедиция морского базирования «Ямал-Арктика 2012, 2013») на побережье и прибрежных водах п-ова Ямал. С 2013 г. экспедиционные работы выполняются с борта переданного в оперативное управление института НИС «Виктор Буйницкий». В августе 2013 г. в Байдарацкой губе выполнен производственно-экологический мониторинг в районе первых двух (действующих) ниток подводного перехода магистрального газопровода 138 Секция №4 Бованенково-Ухта. В августе-сентябре в море Лаптевых проведена совместная международная экспедиция ГОИНа, ААНИИ и Института морских исследований им. Гельмгольца, Германия (ГЕОМАР). В сентябре-октябре в море Лаптевых и ВосточноСибирском море проведена совместная экспедиция ГОИН и Русского географического общества. В 2014 году ГОИН также планирует проведение экспедиционных работ с борта НИС «Виктор Буйницкий» в Арктических морях. В частности августе–сентябре планируется проведение российско-германской экспедиции ЛАПЭКС2013/ТРАНСДРИФТ-XXI в море Лаптевых. РАЗВИТИЕ В ФГБУ «ГОИН» СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ АРКТИЧЕСКИХ АКВАТОРИЙ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 1,2 Дианский Н.А., 1Кабатченко И.М., 1Фомин В.В. 1 Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова 2 Институт вычислительной математики РАН [email protected] Представлена система моделирования гидрометеорологических характеристик в морских акваториях, реализованная в ФГБУ «Государственный океанографический институт имени Н.Н.Зубова» («ГОИН»). Она включает в себя расчет атмосферного воздействия по модели WRF (Weather Research and Forecasting model), расчет течений, уровня, температуры, солености моря и морского льда по модели INMOM (Institute Numerical Mathematics Ocean Model) и расчет параметров волнения по Российской атмосферно-волновой модели (РАВМ). При этом в моделя INMOM и РАВМ имеется возможность использования сгущающихся сеток для более точного расчета циркуляции и ветрового волнения в выделенных районах. Эта система реализована для различных акваторий: западно-арктических морей побережья России, а также Черного, Азовского и Каспийского морей. Кроме того, эта версия этой система без использования модели WRF, реализована для акватории Северной Атлантики. В этом варианте атмосферное воздействие используется непосредственно из данных анализа и краткосрочного прогноза глобальной атмосферной циркуляции, находящейся в свободном доступе. Разработанная система используется как для оперативных расчетов морской циркуляции (анализ и прогноз), так и для ретроспективных расчетов на несколько десятилетий для определения гидрометеорологических режимных характеристик. Верификация и настройка параметров используемых моделей по данным измерений проводится, в том числе, по данным морских экспедиционных исследований, выполняемых в ФГБУ «ГОИН». Представлены результаты расчетов гидрометеорологических полей и их сравнение с данными наблюдений для западно-арктических морей побережья России, а также Черного, Азовского и Каспийского морей. Проведенные ретроспективные расчеты циркуляции западно-арктических морей побережья России за период с 1994 по 2013 гг. позволили выявить важные особенности циркуляции вод Баренцева, Карского и Печорского морей, а так же рассчитать изменчивость водообмена через пролив Карские ворота. Сравнение расчетов для Северной Атлантики с результатами известной зарубежной системы MERCATOR показывает, что в системе оперативного расчета на основе INMOM довольно хорошо воспроизводится динамика Гольфстрима и Северо-Атлантического течения. В настоящее время 139 Секция №4 представленная технология используется так же для расчетов с детализацией в Керченском проливе для нужд гидрометобеспечения строительства Керченского моста. ГЕНЕЗИС СОВРЕМЕННЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В АРКТИКЕ – ОТКЛИКИ В ФОТИЧЕСКОМ СЛОЕ ВОДЫ И ЛЬДЕ НА СЕЙСМОДЕГАЗАЦИЮ Люшвин П.В., Смородин В.Е. ЗАО «ЭЙС Груп / Передовая системная инженерия» [email protected], [email protected] Происходящие быстрые климатические изменения усиленно исследуются и обсуждаются геофизиками уже несколько десятков лет. Однако некоторые стороны климатических явлений так и не нашли своего объяснения, например: почему максимальный прирост температуры воздуха происходит лишь в Арктике, а прирост температуры в полярных широтах приурочен в основном к зимне-весенним месяцам? [Кляшторин, Любушин 2005; Гидрометцентр России; Изменение климата 2010]. На наш взгляд это стало следствием не достаточного учета последствий сейсмической деятельности чему и посвящена настоящая работа. Общеизвестно влияние взвеси на температуру поверхности воды. Чем выше мутность, тем меньше толщина поверхностного слоя воды куда проникает солнечная радиация, а значит такой слой лучше прогревается. Прогрев дольше сохраняется для взвеси мельче 1 мкм в холодной воде, его величина достигает 3°С. Площадь сейсмовзмученных тепловых аномалий сопоставима с размерами очагов землетрясений. Поскольку в зимне-весенние месяцы площадь холодных вод увеличивается в разы, то в эти месяцы возрастает и влияние сейсмогенной взвеси на климат [Люшвин и др. 2009]. Другой причиной изменения климата в высоких широтах являются сейсмогенные потоки метана, выходу которых в атмосферу препятствует лед. У скоплений метана происходит массовое развитие метанотрофных микроорганизмов специализированных на его использовании в качестве источника углерода и энергии. Энергия, выделяющаяся при бактериальном окислении, превращает монолитный лед в пористы, что легче поддается торошению. На поверхности такого льда оказываются серые продукты метанотрофии и сейсмовзмученный детрит снижающие альбедо, что способствует быстрейшему инсоляционному таянию, появлению разводий. Плавучие льды, попадая в грязные теплые разводья, также ускоренно тают. Сейсмогенные разводья у очагов землетрясений повсеместны. Однако в арктических широтах их образование привело к потеплению до 4ºС, а в антарктических - лишь фрагментарно до 1º. Обусловлено это массовым сейсмогенным метанотрофным исчезновением паковых льдов в Арктике, что ранее не успевали растаять за лето только от инсоляции. В Антарктике площадь дрейфующих многолетних льдов значительно ниже. Генезис природы современного таяния льдов и потепления климата в высоких широтах последствия прохождения максимумов климатической и вековой сейсмической цикличности климат [Кляшторин, Любушин 2005; Люшвин 2006, 2009, 2013]. Работа выполнялась при поддержке РФФИ (грант РФФИ № 12-07-00654-а). 140 Секция №5 Влияние климатических изменений на отрасли экономики в арктическом регионе ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА ОСВОЕНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ АРКТИКИ Кондратов Н.А. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] Арктика – северная полярная область Земли, включающая северные окраины материков Евразия и Северная Америка (кроме южной части острова Гренландия и полуострова Лабрадор), Северный Ледовитый океан (кроме южных и восточных частей Норвежского моря) с островами, а также прилегающие части Атлантического и Тихого океанов. Отметим, что существует множество подходов как при определении термина «Арктика», так и в отношении проведения ее южной границы. Арктическая зона РФ занимает свыше 9 млн кв. км (общая площадь, измеряемая в зависимости от того, что принимать за южную границу, колеблется от 21 до 27 млн кв. км), из которых около 7 млн кв. км приходится на водное пространство, что превышает 50% площади Северного Ледовитого океана. В пределах российского арктического сектора континентальный шельф превышает 6 млн кв. км, из них подо льдом постоянно находится свыше 5 млн кв. км, при этом под паковым льдом – более 1,5 млн кв. км. В современных условиях из мировой периферии Арктический регион постепенно превращается в зону пристального геополитического внимания. В последние годы здесь усилились процессы формирования и столкновения интересов различных факторов международных отношений, развернулась борьба за пространства и природные ресурсы, еще не включенные полностью в хозяйственный оборот современного производственного процесса. Арктика рассматривается как опорный регион для наращивания глобального экономического потенциала, узел пересечения интересов многих стран в экономической, военно-стратегической и экологической сферах. Глобальный статус российской Арктики, одновременно, перспективы ее развития, потребность сохранения традиционного природопользования коренных малочисленных народов Севера и Арктики подчеркивается ярким проявлением в этом регионе изменения климата. Наблюдаемое с начала XXI в. повышение температуры воздуха в арктических широтах оказывает как отрицательное, так и положительное воздействие на природопользование в глобальном масштабе. К отрицательным последствиям ожидаемых изменений климата относятся, в частности: повышение риска для здоровья (увеличение уровня заболеваемости и смертности) некоторых групп населения; рост повторяемости, интенсивности и продолжительности засух в отдельных регионах, экстремальных осадков, наводнений, других стихийных бедствий и катастроф, с другой стороны, можно назвать прогнозируемые случаи опасного для сельского хозяйства еще большего переувлажнения почвы; повышение пожароопасности в лесных массивах притундровых лесов и в северной тайге; деградация вечной мерзлоты с ущербом для развития производственной и транспортной инфраструктуры, а также промышленного и жилищного строительства и оборудования трубопроводов; нарушение Секция №5 экологического равновесия, вытеснения одних биологических видов другими; распространение паразитарных и инфекционных заболеваний; увеличение расходов на кондиционирование воздуха в летний сезон для значительной части населенных пунктов. К возможным положительным для Арктической зоны последствиям ожидаемых глобальных изменений климата, с которыми связан значительный потенциал эффективного отраслевого и регионального природопользования, относятся, в частности: сокращение расходов сырья и энергии в отопительный период; улучшение ледовой обстановки и, соответственно, условий транспортировки грузов в арктических морях и бесперебойное (при прочих благоприятных условиях) обеспечение «северного завоза» в отдаленные районы Севера, Сибири и Дальнего Востока; облегчение доступа к минеральным и биологическим ресурсам арктического шельфа и их освоению; улучшение структуры и расширение зоны растениеводства, а также повышение эффективности животноводства (на Крайнем Севере – оленеводства) при принятии дополнительных социально-экономических мер стимулирования; повышение эффективности лесного хозяйства. Огромное влияние изменение климата оказывает на функционирование СМП – катализатор устойчивого развития Арктики. Повышение температуры, с одной стороны, способствует сокращению площади льда, подъему уровня Мирового океана, нивелирует предпосылки экологических угроз при движении судов, снимает потребность в ледоколах, обеспечивает экономию времени судна в пути и используемого при этом топлива. При этом сокращаются транспортные и страховые расходы, стоимость аренды судна, время обращения капитала и т.д. Эти факторы способствуют понижению себестоимости продукции, повышению ее конкурентоспособности. С другой стороны, по мере освобождения ото льда морей Северного Ледовитого океана повышается вероятность использования СевероЗападного прохода в арктических водах Канады. В этом случае российская экономика понесет прямые убытки. РАЗВИТИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СЕВЕРИЗАЦИИ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В АРКТИКЕ Потеряхин В.В. Союз руководителей Заполярья [email protected] Северизация - процесс адаптации федеральных экономических законов к северным регионам и разработка механизмов социально-экономического развития северных территорий применительно к специфике хозяйствования в тяжелых климатических условиях, особенно для развития малого и среднего предпринимательства. Поскольку большинство рассуждений о будущем Арктики основываются на предположении о потеплении климата, то логично предположить возможность появления новых направлений для вложения инвестиций и развития бизнеса и коррекция программ северизации. Отныне экономическая политика на Крайнем Севере должна выстраиваться с учетом изменения условий окружающей среды. Благодаря огромным природным ресурсам и таянию льдов и грунта Арктика становится новым привлекательным направлением для инвестиций - как российских, так и международных. С 2010 по 2020 гг. сумма текущих и планируемых вложений в 142 Секция №5 развитие Арктики составит более 100 млрд. евро [1]. В 2011 г. в РФ был принят ряд финансовых решений об инвестициях в инфраструктуру Северного морского пути, включая ледоколы и элементы портовой транспортно-логистической инфраструктуры. Настала необходимость развивать арктический бизнес, но делать это не забывая об экологии и интересах КМНС [2]. Арктика открыта для бизнеса, и у правительств приарктических стран, а также у инвесторов имеются веские причины подключиться к процессу в самом начале [3]. Но перед активной фазой освоения новых пространств необходимо понять - возможно ли применение старых технологий для строительства новых промышленных и инфраструктурных объектов. Арктика – относительно новый в социально-экономическом и геополитическом смыслах макрорегион, становление которого не завершится еще долгое время. Поэтому говорить о том, что сложились устойчивые экономические закономерности развития этого региона, недопустимо. Даже если допустить, что прогнозы ученых относительно большей доступности районов Крайнего Севера для хозяйственной деятельности в ближайшее столетие из-за потепления климата верны, то это означает пересмотр всех имеющихся социально-экономических доктрин. Эти изменения будут иметь экономические и экологические последствия планетарного масштаба и должны вызвать адекватную реакцию человечества. Это тем более важно в свете возрастающей роли севера России как сырьевой базы и важнейшей транспортной магистрали [4]. Но для экономической жизнеспособности Арктики одних полезных ископаемых, возможного улучшения климата и благоприятного географического положения недостаточно. Экономическое развитие не должно быть синонимом экологической катастрофы. Новое открытие Арктики – это уникальный шанс развивать устойчивую экономику. Поэтому Россия должна объявить макрорегион приоритетом своей экономической и внешней политики не только на словах. Каждый проект сферы добывающей промышленности следует рассматривать индивидуально и использовать прибыль от добычи нефти и газа для создания более диверсифицированной экономики. Для этого необходим консенсус между государственными органами, профессиональным научным сообществом и бизнесом по вопросам сохранения природной среды Арктики и ликвидации экологических последствий, в т.ч. при изменении климата. В обозримом будущем получат развитие и станут весьма доходными и относительно новые для Арктики виды бизнеса: арктический и экологический туризм, производство транспортных средств для нужд Крайнего Севера, инновационные предприятия, выпускающие продукцию для поддержания экологической чистоты территорий и т.д. Но для этого отношение к северным регионам должно быть в принципе изменено. Государство должно осознать особую роль северов. В такой стране, как Россия, где Север занимает более двух третей территории страны, должна быть сформирована специфическая государственная «северная» политика региональная северизация, которая должна учитывать и вопросы влияния климатических изменений на развитие экономики. Наиболее актуальным в этой связи является создание Арктических территорий опережающего социально-экономического развития (ТОСЭР), аналогичных создаваемым в настоящее время в ДФО. В рамках ТОСЭР северизация может приобрести не только практическую, но и научную значимость, что благоприятно скажется на системном развитии бизнеса с учетом изменений климата. В результате такой взаимосвязанной деятельности появиться возможность избежать ряда рисков, неизбежно возникающих в процессе разработки новых территорий. 143 Секция №5 Список литературы: 1. В марте в Рованиеми откроется Арктический бизнес-форум // Хибины.com. – 20.01.2014. - URL: http://www.hibiny.com/news/archive/54090 (дата обращения 15.04.2014 г.) 2. А. Васильев. Наступает эра арктического бизнеса // ИА Арктика-Инфо. – URL: http://www.arctic-info.ru/ExpertOpinion/Page/nastypaet-era-arkticeskogo-biznesa (дата обращения 18.04.2014 г.) 3. С. Борджерсон. Грядущий бум в Арктике // Россия в глобальной политике.31.08.2013.- URL: http://www.globalaffairs.ru/number/Gryaduschii-bum-v-Arktike--16116 (дата обращения 20.04.2014 г.) 4. А.А. Мочалов, В.П. Пархоменко, А.М. Тарко. Глобальное потепление и Арктика // Экология и жизнь. - №4. - 1999. - URL: http://ecolife.org.ua/data/sclauses/is1-2.php (дата обращения 22.04.2014 г.) ЭКОНОМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСЛЕДСТВИЙ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ РОССИИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федотовских А.В. ТОР «Северные промышленники и предприниматели» [email protected] Органы власти и МСУ всех уровней северных территорий РФ связывают дальнейшее социально-экономическое развитие и улучшение качества жизни населения с промышленным освоением природных ресурсов арктической зоны на море и на суше. Однако новый виток освоения Русской Арктики совпадает с глобальным изменением климата – важнейшей экологической проблемой, влияющей на всю мировую экономику, поскольку экономика базируется на стабильности окружающей среды. Особое внимание научных и журналистских сообществ нацелено на темы потепления и воздействия на морские льды, флору и фауну. При этом экономическим последствиям климатических изменений придается не столь широкий общественный резонанс как того следовало ожидать. При этом такого рода изменения уже породили серьезные социально-экономические последствия на территории Заполярья. Таяние вечной мерзлоты приводит к негативному воздействию на инфраструктуру. Наблюдается разрушение жилых домов и промышленных построек в Коми и Якутии, на Таймыре и Ямале, повреждаются линии нефте- и газопроводов Югры. Дальнейшее таяние вечной мерзлоты потребует огромных инвестиций в поддержание созданной десятилетиями инфраструктуры [1]. Арктика переживает невиданные ранее геоэкономические сдвиги, когда устоявшиеся и развивавшиеся тренды становятся устаревшими. В обозримой перспективе наблюдаются существенные изменения в экономике Севера – потепление активизирует экономическое освоение. По мере того как в Арктике будет происходить потепление облегчится разработка огромных запасов углеводородов, металлов и иных полезных ископаемых. В то же время ожидать резкого улучшения на территории Русской Арктики вследствие ее гигантских размеров, слаборазвитой инфраструктуры и отсталой экономической периферии, что всегда было барьером для модернизации, не стоит: российское Заполярье неравномерно развито. Различие в конкурентоспособности привело к сильной дифференциации территорий [2]. Заблаговременная адаптация к новым климатическим условиям означает 144 Секция №5 создание современной парадигмы и экономических оценок последствий изменений климата для основных производственных комплексов [3]. В первую очередь речь идет об экономическом моделировании последствий изменения климата в Арктике. Экономическое моделирование основывается на широком спектре предположений, являющихся ключевыми для итогов работы моделей, относительно стоимости инвестиций при изменении климата [4]. К сожалению, общая оценка экономической стоимости климатических изменений в Арктике не делалась ни одним государством, а экономическое моделирование последствий глобального потепления проводится крайне редко и только на локальных территориях [5]. Необходим поиск эффективных моделей социально-экономического обустройства Арктики, осуществимых с учетом мировых и региональных реалий. Для решения такого рода стратегических задач становится насущным ряд превентивных действий, в частности: 1. Создание в России и странах СНГ единого координационного центра по изучению и прогнозированию климатических изменений в привязке к возможностям будущего экономического развития Арктики. Центр также будет исполнять роль оперативного штаба, и распространять информацию для бизнеса, власти и общества. 2. Укрепление сотрудничества между организациями, занимающимися экономическим моделированием в приарктических регионах и другими смежными структурами для обмена знаниями и опытом в подходах к оценке экономических последствий политики в сфере изменения климата, как в России, так и за рубежом. В числе таких организаций, могут быть структуры РАН и других организаций, имеющих опыт практической деятельности, в частности, Международная группа экспертов по изменению климата (IPCC). 3. Активизация сотрудничества РФ с Арктическим Советом и Советом Северных стран в создании общей картины и экономической оценки последствий изменения климата. 4. Создание системы межрегионального обмена информацией по проблеме изменения климата в Арктике, отражающей существующие между территориями различия в экономических и социальных условиях, и соответствующей дифференцированным обязательствам и возможностям каждой территории, входящей в Арктическую зону РФ. 5. Изменение устойчивой схемы централизации власти и финансовых ресурсов на федеральном уровне и развитие процедуры согласования интересов федерального центра и северных регионов РФ для развития арктических муниципалитетов. Список литературы: 1. Б.А. Моргунов. Диагностический анализ состояния окружающей среды Арктической зоны Российской Федерации (Расширенное резюме) //M.: Научный мир, 2011, URL: http://npa-arctic.iwlearn.org/publications/da_res_ru/Content/toc.htm (дата обращения 16.04.2014 г.) 2. Г.Н. Нурышев. Арктические вызовы российской геополитики // ИД Гелион. - URL: http://helion-ltd.ru/arctic-calls-russian-geo/ (дата обращения 18.04.2014 г.) 3. Оценка макроэкономических последствий изменений климата на территории РФ на период до 2030 г. и дальнейшую перспективу (под ред. В.М. Катцова и Б. Н. Порфирьева) // М : Д'АРТ : Главная геофизическая обсерватория, 2011. – 252 с.- URL: http://www.climatechange.ru/node/660 (дата обращения 20.04.2014 г.) 145 Секция №5 4. Экономическая деятельность // Портал ООН. - URL: http://www.un.org/ru/climatechange/economics.shtml (дата обращения 20.04.2014 г.) 5. Д. Целиков. Потепление Арктики обойдётся всем нам очень дорого // Newsland.26.07.2013.- URL: http://newsland.com/news/detail/id/1219681/ (дата обращения 19.04.2014 г.) ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА НА ЭКОНОМИКУ СЕВЕРНЫХ РАЙОНОВ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ Грищенко И.В., Осадчая М.В. Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected] Изменения климата, происходящие на земном шаре и, в частности, в Арктике, неизбежно будут вносить коррективы, как в традиционные отрасли, так и учитываться при развитии новых отраслей экономики. Указом Президента РФ В.В. Путина от 2 мая 2014 г. «О сухопутных территориях Арктической зоны Российской Федерации» были определены границы Арктической зоны. Согласно Указу территории муниципальных образований «Город Архангельск», «Мезенский муниципальный район», «Новая Земля», «Город Новодвинск», «Онежский муниципальный район», «Приморский муниципальный район», «Северодвинск», а так же Ненецкий - Автономный округ (НАО) официально признаны территорией Арктики. На сегодняшний день основу экономики северных территорий Архангельской области - Онежского и Мезенского районов по прежнему составляют лесная и деревообрабатывающая промышленность. Не малую долю она составляет и в экономике Приморского района, где лидирующие позиции заняла добывающая промышленность, благодаря промышленной добыче алмазов. Анализ данных по средней температуре воздуха за период 1966-2010г.г. показывает положительный ее тренд на территории этих районов. Коэффициент тренда составляет 0,4-0,6°/10 лет в годовом разрезе. Наиболее быстро происходит повышение средней температуры в январе (1,5°/10 лет), практически не происходит в августе (0,0-0,1°/10 лет). Волны тепла в осеннее - зимний период и жары в летний сезон, которые могут быть связаны с потеплением климата, на территории этих районов, как и на территории остальной части Архангельской области вызывают негативные последствия для лесной промышленности. В частности, к этому не готова инфраструктура области. Повышенный фон температуры в холодный сезон серьезным образом сказывается на состоянии лесных дорог - происходит позднее установление, либо периодическое разрушение зимников, которые, по сути, являются единственными транспортными артериями для вывоза пиловочника. В ноябре - декабре 2006г. средние месячные температуры воздуха значительно превысили климатические нормы - в декабре средняя месячная температура воздуха оказалась на 8-9° выше нормы, в результате чего произошло осеннее - зимние вскрытие рек. Были нарушены плотбища, в дальнейшем часть лесозаготовок вмерзла в лед. Вывоз леса с делянок оказался невозможным, что повлекло серьезные убытки у арендаторов лесных участков. Нарастают угрозы для лесной промышленности и в летний период. Повышенный фон температуры воздуха на фоне малого количества осадков, в 146 Секция №5 основном ливневого характера, которые, как правило, охватывают незначительные территории, значительно повышают риск возникновения лесных пожаров. Увеличивается повторяемость гроз. Так, лето 2010г. оказалось на редкость жарким и грозовым. Аномалии средней месячной температуры воздуха на территории Архангельской области в июле 2010г. На территории, расположенной к юго-западу от р. Северная Двина июль 2010г. оказался самым теплым за весь период наблюдений, на Соловках и на водоразделе между р.р. Северная Двина и Пинега он стал вторым по уровню аномальности температурного режима по рангу теплых лет. В июле на территории, расположенной между р.р. Онега и Пинега отклонения температуры от нормы (Δ) превышало среднее квадратическое отклонение (σ) в 2 раза, вдоль р. Мезень - Δ ≥ σ. В первой половине августа аномальная жара поддерживалась в западной половине области, в отдельные дни Δ превышала 3σ. Последствия лесных пожаров сказываются не только на уменьшении лесного фонда, на снижении прямых доходов, но и на экологической обстановке районов, на убытках энергетиков, несут ущерб населенным пунктам и объектам инфраструктуры. 147 Секция №5 ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ Фролов С.В., Алексеева Т.А. Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт [email protected]; [email protected] Наблюдаемые изменения в состоянии ледяного покрова с точки зрения эффективности эксплуатации Северного Морского Пути (СМП) в первую очередь могут отразиться на двух аспектах арктического судоходства: изменение продолжительности периода безледокольного плавания и расширение традиционных сроков транзитного плавания по трассе. Особое место при характеристике условий судоходства в зоне СМП занимает объективная оценка возможности безледокольного плавания судов различного типа. Для решения этого вопроса в ААНИИ были разработаны критерии возможных по природным условиям сроков начала и окончания безледокольного плавания. Данные о возможной продолжительности безледокольного плавания судов категории Arc 5 (УЛ) подготовлены для Западного и Восточного участков СМП, а так же для транзитного плавания по трассе СМП. Были выявлены следующие особенности изменчивости ледовых условий безледокольного плавания: - наиболее благоприятные ледовые условия для плавания сохранялись в период от начала регулярной ледовой разведки до 1956 г.. И хотя продолжительность благоприятного периода изменялась в широком диапазоне, возможности для автономного плавания сохранялись из года в год; - в период 1957-1969 гг. достаточную часть на трассе СМП сохранялся сплоченный лед и безледокольное плавание оказывалось невозможным; - в период 1970-1983 гг. фон ледовых условий в общих чертах сохранялся, хотя ограничения для безледокольного плавания были реже; - в конце прошлого века (с 1989 по 2000 гг.) отмечались наиболее значительные колебания в ледовых условиях на судоходных трассах. Кроме того, за этот период заметно возросла повторяемость неблагоприятных для безледокольного плавания ледовых условий. Правда, протяженность участков со сплоченным льдом в августесентябре была относительно невелика (60-100 миль); - в течение первого десятилетия XXI в. отмечался рост продолжительности безледокольного плавания судов указанной ледовой категории, причем наибольший рост продолжительности отмечался на восточном участке трассы СМП Приведенные выше данные убедительно показывают, что даже на фоне современной деградации ледяного покрова в районе трассы СМП в летний период периодически формируются ледовые условия, препятствующие безледокольному плаванию. Расширению традиционных сроков транзитного плавания по трассе СМП в современный период способствуют следующие факторы: более ранние сроки начала таяния льдов и более поздние сроки начала ледообразования, обусловленные общим повышением температуры воздуха. Очевидно, что преобладание молодых льдов на трассе СМП в осенние месяцы (вплоть до декабря), обусловленное поздними сроками начала ледообразования и отсутствие старых льдов на пути плавания судов могут существенно увеличить период транзитного судоходства. Полученные оценки навигационного периода транзитного плавания в течение длительного периода (30-50 лет) могут осуществиться на практике 148 Секция №5 только в случае реализации сценария продолжения и интенсификации процессов «глобального потепления». РОЛЬ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ОБСЛУЖИВАНИИ ЭКОНОМИКИ АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА Рюмина Т.Н. Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [email protected] Арктическая зона России представляет собой колоссальный сырьевой резерв и относится к числу немногих регионов мира, где имеются практически нетронутые запасы углеродного и минерального сырья. Примерно треть из них находится в Западной Арктике на шельфе Баренцева и Карского морей. Гидрометцентр ФГБУ «Северного УГМС» имеет большой опыт работы по обеспечению разгрузочно-погрузочных работ, перегонов и буксировок судов путем составления и передачи прогнозов погоды и волнения моря, штормовых предупреждений о возникновении неблагоприятных и опасных гидрометеорологических явлениях по акваториям Белого, Карского, юговосточной части Баренцева морей и запада моря Лаптевых, а также на территории Ненецкого автономного округа (НАО), Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) и северной части Таймырского Долгано-Ненецкого автономного округа. Баренцево море – самое западное из арктических морей, омывающих берега России. Его северная часть расположена в арктическом, а южная в субарктическом климатических поясах. Климат Карского моря арктический, вместе с тем он является промежуточным между климатом Баренцева моря, для которого характерна циклоническая погода, и климатом моря Лаптевых, находящимся под влиянием восточносибирского антициклона. В сложных климатических условиях Арктики особое внимание следует уделять составлению прогнозов по направлению и скорости ветра, ухудшению видимости при различных атмосферных явлениях, температуры воздуха (особенно в осенне-зимний сезон). Циклоны, приходящие с севера Атлантики, вызывают резкую смену погоды, сильные снегопады и метели, а также усиление ветра до штормового. Ярким примером может служить 21-22 февраля 2013 года когда на акватории Карского и юго-востока Баренцева морей, на территории Ненецкого и на севере Ямало-Ненецкого автономных округов наблюдался юго-западный ветер 19-24м/с порывами 30-35м/с (39м/с в п. Сеяха), сильная метель с видимостью 40-500м. Сильным ветром в поселках Амдерма (северо-восток НАО) и Сеяха (ЯНАО) были сорваны крыши у некоторых домов и административных зданий, оборваны линии электропередач, отсутствовала телефонная связь и Интернет. Не менее опасны и тыловые части циклонических образований. Здесь наблюдается не только сильный штормовой ветер, но и «снежные заряды» – кратковременные и интенсивные ливневые осадки в виде снега или снежной крупы, резко ухудшающие видимость. Особенно «коварны» так называемые термические циклоны, которые образуются в зимний период года над открытой поверхностью моря. Трудность их прогнозирования состоит в том, что на кольцевых картах погоды они практически не отображаются, т.к. на акватории морей редкая наблюдательная сеть. Но в таких случаях на помощь 149 Секция №5 синоптикам приходят космические технологии – по вихревой структуре облачности на ИК и ТВ снимках можно определить местонахождение этих барических образований и, следовательно, спрогнозировать траекторию их смещения и погодные условия. Особое место в опасных метеорологических явлениях занимает Новоземельская бора, при которой максимальная скорость может достигать 60 м/с, что обуславливает значительную суровость климата Новой Земли. Для мореплавания, разгрузочно-погрузочных работ также опасны туманы, которые на арктических островах и побережьях Баренцева и Карского морей наблюдаются в течение всего года, даже при штормовом ветре. Туманы и дымки не только ухудшают горизонтальную дальность видимости, но и, в зимний период времени, способствуют опасному нарастанию изморози, которая может продержаться до нескольких суток. Например, 10 декабря 2013 года на территории Ненецкого автономного округа и на северо-востоке Архангельской области наблюдалась сильная изморозь диаметром от 50 до 70мм. Максимальный диаметр (77мм) был отмечен на метеорологической станции Мосеево. Явление продолжалось 24-36 часов. При вторжении арктического воздуха устанавливается ясная погода со слабыми ветрами и сильными морозами. Характерным примером может служить случай в конце января 2014 года, когда практически на всей территории ответственности Северного УГМС наблюдалась аномально-холодная погода с отклонением среднесуточных температур воздуха на 7-12° в сторону холода. Минимальные температуры местами достигали -40,-48°, а 29 января в п. Хоседа–Хард (юго-восток Ненецкого автономного округа) температура воздуха понизилась до -52°. Для прогнозирования всех этих явлений в Гидрометцентре ФГБУ «Северное УГМС» с успехом используются численные схемы крупных метеорологических центров мира, спутниковую информацию, различные расчетные методы элементов погоды. Изменения климата имеют ряд существенных последствий, как положительных, так и отрицательных, для различных сторон человеческой жизнедеятельности. Предполагаемое потепление приведет к росту вероятности экстремальных, в том числе опасных, гидрометеорологических явлений. Поэтому прогнозы погоды и штормовые предупреждения о неблагоприятных и опасных гидрометеорологических явлениях будут играть важную роль в освоение арктических территорий. СОЦИАЛЬНЫЙ КАПИТАЛ И УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ СЕВЕРНЫХ ТЕРРИТОРИЙ В ТРАНСДИСЦИПЛИНАРНОМ ИЗМЕРЕНИИ Мунин П.И. Институт Делового Администрирования МГПУ [email protected] Современный интерес к социальному капиталу и устойчивому развитию возник в 80-х годах прошлого века. Эта синхронность обусловлена проблемами, возникшими в экономике, социологии и экологии, сложившимися именно в этот период. Однако междисциплинарный подход, на базе которого были сформулированы эти проблемы, оказался бесперспективным для их решения. Определенный успех в измерении достигнутых территориальными сообществами, включая северные, уровней социального капитала и устойчивого развития достигается при переходе на трансдисциплинарную их оценку. 150 Секция №5 ПОЛИТИЧЕСКИЕ ИНСТИТУТЫ И ПРАКТИКИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕВЕРНОГО МОРСКОГО ПУТИ В КОНТЕКСТЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ Фомичев А.А. МГИМО (У) МИД России [email protected] На фоне усиления политической активности в Арктическом регионе возникает потребность в институционализации взаимодействий субъектов политического процесса, что позволило бы снизить вероятность развития конфликтов и иных негативных тенденций в регионе, особенно контексте климатических изменений. Учитывая, что Арктика является нейтральной территорией с высоким потенциалом развития, что способствует соперничеству между прибрежными странами за раздел зон влияния, а также то, что применительно к данному региону до сих пор не существует общепринятых моделей политического взаимодействия. Таким образом, возникает необходимость обозначить политические институты, регламентирующие использование национального Северного морского пути совместно с другими державами. Этот вопрос также затрагивает проблему рационального природопользования в Арктике и международное взаимодействие на этом направлении. Важность для Российской Федерации обуславливается площадью ее полярных владений, которая составляет 3 млн км2 (14% всей территории Арктики). Определение существующей институциональной базы, а также перспектив дальнейшей институционализации политических взаимодействий в использовании Северного морского пути является целью данного исследования. Отечественная и международная база исследований институционального оформления совместного использования Северного морского пути не достаточно разработана в связи новизной проблемы. Однако в процессе исследования особую ценность составили наработки Северного Арктического университета, ФГБУ «ААНИИ», материалы ООН, Арктического Совета и РСМД. Изменение климата серьезно повлияло на Арктический регион. В результате таяния арктических льдов возрастают возможности использования Северного морского пути как российскими компаниями, там и международным сообществом. Активное использование Северного морского пути предполагает увеличение нагрузки на хрупкую экосистему Арктического региона: развитие существующих фарватеров, увеличение мощностей арктических портов, строительство крупных инфраструктурных объектов, прокладка новых коммуникаций и т.д. Для выявления существующей институциональной базы необходимо ознакомиться с существующими законодательным актами, регламентирующими использование Северного морского пути, а также выделить основные структуры, регламентирующие использование ресурсов Арктического региона. Помимо этого, потребуется определить международные механизмы использования Арктических территорий. Исследовательский вопрос в данной работе можно разделить на две части: 1. Существуют ли в ближайшей перспективе устраивающие всех варианты дальнейшей институционализации процессов, связанных с совместным использованием Северного морского пути? 2. Каким образом можно сохранить и упрочить лидерские позиции России в освоении Арктики в контексте климатических изменений? 151 Секция №5 В результате работы обозначились перспективы использования Северного морского пути совместно с другими странами в контексте изменение климата. Таким образом, для России открываются широкие финансовые и внешнеполитические возможности. Таким образом, возникает необходимость разработки доктрины природопользования Арктическим регионом и его потенциалом. Эта доктрина должна быть обязательна для всех акторов, использующих ресурсы Арктики. В том числе, возможности Северного морского пути. 152 Секция №6 Адаптация жителей северных территорий к климатическим изменениям в Арктике ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КОРЕННЫХ НАРОДОВ СЕВЕРА В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА Лисниченко В.В., Лисниченко Н.Б. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова НП «СЭО «Будущее Поморья» [email protected] В последние десятилетия климат и погода в приполярных областях российского сектора Арктики довольно существенно изменились. К сожалению, полностью раскрыть и изучить механизм происходящих изменений пока не представляется возможным. Многофакторность данных процессов позволяет лишь приблизительно моделировать ситуацию. Существующие климатические циклы изучены ещё недостаточно. В 1957 году профессор Дж.К.Чарлсуэрт сумел выделить около 150 климатических циклов продолжительностью от нескольких лет до нескольких сотен миллионов лет, эти циклы в определённые периоды частично накладываются друг на друга, что проявляется в погодных и климатических аномалиях. В последние столетия на этот полициклический процесс наложилась также активная антропогенная деятельность, обусловленная развитием техносферы. При разработке вопросов обеспечения безопасности жизнедеятельности коренного населения арктических территорий следует учитывать происходящие в Арктике и в приполярных областях изменения, способные послужить причиной возникновения чрезвычайных ситуаций природного или техногенного характера. С 70-х годов ХХ века, по результатом многолетних наблюдений, площадь морских льдов в Северном Ледовитом океане уменьшилась в среднем на 30%, площадь снежного покрова – на 10%, годовой сток сибирских рек увеличился на 10%, а в зимний период – на 40%. Изменения климата наиболее сильно проявляют себя в северных широтах. В связи с возникновением целого ряда климатических флуктуаций постепенно меняется природа Арктики, а это неизбежно оказывает влияние на особенности проживания и деятельности коренного населения арктических и субарктических областей. Коренные народы Севера продолжают преимущественно заниматься исконными видами деятельности – оленеводством, рыболовством, охотой, следовательно, необходимо заблаговременно разработать систему их защиты от прогнозируемых опасностей. Изменения климата в отдельных регионах российского сектора Арктики способно нарушить нормальную жизнедеятельность коренного населения, вызвать изменения в экологических системах. Температурные аномалии проявляются особенно сильно вблизи арктического побережья. Температурные рекорды установлены в Хатанге и Тикси. В феврале 2013 года зарегистрированы аномальные холода, когда среднесуточная температура опустилась на 160 ниже климатической нормы. В Тикси была зарегистрирована температура -49,50, в Хатанге – 47,70, при этом за год до аномальной зимы, в январе 2012 года, температура воздуха в Хатанге составила всего – 40. Последние 30 лет повышение температуры составляет в среднем на Европейском Севере – 0,020 - 0,030 в год, на севере Западной Сибири 0,030 - 0,070 в Секция №6 год – на севере Якутии 0,010 - 0,070 в год. Потепление ведёт к сокращению площади зоны вечной мерзлоты. Многолетние наблюдения свидетельствуют о том, что к середине ХХI века южная граница вечной мерзлоты может отступить на север в европейской часть страны – на 50-200 километров, в Западной Сибири – на 800, в Восточной Сибири – на 1500 километров. В Российской Федерации многие заполярные города, посёлки, сёла построены на вечной мерзлоте. В приполярных тундрах Кольского полуострова и КанинскоПечорского района широко распространена островная мерзлота, имеющая малую мощность – от нескольких метров до нескольких десятков метров, температура таких мерзлотных островов-линз – около 00 и их таяние идёт довольно быстрыми темпами. Последствия этого процесса могут быть весьма серьёзными и привести к целому ряду техногенных, транспортных и экологических катастроф в приполярных областях. Отдельные участки вечной мерзлоты содержат до 90% льда. При их таянии развиваются опасные мерзлотные процессы – термокарст, термоэрозия, солифлюкция. Как следствие – уменьшение несущих способностей фундаментов, разрушение зданий и инженерных сооружений, возведенных с сохранением мерзлотного основания. Данные процессы могут стать причиной деформации и аварий трубопроводов, проложенных по вечной мерзлоте. Изменения, происходящие в природе Арктики, зачастую играют роль своеобразной точки бифуркации, порождающей комплекс новых, зачастую негативных проблем. Природно-климатические факторы (увеличение количества осадков, аномальная жара) становятся причиной изменения экологических систем, масштабного таяния вечной мерзлоты, что, в свою очередь, может привести к возникновению в Арктике новых экологических и техногенных проблем, с которыми ранее не сталкивалось коренное население. Разработка национальной стратегии освоения Арктики должна обязательно отражать вопросы обеспечения безопасности жизнедеятельности коренного населения в условиях изменения среды обитания. Список литературы: 1. Мельников Е.С., Гравис Г.Ф., Конченко Л.А., Молчанова Л.С. Карта криптогенных геологических процессов криптозоны России. Новосибирск, Наука, 1997. С 279-286 2. Павлов А.В. Закономерности формирования криптозоны при современном изменении климата // Известия РАН, серия геогр., 1997 №4, С. 61-73. КЕТСКИЙ ЭТНОС И ЕГО «КОРМЯЩИЕ ЛАНДШАФТЫ» В УСЛОВИЯХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ: ВОЗМОЖНОСТИ АДАПТАЦИИ Медведков А.А. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова [email protected] В настоящее время процессы потепления климата достаточно ярко проявляются на жизни коренного населения в северных регионах нашей страны – ненцев, чукчей, кетов и др. Для них рыболовство, охотничий промысел, оленеводство, природные ландшафты - это не только ресурсный источник существования, но и часть традиционной культуры. Представляется, что климатические изменения влияют на продуктивность «кормящих ландшафтов», учащение природных рисков, угрожая благополучию, жизнеобеспечению и сохранению культурных традиций кетского этноса. 154 Секция №6 Кеты - один из самых малочисленных народов Центральной Сибири, проживающий дисперсными группами в основном по среднему и нижнему течению р. Енисей, а также, в низовьях р. Подкаменной Тунгуски. Культурно-хозяйственный тип кетов – оседлые рыболовы и охотники, сохраняется и сегодня. По языковым и национальным особенностям кеты относятся к категории уникальнейших этносов не только России, но и всего мира. Своеобразие кетов проявляется в том, что их язык обладает самобытным строем, не имеющим аналогов у соседних народов. Кетский – ныне реликтовый, последний из живых языков большой енисейской семьи. В Среднеенисейском регионе современное потепление климата фиксируется с начала 80-х гг. ХХ в. Среднегодовая температура возросла на 1-2 °С и более в сравнении с предыдущим похолоданием. Зима стала теплее, весна и осень – оказались продолжительнее, чем в период 1950-1970-х годов. Хотя, стоит отметить, что имеют место и годы с более коротким летом. Потепление климата, характеризовавшееся участившимися теплыми зимами и растянутыми веснами и осенями, сильно ударило по продовольственным ресурсам тайги. Участились годы «голодной» тайги. Так, в 1997 и 1998 гг. в Центрально-Сибирском заповеднике (в пределах одного из самых масштабных резерватов планеты, размером с территорию Ливана или Ямайки) практически полностью отсутствовали ягоды черники, голубики, брусники, жимолости, красной и черной смородины. Скудные их урожаи были и в 1999 г., похожая ситуация сохраняется и по сегодняшний день, что подтверждают данные мониторинговых исследований в заповеднике и опросы местных жителей. Местные жители отмечают, что в годы с прохладным летом и теплой зимой, мало где удается найти кедровые орехи, несмотря на повсеместное наличие кедровой сосны в темнохвойной тайге. Подобные изменения для промыслового природопользования кетов имеют особое значение, в виду слабого развития у них подсобного хозяйства. Таким образом, выявлено, что в связи с климатическими изменениями отмечаются следующие явления: снижение урожайности ягод, кедровых орехов и грибов (воздействие коротких сильных заморозков весной во время цветения, отсутствие в такие периоды опыления растений насекомыми, а во время засухи «страдает» завязь и отмечаются случаи опадения ягоды; учащение оттепелей – не вызревает ягода, снижается ее качество и количество), уменьшение численности соболя, горностая и других охотничье-промысловых животных из-за уменьшения кормовой базы, снижение численности рябчиков и тетеревов из-за заморозков в период гнездования, увеличение числа и масштабов лесных пожаров вследствие снижения обводненности и заболоченности мерзлотных ландшафтов. Годы с низким воспроизводством охотничье-промысловых ресурсов, стали правилом, а не исключением, особенно в районах к востоку от Енисея. Естественно, что подобные изменения негативным образом отражаются на традиционном природопользовании кетов, которое уже не может обеспечить их растущие материальные потребности. Становится актуальным вопрос о разработке соответствующих мер и стратегии, которые должны являться ведущей адаптационной основой традиционного хозяйства и образа жизни местного населения к меняющемуся климату. Снижение жизнеобеспечивающей функции «кормящего ландшафта» (по терминологии Л.Н. Гумилева) требует нацеленности на комплексное развитие традиционных видов природопользования и их диверсификацию, поддержку их ресурсной и производственно-технологической базы, организацию переработки сырья и продукции. На современном этапе подсобное крестьянское хозяйство у кетов развито 155 Секция №6 слабо, хотя, оно могло бы стать важной отраслью продовольственного самообеспечения местного населения. Возможно организация сбора ценных видов грибов, ягод, лекарственных растений для увеличения объемов товарного производства. Такие ресурсы имеются на территориях традиционного природопользования кетов. Сбор лекарственных растений осуществлялся в советское время, а в некоторых сибирских регионах и сегодня существует удачный опыт использования недревесных ресурсов леса. Возможно и появление плантаций местных лекарственных растений, что будет способствовать формированию в Красноярском крае производства экологически чистого сырья для фитопрепаратов, к тому же, это создаст дополнительные стимулы для традиционного природопользования самих кетов. Возобновляемое использование биоресурсного потенциала и диверсификация традиционного хозяйства на его основе - является экологически приемлемым и экономически целесообразным, и может рассматриваться как адаптация традиционного природопользования местного населения к условиям меняющейся среды и климата. СООТНОШЕНИЕ СВОБОДНЫХ РЕЦЕПТОРОВ И АКТИВНОСТИ ИММУННОЙ ЗАЩИТЫ У ЖИТЕЛЕЙ ЗАПОЛЯРЬЯ Самодова А.В., Балашова С.Н., Добродеева Л.К. Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН [email protected] Неблагоприятные климатические параметры в условиях Арктики влияют, прежде всего, на сердечно-сосудистую систему. Болезни сердца и сосудов имеют основное значение по уровню заболеваемости, инвалидизации и смертности. Резкие геофизические возмущения оказывают влияние на свертывающую и противосвертывающую системы крови; установлена корреляция свертывающей системы с индексами геомагнитной активности. Мозговой натрийуретический пептид (brain natriuretic peptid – BNP) секретируется миоцитами, в том числе кардиомиоцитами в концентрациях прямо пропорциональных степени перегрузки левого желудочка объемом крови или давлением (Щербатюк О.В. и др., 2006). В многочисленных исследованиях доказана связь содержания BNP в крови с тяжестью сердечной недостаточности и величина его в крови является маркером сердечной недостаточности. Концентрации BNP оказываются гораздо выше при сниженной фракции выброса левого желудочка (Maisel A.S. et al. 2003; Никонова Е.С. и др. 2013). Выброс BNP в кровоток стимулируется повышением напряжения стенки, увеличением конечного диастолического давления левого желудочка и нарушением процессов расслабления его (Hall C., 2004). Частота регистрации повышенных концентраций BNP в крови составила среди больных с метаболическим синдромом 90,9%, среди лиц физического труда 61,90% и профессиональных спортсменов 31,11%. Установлено, что повышение содержания BNP в крови ассоциировано со снижением концентраций в крови IL-2, IL-4 и трансферрина, повышением активности шеддинга рецепторов, лиганд (sTfR, sFasL, sIL2R) и гистамина. Известно, что гистамин обусловливает расширение терминальных артериол и сужение с повышением проницаемости посткапиллярных венул. Рецепторы трансферрина - это белки, расположенные на поверхности клетки и обеспечивающие перенос ионов железа внутрь клетки с её поверхности. Часть из них растворима и находится в крови. При снижении концентрации сывороточного железа концентрация растворимого рецептора трансферрина sTfR возрастает, как и концентрация трансферрина TfR. Гликопротеин CD71 – рецептор трансферрина, 156 Секция №6 обеспечивающий вхождение в активированную клетку ионов Fe, необходимых для деления клеток. Повышение уровня его экспрессии на пролиферирующих клетках является маркером ранней активации (Beguin Y et al., 1988; Feelders R., 1999). Концентрации сывороточного sTfR колебались в пределах от 0,28 до 2,1 мкг/мл, в среднем составила 0,70±0,05 мкг/мл. Повышение содержания sTfR в сыворотке крови (с 0,44±0,05 до 0,89±0,20 мкг/дл) ассоциируется с увеличением концентрации трансферрина (с 149,07±7,80 до 430,04±6,02 мг/дл). Известно, что sTfR является продуктом протеолиза TfR в определенном сайте внеклеточного домена. Отмечается устойчивая корреляция между общим количеством TfR и концентрацией sTfR в плазме или в сыворотке крови. Уровень sTfR отражает скорость обновления эритроидных клеток, которая определяется скоростью пролиферации и потребностью в железе. Таким образом, установлено, что повышение содержания BNP в крови ассоциировано со снижением концентраций цитокинов IL-2, IL-4 и трансферрина, повышением свободных рецепторов sTfR, sFasL, sIL-2R и гистамина. Увеличение концентраций внеклеточного пула в составе sTfR, sFasL, sIL-2R у жителей Арктических районов взаимосвязано с относительно высоким уровнем активированности иммунного фона, напряжением регуляторных механизмов и дефицитом энергетических ресурсов иммунокомпетентных клеток. В активизации шеддинга имеют значение иммунные реакции с участием реагинов с повышением концентраций гистамина и эозинофилов, под влиянием которых (вернее их лизoфосфопипазы) происходит изменение липидного слоя клеточных мембран. Накопление внеклеточного пула обеспечивается дефицитом фагоцитоза. СОСТОЯНИЕ ИММУННОГО СТАТУСА ЛИЦ ПРИАРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА. Щёголева Л.С. Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН [email protected] Обследованы практически здоровые взрослые: 632 человека, в возрасте 20-45 лет и практически здоровые дети (422 человека) в возрасте 8-10 лет; проживающие в гг. Архангельск, Сосногорск, Сыктывкар, Северодвинск. Комплекс иммунологического обследования людей включал, фенотипирование лимфоцитов, определение содержания в периферической крови лимфоцитов с рецепторами CD10+, CD5+, CD3+, CD4+, CD8+. Анализ изучаемых показателей иммунологической реактивности у детей и взрослых выявил, что при практически одинаковом содержании лимфоцитов в усредненных данных (у детей 2,33±0,04·109 кл/л и 2,22±0,14·109 кл/л у взрослых), лимфоцитоз в три раза чаще регистрируется среди взрослых (соответственно, 31,74% и 10,36%), преимущественно мужчин. Большая активность лимфопролиферативных процессов у взрослых подтверждается также значительным содержанием в периферической крови носителей CD10+ (соответственно, 0,33±0,05·109 кл/л и 0,26±0,05·109 кл/л). Представляло интерес выяснение причины указанной лимфопролиферации. Лимфопролиферативная активность более связана с содержанием CD5+, CD3+ и особенно с уровнем разницы в концентрации указанных клеток. В содержании CD5 + у взрослых в усредненных результатах статистически достоверно ниже (0,89±0,07·109 кл/л и 1,18±0,07·109 кл/л; р<0,01). Достаточно значимо различие и между концентрациями носителя CD3+ (0,76±0,03·109 кл/л и 0,85±0,05·109 кл/л; р<0,05). 157 Секция №6 Разница в содержании CD5+ и CD3+ у взрослых в 2,5 раза ниже, чем у детей (0,13±0,06·109 кл/л и 0,33±0,05·109 кл/л; р<0,01, соответственно). Таким образом, лимфопролиферативная реакция обусловлена преимущественно популяцией функционально активных Т-лимфоцитов. Зависимость лимфопролиферации от недостаточности содержания в циркуляции CD5+ и особенно CD3+ подтверждена коррелятивно (r=0,75; р<0,01). Наиболее высокие значения показателей корреляций отмечаются между уровнем лимфопролиферативного процесса и разрывом в содержании CD5+ и CD3+. Выявляется некоторая зависимость между активностью лимфопролиферативного процесса от уровня аномальных значений хелперно/супрессорного коэффициента. В этих взаимоотношениях корреляция прямая 0,37, р<0,05. Аномальные коэффициенты хелперно/супрессорных соотношений встречаются в 3,7 раза чаще у взрослых, чем у детей. Однако, природа этих аномалий различна. У детей в 11,29% случаев аномалий хелперно/супрессорных сотношений они объясняются дефицитом CD4+. В то время, как у взрослых в 22,73% случаев указанное соотношение преимущественно объясняется тем повышенным содержанием CD8+. Чрезвычайно высокие уровни CD8+ регистрируются 22,73% , у детей 8,01%. Коэффициент корреляции уровня пролиферативной активности и повышенных концентраций Т-супрессоров колеблется в пределах от 0,40 до 0,71 (р< 0,05-0,01, прямая корреляция). Таким образом, Пределы колебаний большинства иммунологических параметров у северян расширены, что создает риск сокращения резервных возможностей регуляции иммунного гомеостаза с формированием вторичных экологически зависимых иммунодефицитов. Сокращение резервных возможностей стимуляции иммунной системы у детей ограничивается преимущественно процессами дифференцировки иммунокомпетентных клеток; снижение способности к активному иммунному ответу усугубляется с возрастом. РЕАКТИВНОСТЬ ЭНДОКРИННОЙ СИСТЕМЫ ЖИТЕЛЕЙ ВЫСОКИХ ШИРОТ НА ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТО-ПОГОДНЫХ ФАКТОРОВ Аленикова А.Э., Типисова Е.В. Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН [email protected] Для северных широт характерны экстремальные климатические условия, связанные с часто и резко сменяющейся циклонической деятельностью, низкими температурами и высокой влажностью воздуха. Кроме того, высокие широты обусловливают своеобразную геомагнитную ситуацию, что не может не сказаться на здоровье постоянно проживающего здесь и пришлого населения. Известно, что существует два основных механизма действия погодно-климатических факторов на организм. Во-первых, это рефлекторные механизмы действия в связи с ведущей ролью центральной нервной системы в жизнедеятельности организма, во-вторых, это гуморальные механизмы метеопатических реакций, в связи с чем целью работы явилось выявление особенностей гормонального профиля мужчин г. Архангельска при различных погодных и геофизических факторах высоких широт. Материалы и методы. Проанализированы результаты многолетних исследований местных и приезжих мужчин, проживающих в г. Архангельске: 418 158 Секция №6 человек в возрасте от 22 до 45 лет (364 местных и 104 приезжих), а также 254 местных мужчины в возрасте 22–35 лет и 102 – в возрасте 36–60 лет. Местными считались лица, живущие на Севере не менее чем в трех поколениях, приезжие мужчины проживали на Севере не менее года. Кровь брали в утренние часы, натощак. В сыворотке крови радиоиммунным методом определяли уровни тиреотропного гормона (ТТГ), общих фракций трийодтиронина (Т3), тироксина (Т4) и тестостерона, адренокортикотропного гормона (АКТГ), кортизола. В Архангельском Центре по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциям были получены сведения о значениях наружной температуры воздуха (в° С), атмосферного давления (в гПа), относительной влажности воздуха (в %). Выделены интервалы температур, при переходе между которыми наблюдались наиболее значимые изменения гормонального фона: 1. от -16 до -25°С; 2. от -6 до -15°С; 3. от 0 до -5°С; 4. от 0 до +5°С; 5. от +6 до +15°С; 6. от +16 до +20°С; 7. от +21 до +25°С. Воздух считали сухим при влажности до 55%, умеренно сухим при 56–70%, влажным – при 71–85%, сильно влажным – свыше 85% (Бутьева И.В., 1988). Учитывались значения показателей за сутки до взятия крови для оценки уровня их межсуточной изменчивости. Слабым похолоданием или потеплением считали изменение температуры на 1–2°С, умеренным – на 3–4°С, резким – более чем на 4°С (Федоров Г.П., Латышев Г.Д., 1989). Слабым изменением давления считали его понижение или повышение между сутками на 1–4 гПа, умеренным – на 5–8 гПа, резким – более чем на 8 гПа (Бокша В.Г., 1989). Геомагнитную активность в день сдачи крови оценивали по Ар-индексу, который представляет собой среднюю амплитуду вариаций геомагнитного поля по земному шару за сутки. Значения Ариндекса были получены на сайте ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/GEOMAGNETIC_DATA/INDICES/KP_AP и распределены по интервалам: 1. Ар<15 нТл, 2. 15–30 нТл, 3. 30–50 нТл. Для обработки данных применяли непараметрические критерии статистического анализа (Краскала–Уоллеса и Манна–Уитни) с вычислением медиан значений, а также множественный регрессионный анализ. Все представленные результаты имели значимые различия (р = 0,05 – 0,001). Результаты. Выявлено, что в крови местных мужчин г. Архангельска в условиях отрицательных температур (от -6 до -15 ºС), при резком межсуточном снижении температуры, а также при температуре от +6 до +15 °С в условиях высокой влажности воздуха (>85 %) повышение уровней кортизола и тестостерона сочетается с нарастанием уровней трийодтиронина. Показано нарастание уровней трийодтиронина в периоды с высоким содержанием влажности воздуха, как при отрицательных (от 0 до 5 °С), так и при положительных температурах наружного воздуха (от +6 до +20 °С). Установлено увеличение активности системы гипофиз – кора надпочечников в периоды резкого межсуточного снижения и повышения атмосферного давления в условиях высоких широт. Отмечены возрастные особенности реактивности эндокринной системы на межсуточные снижения атмосферного давления и резкие температурные колебания. У лиц в возрасте 36–60 лет изменения гормонального профиля наблюдаются уже при умеренном снижении давления (на 5–8 гПа), тогда как у мужчин 22–35 лет – только при резком его снижении (>8 гПа). В возрасте 22–35 лет регистрируются нарастание уровней трийодтиронина и тестостерона в крови при межсуточном похолодании, а в возрасте 36–60 лет – изменение уровней кортизола и тиреотропного гормона как при резком похолодании, так и при потеплении. 159 Секция №6 Показано, что колебания уровней гормонов щитовидной железы у приезжих мужчин Европейского Севера на фоне средней возмущенности магнитного поля Земли более выражены, чем у местных жителей. Наиболее значимыми параметрами, изменяющимся в крови жителей Севера при различных погодных характеристиках, являются уровни кортизола, трийодтиронина и тестостерона с определяющим влиянием на их содержание таких факторов, как долгота дня, температура и влажность воздуха. Работа поддержана грантом № 12-У-4-1021 программы инициативных фундаментальных исследований УрО РАН. РОЛЬ ЦИТОТОКСИЧЕСКИХ ЛИМФОЦИТОВ В РЕГУЛЯЦИИ ИММУННОГО ГОМЕОСТАЗА У КОЧЕВЫХ И ОСЕДЛЫХ ЖИТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ЗАПОЛЯРЬЯ Сергеева Т. Б. Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН [email protected] В период с декабря 2009 по декабрь 2011гг. в п. Несь Ненецкого Автономного Округа были проведены 2 экспедиции. Обследовано 72 человека в возрасте от 19 до 50 лет, практически здоровых на момент обследования по заключению местного поселкового врача. Из них: 30 человек, ведущих кочевой образ жизни (оленеводы, чумработницы), 42 оседлые жители. Комплекс иммунологического обследования людей включал фенотипирование лимфоцитов. Содержание фенотипов лимфоцитов (СD3+, СD8+, СD16+, CD71+, HLADR+) периферической крови определяли с помощью непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител (НПЦ «МедБиоСпектр», Москва) на препаратах лимфоцитов типа «высушенной капли». Проведен корреляционный анализ. Кровь для анализа иммунного статуса брали из локтевой вены в объеме 6 мл в 910 часов утра, натощак. Забор крови осуществляли в вакутайнеры с литий-гепарином фирмы «IMPROVACUTER». Анализ показал, что среднее содержание зрелых Т-лимфоцитов CD3+ как у кочевых жителей Заполярья, так и у оседлых жителей составляет в среднем 0,42±0,05 0,50±0,09·109 кл/л, что ниже общепринятых физиологических норм. Дефицит вышеуказанного параметра в среднем составляет 95,10% случаев обследуемых лиц, независимо от образа жизни. Представляло интерес изучение содержания цитотоксических лимфоцитов Т супрессоров (CD8+) и Т - киллеров (CD16+) у обследуемой группы. Выявили, что у кочевых жителей Заполярья среднее содержание клеток CD8+ составило 0,51±0,10·109 кл/л. Повышенные значения указанного параметра встречались у 49% обследуемых лиц. Содержание клеток CD16+ в среднем составило 0,48±0,06·109 кл/л. Повышенные значения данного параметра встречались в 36% случаев. У оседлых жителей Заполярья содержание Т - супрессоров (CD8+) в среднем составило 0,41±0,05·109 кл/л, а среднее содержание Т - киллеров (CD16+) у обследуемых лиц - 0,48±0,05·109 кл/л. Повышенные значения вышеуказанных параметров встречались в 45,34% и 40,00% случаев соответственно. Высокие концентрации лимфоцитов с рецептором к трансферину CD71+ у кочевых жителей Заполярья в среднем наблюдаются в 6,00% случаев, а повышенные 160 Секция №6 концентрации лимфоцитов с рецептором к главному комплексу гистосовместимости класса 2 (HLA-DR) встречались в 16,00% случаев. Повышенные концентрации лимфоцитов с рецептором к трансферину CD71+ у оседлых жителей Заполярья в среднем наблюдаются в 9,00% случаев. Повышенные концентрации лимфоцитов с рецептором к главному комплексу гистосовместимости класса 2 (HLA-DR) встречались в 9,00% случаев. Учитывая высокие сильные и жесткие прямые корреляционные взаимосвязи указанных клеток-активаторов с высокими концентрациями цитотоксических клеток у жителей Заполярья, следует признать определенную зависимость активации Т- и Вклеточных механизмов от фонового уровня цитотоксичности. Корреляционный анализ показал, что количество жестких взаимосвязей (r>0,7) между ЦТЛ и другими фенотипами установлено у лиц ведущих кочевой образ жизни (31 жёсткая связь). У оседлых жителей Заполярья сильные корреляционные взаимосвязи отмечены в 12 случаях. Наиболее распространена среди населения Заполярья тенденция к сокращению зрелых дифференцированных Т-клеток с одновременным ростом клеточноопосредованной цитотоксичности. Таким образом, у практически здоровых людей на Севере Европейской территории РФ регистрируется повышенное содержание цитотоксических лимфоцитов, связанное с условиями труда и районом проживания (у 36-50% оленеводов, у 40-45% оседлых жителей Заполярья p<0,001). Клеточно-опосредованная цитотоксичность обеспечивает гомеостаз процессов активизации и подавления иммунных реакций у обследуемых лиц в зависимости от соотношения концентраций клеток-активаторов (CD71+ , HLA-DR+) и + дифференцированных CD3 клеток (r=0,89-0,91; p<0,001). Цитотоксические клетки CD8+, CD16+ ассоциируются с повышенным уровнем активированных Т и В клеток в 916% случаев у лиц Заполярья. ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ НЕНЦЕВ В НЕНЕЦКОМ АВТОНОМНОМ ОКРУГЕ Задорин М.Ю. [email protected] Устойчивое развитие коренных малочисленных народов немыслимо без поддержки со стороны государства, так как современная рыночная модель экономики не позволяет им в одиночку справляться с последствиями глобализации. Особенно сильно на себе испытывают подобного рода влияние кочевые коренные народы, к числу которых относятся ненцы. Ненцы – это коренной малочисленный народ Севера, который, согласно Единому перечню коренных малочисленных народов Российской Федерации (Постановление Правительства Российской Федерации от 24 марта 2000 года № 255), сохраняет традиционное природопользование в рамках нескольких субъектов Российской Федерации: Ямало-Ненецком автономном округе, Ненецком автономном округе, районах Архангельской области, Красноярском крае, Ханты-Мансийском автономном округе. Ненецкий автономный округ, являясь самостоятельным субъектом Российской Федерации в рамках Архангельской области (абзац второй пункта 1 статьи 4 Устава Архангельской области), имеет обширную нормативно-правовую базу по 161 Секция №6 защите прав коренных малочисленных народов и поддержке традиционного оленеводства. В настоящий момент правозащитники, экологи и общественность в целом отмечают большое количество проблем, связанных с устойчивым развитие ненцев. К числу этих проблем можно отнести высокую степень алкоголизации населения, общую маргинализацию, проблему бытовых убийств и суицидов, а также утрату традиционных оленеводческих навыков и родного языка. Это не считая высокой смертности и заболеваемости населения. Правительство Ненецкого автономного округа пытается предотвратить пагубные последствия коллективизации и индустриализации прошлого столетия, в которые было вовлечено ненецкое население. В связи с этим уровень правового регулирования защиты прав коренного малочисленного народа в округе с каждым годом улучшается и более детально прорабатывается. Наиболее значимыми нормативно-правовыми актами являются следующие документы: 1)Устав Ненецкого автономного округа от 11 сентября 1995 года; 2)закон Ненецкого автономного округа от 15 марта 2002 года № 341-ОЗ «Об оленеводстве в Ненецком автономном округе»; 3)закон Ненецкого автономного округа от 29 декабря 2005 года № 671-ОЗ «О регулировании земельных отношений на территории Ненецкого автономного округа»; 4)закон Ненецкого автономного округа от 21 мая 2007 года № 65-ОЗ «О территории компактного проживания коренных малочисленных народов Севера в Ненецком автономном округе»; 5)закон Ненецкого автономного округа от 28 января 2008 года № 1-ОЗ «О государственной поддержке традиционных видов хозяйствования и промыслов коренных малочисленных народов Севера на территории Ненецкого автономного округа»; 6)закон Ненецкого автономного округа от 01 октября 2008 года № 58-ОЗ «Об общинах коренных малочисленных народов Севера в Ненецком автономном округе». Помимо этих базовых законов действует большое количество постановлений и иных подзаконных актов уполномоченных органов государственной власти округа, определяющих порядок предоставления дотаций и субсидий ненцам из регионального бюджета. Основными особенностями и гарантиями ненцев в округе являются: 1)определяющая роль организации ненецкого народа «Ясавэй» при взаимодействии с органами государственной власти округа (статья 16 Устава НАО); 2)законодательно закрепленная территория компактного проживания коренных малочисленных народов Севера в Ненецком автономном округе в рамках «Муниципального района «Заполярный район», за исключением муниципального образования «Городское поселение «Рабочий поселок Искателей» (статья 1 закона НАО от 21 мая 2007 года № 65-ОЗ); 3)право на существование организаций, осуществляющих традиционные виды хозяйственной деятельности, в которых могут состоять лица, не относящиеся к коренным малочисленным народам (не более 50%) (абзац четвертый статьи 2 закона НАО от 28 января 2008 года № 1-ОЗ); 4)поддержка лиц, осуществляющих предпринимательскую деятельность без образования юридического лица, основными видами деятельности которых являются осуществление традиционного хозяйствования и (или) занятие промыслами коренных малочисленных народов (пункт 3 статьи 3 закона НАО от 28 января 2008 года № 1-ОЗ); 5)учет интересов ненцев посредством сходов и референдумов в связи с изъятием земель, а также определение размера компенсаций на основании соглашения (пункты 3 и 5 статьи 29 закона НАО от 29 декабря 2005 года № 671-ОЗ); 162 Секция №6 6)запрет на приватизацию земельных участков, занятых оленьими пастбищами (пункт 2 статьи 30 закона НАО от 29 декабря 2005 года № 671-ОЗ); 7)введение в юридический оборот новой терминологии: оленеемкость, чумработница (чумработник), правовой титул и т.д. (статья 2 Закона НАО от 15 марта 2002 года № 341-ОЗ) и т.д. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ПРАВ НА ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ КОРЕННЫМИ НАРОДАМИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ И ШТАТА АЛЯСКА Савельев И.В. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] Право коренных жителей на природные ресурсы (в ряде документов применятся более широкое понятие - право на землю) - одно из важнейших, однако зачастую оно вызывает острую дискуссию и противодействие со стороны органов власти. Главной причиной этого, по-видимому, является то, что земли традиционного проживания коренных народов Севера богаты углеводородным сырьем1. Для этих народов, ведущих традиционный образ жизни, биологические ресурсы являются основной существования, образуют материальную и духовную основу жизнедеятельности 2. Международно-правовые нормы гарантируют данным народам равный доступ к природным ресурсам 3 . Нормы международного права допускают установление специальных прав коренных народов на пользование природными ресурсами 4. Право коренных народов на землю подразумевает и Конвенция о биологическом разнообразии 1992 г. Это следует из ее положений о признании большей традиционной зависимости многих местных общин коренного населения, являющихся хранителями традиционного образа жизни, от биологических ресурсов и желательности использования традиционных знаний и практики, имеющих отношение к сохранению биологического разнообразия5. С наибольшей полнотой подобное право раскрывается в Конвенции МОТ № 1696. Право коренных народов Аляски на природные ресурсы подробно урегулировано Законов 1971 г. «Об удовлетворении земельных притязаний коренного населения Аляски». Поселки эскимосов, индейцев, алеутов объединены в поселковые корпорации, которые в свою очередь объединены в 12 региональных корпораций. Вторые имеют право на владения ресурсами недр, первые - право собственности на биоресурсы7. 1 Кряжков В.А. Коренные малочисленные народы Севера в российском праве. - М.: Норма, 2010. - С. 209. См. Коренные народы и их связь с землей. Второй доклад, подготовленный Э.-И. А. Даес. 3 июня 1999 ООН. /E/CN4/Sub.2/1999/18. - C. 8 3 Ст. 1, 7, 17. Всеобщая декларация прав человека. Принята резолюцией 217 А (III) Генеральной Ассамблеи ООН от 10 декабря 1948 года// http://www.un.org/ru/documents/decl_conv/declarations/declhr.shtml (обращение 30.07.2014) 4 Ст. 27 Международный пакт о гражданских и политических правах. Принят резолюцией 2200 А (XXI) Генеральной Ассамблеи от 16 декабря 1966 года// http://www.un.org/ru/documents/decl_conv/conventions/pactpol.shtml (обращение 30.07.2014) 5 Преамбула. Конвенция о биологическом разнообразии. Рио-де-Жанейро, 1992// http://biosafety.ru/index.php?idn=1339&idnt=29&idp=116 (обращение 30.07.2014) 6 См. Конвенция МОТ № 169 О коренных народах и народах, ведущих племенной образ жизни, в независимых странах, 1989// http://www.conventions.ru/view_base.php?id=90 (обращение 30.07.2014) 7 См. D.S. Case. Alaskan Natives and American Laws. - The University of Alaska Press, 1987. - P. 117 - 130. 2 163 Секция №6 Конституция РФ не фиксирует право коренных малочисленных народов на землю. Вместе с тем она гарантирует право этих народов в соответствии с общепризнанными принципами и нормами международного права и международными договорами РФ (ст. 69). право коренных малочисленных народов в РФ в области природовользования на особых условиях регулируются не специальным федеральным законом, а совокупностью норм, получивших закрепление в различных нормативно-правовых актах (федеральные законы «О гарантиях прав коренных малочисленных народов в РФ», «Об общих принципах организации общин коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока РФ», «О территориях традиционного природопользования коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока РФ» и др). Особенности реализации рассматриваемых прав на Аляске были исследованы в ходе экспедиций в рамках мегапроекта «Наследие Русской Америки» в 2010, 2011, 2013 года. Поселковые корпорации устанавливают свои правила, схожие между собой по всему штату. Самообеспечение является основой существования коренных народов. Использование природных ресурсов для бытовых нужд бесплатно (позволительно неограниченный объем вылова рыбы, каждой семье позволяется убить одного лося на каждого члена семьи, возможна даже добыча калана, занесенного в красную книгу). Добыча природных ресурсов в коммерческих целях требует приобретение лицензии, как и представителям других групп населения. Реализация прав коренных народов в РФ исследовано в ходе экспедиции «Арктический плавучий университет 2014» на примере поселков Бугрино (о. Колгуев) и Варнек (о. Вайгач). Основным видом традиционного природопользования здесь считается оленеводство. Использование оленьих пастбищ является неэффективным, что связано, прежде всего, с утратой традиций оленеводства. На о. Колгуев существенное сокращение оленьего стада объясняется местными жителями экологическими проблемами, прежде всего глобальным потеплением. Тем не менее, представляется, что предоставленные законодательством права реализуются представителями коренных народов не в полной мере. Представляется, что отечественное законодательство в области прав коренных народов требует дальнейшего совершенствования с учетом международного и зарубежного опыта, в том числе принятия отдельного закона «Об оленеводстве». ЗАЩИТА ОТ ХОЛОДА В УСЛОВИЯХ АРКТИКИ: ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОПЫТА МАЛЫХ НАРОДОВ СЕВЕРА В ПОЛЯРНЫХ ЭКСПЕДИЦИЯХ КОНЦА XIX – ПЕРВОЙ ПОЛОВИНЕ XX ВВ. Чуракова О.В, Шехин И. П. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] В арктических экспедициях конца XIX – первой половины XX вв. («золотого века освоения Арктики») присутствовал, как правило, «полный набор» психогенных факторов: постоянный холод, сырость, темнота на протяжении зимовки, не слишком разнообразная еда. Кроме того, здесь же были самые сложные психологические условия: постоянная угроза для жизни, информационный (в отсутствии радиосвязи) и сенсорный голод, групповая изоляция, - все это порождало постоянное психическое напряжение. Интересно то, как в этих коллективах вырабатывались (зачастую 164 Секция №6 интуитивно) меры защиты от разрушающих психику факторов, связанных, прежде всего, с воздействием на организм человека холода. Одним из важнейших факторов в подготовке и деятельности полярных экспедиций являлось наличие теплой и одновременно удобной одежды для участников экспедиции. Наиболее успешный опыт изготовления одежды для полярников был у норвежских исследователей Арктики, особенно у Фритьофа Нансена. Это было обусловлено тем, что норвежцы – сами северяне, а кроме того, за основу костюмов для членов своих экспедиции они брали образцы одежды народов Севера (материал, крой, утепление гагачьим пухом и пр.). Коренные народы Севера - саами участвовали в ранних экспедициях Ф. Нансена. Например, во время перехода через Гренландию в 1888 году в составе группы были оленеводы и каюры Самуэль Ёоханнесен Балту и Оле Нильсен Равно. Их опыт выживания в условиях жесточайшего холода пригодился данной экспедиции и использовался норвежскими полярниками в дальнейшем. Помимо того, в гренландских походах Ф. Нансен изучал жизнь, культуру, традиции эскимосов и даже выпустил книгу «Жизнь эскимосов» («Eskimoliv»). Активно использовался эскимосский стиль жизни в ледовых широтах и Робертом Пири в своих походах к Северному полюсу. Американский исследователь очень тщательно готовился к жизни в условиях холодного климата: учился носить эскимосскую одежду и строить традиционное жилище «иглу» из снега. Есть мнение, что Р. Пири в экспедициях переносил холод даже лучше, нежели эскимосы - участники его походов. В российских экспедициях начала ХХ века и на советских дрейфующих полярных станциях также использовался опыт выживания в суровом климате жителей «страны вечных льдов». Это определение Арктике дал А.А. Борисов, художник и мореплаватель, этнограф, автор исследований о жизни малых народов севера («У самоедов. ОТ Пинеги до Карского моря: путевые очерки худож. Александра Алексеевича Борисова» и др.). Был дружен с ненцами (самоедами) - новоземельцами и немало заимствовал из опыта жизни обитателей Новой Земли исследователь Арктики Владимир Александрович Русанов. В тоже время, незнание традиций выживания в «стране полуночного солнца» и недостаточно тщательная подготовка к походам экспедиций Г.Л. Брусилова и Г.Я. Седова привела к плачевным результатам. Вне сомнения, заслуживает особого рассмотрения вопрос экипировки членов советских полярных метеостанций, особенно, так называемых «дрейфующих». В советское время при подготовке полярников учитывался и традиционный опыт народов Севера, и разработки научно-исследовательских институтов. К сожалению, некоторые вещи, которыми были укомплектованы полярные станции, показали свою непригодность к использованию в условиях Арктического климата. В частности, это относится к свитерам, которые были выданы участникам советской дрейфующей станции: «Северный полюс-2». В данном случае сказалась недооценка традиций изготовления одежды жителями северных территорий. Тем не менее, большинство экспедиций активно пользовались опытом выживания коренных народов Севера, например, там, где руководителями были И.Д. Папанин и М.М. Сомов. Особенности жизни ненцев, саами и эскимосов были взяты ими на вооружение при подготовке своих экспедиции и во время пребывания в Арктике. Одним из сложнейших проблем жизни во льдах является устройство жилища. Опыт и знания малых народов Севера в области строительства жилья показали свою значимость в этой сфере. Так, например, попытку построить эскимосскую «иглу» предпринял на одной из зимовок знаменитый полярник В.Г. Волович. Этот вид жилища не случайно пользовался особенным почетом и уважением среди большинства крупных 165 Секция №6 полярных исследователей. Иглу имела ряд огромных преимуществ перед палаткой: хорошо защищала от ветра, долго сохраняло тепло. Кроме того, в отличие от палаток, которые постоянно рвались от шквалистого арктического ветра, иглу было более прочным сооружением. Поэтому зимовщики - участники первых советских дрейфующих станций, особенно в ветреную погоду, в качестве утеплителя использовали снег и лед. В дальнейшем эти природные (и весьма доступные) материалы применялись в строительстве жилищ на Крайнем севере довольно широко и удачно. Таким образом, использование опыта жизни коренных народов Арктики в условиях холодного климата - залог успеха экспедиций во всех возможных аспектах, будь то научные исследования или здоровье членов экспедиции на протяжении всего времени пребывания в суровых Арктических условиях. 166 Круглый стол №1 Проблемы образования по вопросам глобального изменения климата ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОБРАЗЫ АРКТИКИ Бызова Н. М. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] Географический образ территории формируется благодаря наличию уникальных или типичных природных условий и ресурсов, определенному уровню развития экономики, культуры, обычаев, традиций, уникальных пейзажей, которые ярко подчеркивают уникальность и неповторимость данной территории. Географический образ – собирательный, интегральный феномен. Он мозаичен и может включать в себя множество отдельных образов, которые, сочетаясь друг с другом, постепенно создает единый образ территории. Арктика - самый северный регион Земли характеризуется разнообразными природными ресурсами и богатым культурным наследием. На создание ее географического образа оказывают влияние не только географическая информация о природных ресурсах и условиях, но и история освоения, оказавшая существенное влияние на ее самобытную культуру и народные традиции малых и коренных народов. Большая площадь Арктики является основой для формирования образа обширности и бескрайности. Покровные ледники, айсберги, извилистые фьорды, скалистые берега, белые медведи и птичьи базары на Новой Земле, Земле Франца Иосифа, Северной Земле и Новосибирских островах, арктические пустыни, тундры и лесотундры с малой плотностью населения создают образ первозданных территорий, для которых характерно отсутствие резкости и контрастности цветовой мозаики. Формирование образ бескрайних ледяных территорий чаще всего происходит при изучении географических карт или во время длительного путешествия. Большая часть Арктики расположена в зоне арктических пустынь. Она чаще всего ассоциируется с холодом, льдом и безмолвием, где во время полярной ночи можно увидеть северное сияние, необычайное, неповторимое природное явление, которое навсегда поражает наблюдателя своей красотой и неотвратимой силой. Региональность и неповторимость арктических территорий с различными типами морских берегов проявляется в их строении - от низменных заболоченных до высоких гористых. О многом рассказывают и названия берегов: берег Харитона Лаптева, мыс Челюскин, бухта Ломоносова. Эти названия - летопись географических открытий и этапов изучения и освоения Арктики. Море для жителей арктических территорий играло большую роль, каким бы суровым оно не было. Разнообразие жизни в прибрежных морских водах во многом определяло промыслы народов, проживающих на арктическом побережье. Например, поморы, чукчи ловили рыбу, били морского. Все это в течение нескольких веков создавало неизгладимый образ Арктики – территории со смелыми и самобытными людьми. Территория Арктика, как часть мирового геокультурного пространства, обладает уникальными историческими и археологическими объектами. Все они создают образ территории, где сохранились памятники северной культуры, феномены первозданного ландшафта с незабываемым местным колоритом. Круглый стол №1 Географический образ Арктики, как сурового, обширного региона с уникальными природными, культурными объектами, должен способствовать индивидуализации и самоидентификация Арктики в российском и международном пространстве. ВОЗВРАЩЕНИЕ В РУССКУЮ АРКТИКУ Кузнецов В.С. Национальный парк «Русская Арктика» [email protected] Девяностые годы ХХ века в России характеризовались существенным сокращением активности российских компаний в арктической зоне, вследствие чего в Арктике стихийно закрывались полярные гидрометеорологические станции, объекты военного назначения, исследовательские программы, а также функционирование Северного морского пути. К этому времени в России сформировалось сообщество специалистов, для которых Арктика являлась местом их активной деятельности, и они хорошо представляли негативные последствия такого развития событий. Возникшая ситуация их крайне настораживала, они были обеспокоены не только закрытием полярных станций и исследовательских арктических проектов и программ, но в целом практически уходом России из Арктики. В целях сохранения активного присутствия русских специалистов в западной части Арктики, в основном по их инициативе, в 1994 году распоряжением Правительства Росси на арктическом архипелаге Земля Франца-Иосифа был создан государственный заказник федерального значения «Земля Франца-Иосифа». В перечень основных задач заказника вошли: сохранение природных комплексов арктического архипелага, сохранение и восстановление объектов животного и растительного мира, поддержание экологического баланса, проведение научных исследований, экологическое просвещение и развитие познавательного туризма. Это был первый документ, закрепивший природоохранный статус арктического архипелага. Создание в западной части русской Арктики заказника дало начало работам по обеспечению на этой территории режима особой охраны, включая контроль деятельности туристических компаний и прочей другой деятельности, разрешенной российским законодательством. Опыт функционирования заказника федерального значения на территории Земли Франца-Иосифа в течение первых 5-7 лет выявил слабые стороны статуса заказника. Отсутствие дирекции не позволяло активизировать в полном объеме весь комплекс работ по обеспечению функций такой сложной особо охраняемой природной территории, какой является арктический архипелаг Земля Франца-Иосифа. В связи с этим, в начале 2000 годов были организованы работы по проектированию в западной части российской Арктики национального парка «Русская Арктика». Проектом предусматривалось создание национального парка на трех автономных участках: архипелаге Земля Франца-Иосифа, острове Виктория и северной части северного острова Новая Земля. Распоряжением Правительства Российской Федерации в 2009 году учрежден национальный парк «Русская Арктика» на территории северной части острова Северный архипелага Новая Земля и прилежащих островах. По существу, в соответствии с проектными материалами, это была территория природного парка 168 Круглый стол №1 «Парк Виллема Баренца». Архипелаг Земля Франца-Иосифа сохранил статус заказника федерального значения и вошел в зону деятельности национального парка «Русская Арктика». С мая 2011 году в Архангельске функционирует Федеральное государственное бюджетное учреждение – национальный парк «Русская Арктика». На территории, которая приобрела статус природоохранной с различными зонами охраны и возможностями деятельности учреждения, сохранилось множество объектов культурного и природного наследия, а также закрытые и один действующий стационар полярной станции и одна погранзастава. При этом, на момент создания дирекции национального парка, изученность, как природных особенностей, так и объектов культурно-исторического значения была крайне низка. Поэтому, начиная с летнего периода 2011 года, были организованы специализированные экспедиции на арктические территории с целью получения первичной информации о состоянии отдельных локальных участков в основном бывшей хозяйственной деятельности. В полевой сезон 2011 года были проведены работы на 5 участках заброшенной хозяйственной деятельности: мысе Желания, северного острова архипелага Новая Земля; островах: Грэем-Белл, Гофмана, Гукера, Земля Александры архипелага Земля Франца-Иосифа. Основной целью работ была оценка современного состояния строений, в которых проживали и вели работы полярники, для возможного их использования в практической деятельности парка. Кроме этого, необходимо было оценить степень захламленности прилегающей территории для того, чтобы определить масштабы работ по ликвидации накопленного в результате бывшей хозяйственной деятельности экологического ущерба. На основании сведений, полученных в результате полевых работ летнего периода 2011 года, были подготовлены проекты ликвидации накопленного экологического ущерба на островных участках бывшей хозяйственной деятельности архипелага Земля Франца-Иосифа. Особое внимание при этом было уделено острову Земля Александры и острову Гукера, как наиболее перспективным местам для создания на этих островах опорных пунктов парка. В летний период 2012 года с привлечением подрядных организаций был организован и выполнен комплекс работ по очистке территорий. Комплекс включал работы по утилизации автомобильной, морской, авиационной техники, сбору металлолома, строительного мусора, уплотнению порожней бочкотары, сливу из части бочек в большие емкости остатков горюче-смазочных материалов. Выполнены работы по технической рекультивации территории острова Земля Александры. Всего собрано и большей частью вывезено на материк 8000 тонн различных отходов. Для составления перспективного план развития национального парка «Русская Арктика» с использованием НИС «Профессор Молчанов» проведены экспедиционные исследования состояния природного и культурного наследия северной части северного острова Новая Земля, архипелага Земля Франца-Иосифа и прилегающей акватории. На основании полученного материала с учетом имеющихся опубликованных и архивных данных подготовлен и введен в действие «План управления национального парка «Русская Арктика и государственного природного заказника федерального значения «Земля Франца-Иосифа» на период 2013-2017 годы. Таким образом, в западном секторе российской Арктики с 2011 года с образованием Федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный парк «Русская Арктика» возобновились активные работы российских специалистов. Статус национального парка территории северной оконечности северного острова архипелага «Новая Земля» и статус заказника федерального 169 Круглый стол №1 значения «Земля Франца-Иосифа» позволяют производить работы по сохранению уникальной арктической природы и культурно-исторического наследия этой части Арктики. Кроме этого большая работа проводится в части развития ограниченного туризма и экологического просвещения, как перспективных направлений специфической природоохранной деятельности. МОРСКАЯ ТЕМА В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА «РУССКАЯ АРКТИКА» Кузнецов В.С. Национальный парк «Русская Арктика» [email protected] Национальные парки создаются для сохранения уникальных природных комплексов и культурно-исторического наследия на конкретных территориях. Территория, подведомственная национальному парку «Русская Арктика» - это арктические архипелаги «Новая Земля», «Земля Франца-Иосифа» и прилегающие к этим архипелагам морские акватории. Поэтому морская тематика в деятельности парка – неотъемлемая составляющая. К моменту создания национального парка «Русская Арктика» масштабные исследования истории открытия и освоения арктических архипелагов Новая Земля и Земля Франца-Иосифа были проведены в конце ХХ века Морской арктической комплексной экспедицией (МАКЭ) под руководством П.В.Боярского. Материалы этих экспедиций опубликованы и хорошо известны специалистам. Исследования Д.Ф.Кравченко, касающиеся восстановления событий конца XVI века непосредственно в районе Ледяной Гавани, также свидетельствуют о масштабности исследовательских работ в месте зимовки экспедиции Виллема Баренца. Известны также исследования природы этих арктических архипелагов и прилегающих морей, выполненные российскими научно-исследовательскими учреждениями во второй половине ХХ века и опубликованные в различных изданиях. Таким образом, на сегодняшний день имеется определенный архив морских научных исследований этого района. Создание дирекции национального парка способствовало формированию специализированного центра по координации всех работ по морской тематике на территории этих арктических архипелагов и прилегающей акватории. Опыт полевых работ первых трех лет свидетельствует о предпочтении морской тематики, особенно в научных исследованиях. Первый рейс на НИС «Иван Петров», арендованного у Северного УГМС, был организован в июле 2011 года в район северной оконечности северного острова архипелага «Новая Земля» для рекогносцировочного обследования территории вновь созданного национального парка и оценки состояния строений закрытой полярной станции на мысе Желания. Уже в этом первом рейсе, ставилась не только задача традиционного патрулирования особо охраняемой природной территории и оценки состояния объектов на месте планируемого опорного пункта, но и научные исследования. В задачу научных исследований входили работы по фиксации объектов морской фауны по маршруту следования и непосредственно на Мысе желания. При этом составлялись протоколы-описания встреч с животными с уточнением местоположения встречи, а в случаях встреч с млекопитающими - описанием внешних характеристик 170 Круглый стол №1 вида. Непосредственно на мысе Желания проводились работы по составлению карты схемы территории полярной станции, положения береговой линии, мезоформ рельефа. Одновременно отбирались пробы грунта для дальнейшего химического анализа, сбор растительных образцов для гербария, описание особенностей растительного и почвенного покрова. В июле 2012 года с использованием НИС «Профессор Молчанов» Северного УГМС, с привлечением ведущих специалистов лучших российских научных учреждений была проведена научная экспедиция в район северного острова Новой Земли и архипелага Земля Франца-Иосифа. Основная цель экспедиции - сбор фактического материала для составления перспективного плана развития национального парка «Русская Арктика» и заказника федерального значения «Земля Франца-Иосифа». Эта экспедиция была организована Российским отделением Всемирного фонда дикой природы в России (WWF) совместно с национальным парком «Русская Арктика» и кроме научной составляющей преследовала также и просветительские цели. При этом, как и другие морские экспедиции носила комплексный характер. Кроме получения современных данных о состоянии природы и объектов историкокультурного наследия участники экспедиции участвовали в реализации еще одного проекта, связанного с использованием космических аппаратов для отслеживания миграции морских животных, на примере атлантического моржа, вида занесенного в Красную книгу. В рамках сотрудничества национального парка «Русская Арктика» с национальным географическим обществом США (НГО) в июле-августе 2013 года было арендовано судно «Полярис». С использованием этого судна была проведена уникальная международная арктическая научно-исследовательская экспедиция. На прилегающей акватории Земли Франца-Иосифа с посещением основных островов архипелага в течение месяца работали специалисты из России и США. Экспедиция являлась частью крупного проекта НГО «Чистые моря планеты». Во время этой экспедиции были проведены работы по изучению состояния отдельных составляющих арктических экосистем, что дает возможность представить общую картину о ее состоянии. Подводные исследования, позволившие впервые столь масштабно ознакомиться с подводным миром Арктики, внесли неоценимый вклад в научное познание жизни этого сурового края. Были отмечены два новых вида птиц, пятнадцать донных беспозвоночных и гренландская акула. По 171 Круглый стол №2 Обеспечение экологической и радиационной безопасности Арктики с учетом последствий осуществления предыдущей хозяйственной деятельности и реализации оборонных программ в регионе ВОПРОСЫ ПОДГОТОВКИ КВАЛИФИЦИРОВАННЫХ КАДРОВ В ОБЛАСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА РОССИИ Мауричева Т.С., Ивлев М.Л., Никулина Н.В. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] Одной из актуальных проблем арктического региона России является обеспечение экологической и радиационной безопасности объектов военнопромышленного комплекса, выведенных из эксплуатации. При этом следует рассматривать не только вопросы обеспечения безопасности при утилизации АПЛ, но и осуществление инженерно-радиоэкологического обследования и контроля территорий затопления радиоактивных отходов в арктических морях, а также площадок их хранения в Мурманской и Архангельской областях. Для решения этих задач требуются квалифицированные кадры в области обеспечения радиационной безопасности, подготовка которых и осуществляется в Институте судостроения и морской арктической техники (Севмашвтуз). В рамках Основной образовательной программы (ООП) высшего профессионального образования по направлению «Ядерные физика и технологии», профиль «Радиационная безопасность человека и окружающей среды» студенты изучают следующие вопросы: - экологические проблемы арктического региона и особенности их решения; - методики качественного и количественного анализа естественных и техногенных радионуклидов в различных средах; - системы обращения с радиоактивными отходами, в том числе современные технологии их переработки; - многоуровневые автоматизированные системы мониторинга и контроля радиационной обстановки и многое другое. В качестве тем курсовых работ и проектов студентам предлагаются актуальные вопросы по контролю, оценки и прогнозу состояния радиационной обстановки различных участков арктического региона с разной степенью антропогенного воздействия. В частности одним из направлений является разработка организационнотехнических мероприятий по предупреждению радиационного загрязнения морских и прибрежных территорий, где в 1960 – 1970-х годах осуществлялось захоронение объектов с радиоактивными отходами, отработавшим ядерным топливом, или проводились испытания ядерного оружия. Знания, полученные в ходе реализации учебного процесса, позволяют выпускникам направления «Ядерные физика и технологии» профиль «Радиационная безопасность человека и окружающей среды» не только успешно решать производственные задачи по обеспечению радиационной безопасности на таких предприятиях, как: ОАО «ПО «Севмаш», ОАО «ЦС «Звездочка», НИПТБ «Онега», но и быть востребованными на других предприятиях и организациях арктического региона, а также в структурах, которые осуществляют контроль за деятельностью данных предприятий в области радиационной безопасности. Стендовая сессия Стендовая сессия ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПОЛЯРНЫХ СТАНЦИЙ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И СНИЖЕНИЯ АНТРОПОГЕННЫХ НАГРУЗОК В РОССИЙСКОЙ АРКТИКЕ Перхурова О.В. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] Российские полярные станции, представляющие собой научно-наблюдательные пункты, создаваемые на арктическом побережье, островах и дрейфующих льдах Северного Ледовитого океана - уникальное явление в истории исследования высоких широт, ценнейшие памятники науки, культуры и техники. История отечественных полярных станций насчитывает более 100 лет. Самой первой русской полярной станцией, действующей и в настоящее время, является станция Малые Кармакулы на Южном острове Новой Земли, созданная в 1877 году. В дореволюционной России было всего 8 полярных станций, большинство которых организовано в связи с развитием плаваний в устья Оби и Енисея. После 1917 года сеть полярных станций росла по мере роста транспортных операций на Северном морском пути и не оставалась в неизменном виде. Одни станции существовали короткое время, а затем по разным причинам закрывались, другие работали с большими перерывами, третьи переносились в другое, более подходящее место. В соответствии с задачами изменялась программа и состав научных наблюдений. Некоторые станции выросли в крупные радиометеорологические центры — остров Диксона, мыс Челюскин, бухта Тикси, мыс Шмидта и др. Все полярные станции являются гидрометеорологическими, а некоторые служат и геофизическими обсерваториями. В конце ХХ века из-за уменьшения финансирования произошло значительное сокращение государственных сетей наблюдения в арктических регионах. Наряду с искусственными спутниками Земли, регулярные наблюдения на полярных станциях попрежнему остаются основой прогноза погоды в Российской Арктике. В результате интенсификации хозяйственной деятельности в Арктике отмечается возникновение и развитие опасных гидрометеорологических, мерзлотно-геоморфологических, ледовых и других неблагоприятных природных процессов способствуют усилению деградации арктических экосистем. Благодаря полярным станциям обеспечивается проведение долговременного мониторинга и исследований резких климатических изменений, имеющих влияние как на климат Земли, так и на экологическую обстановку окружающей среды, жизнь коренных народов Севера. Полярные станции создают потенциал для развития научных исследований и информационного обеспечения деятельности в полярных регионах, вносят значительный вклад в развитие отечественной и мировой науки, дают возможность осознать пределы естественной изменчивости климатической системы и оценить тенденции будущих климатических изменений, составляют основу для повышения качества прогнозирования состояния окружающей природной среды. В тоже время мониторинг геофизической обстановки осуществляется с целью минимизации воздействия экстремальных геофизических процессов (естественного и искусственного происхождения) на среду обитания человека, включая системы связи и навигации, Стендовая сессия транспортную и энергетическую инфраструктуру, а также обеспечение функционирования Северного морского пути и безопасности транзитных и трансполярных воздушных маршрутов в Арктике. В настоящее время в связи с серьезными геополитическими и социальноэкономическими интересами Российской Федерации в арктическом регионе нужен новый широкий фронт полярных исследований. К основным мерам по реализации государственной политики в сфере обеспечения экологической безопасности в Арктической зоне Российской Федерации относится совершенствование системы экологического мониторинга и показателей оценки состояния окружающей среды арктического региона, в том числе государственного экологического мониторинга в зоне деятельности организаций, расположенных на территориях субъектов Российской Федерации арктической зоны и оказывающих негативное воздействие на окружающую среду В рамках реализации арктических программ по развитию государственного экологического мониторинга необходимо восстановить и укрепить наблюдательные сети в полярных районах (метеорологической, гидрологической, морской прибрежной, актинометрической, теплобалансовой, озонометрической, аэрологической, геофизической, радиолокационной), выбрать наиболее репрезентативные станции, необходимые и достаточные параметры наблюдения, а также провести техническое переоснащение измерительных систем. Важным моментом развития системы является разработка требований, стандартов и принципов для построения массивов и баз данных наблюдений, организация системы центров данных для сбора, хранения, обмена, а также доступа к имеющимся массивам и базам данных, поступающим по каналам глобальной сети телекоммуникаций, с использованием современных информационных технологий. Это будет способствовать принятию решений для оценки воздействий изменений климата на объекты экономики и население и выработки превентивных рекомендаций для уменьшения или предотвращения негативных воздействий [1]. Список литературы: 1. Котляков В.М. От Международного полярного года к Международному полярному десятилетию. Институт географии РАН.// Арктика. Экология и экономика 2011. №1. С. 4-19. ПРОЕКТ АВТОНОМНОЙ ПЛАТФОРМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА Лагунов А.Ю.1, Поздеев В.А.1, Терехин В.Д.1, Федин Д.А.1, Главатских В.И2.,Данилочкин П.Д2. 1 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова 2 ФГУП «Космическая связь» [email protected] Анализ отечественной и зарубежной литературы показал, что Арктика имеет стратегическое значение для Российской Федерации. Добываемые в пределах Арктики полезные ископаемые, их разведанные в 20 веке запасы и прогнозные ресурсы составляют основную часть минерально-сырьевой базы Российской Федерации. Здесь производится более 90% никеля и кобальта, 60% меди, более 96% платиновых металлов, извлекается около 80% газа и 60% нефти России. При этом прогнозные 174 Стендовая сессия ресурсы перечисленных видов сырья превышают 70—90% российских. По отдельным видам сырья (никель, алмазы, платиновые металлы, нефть и газ) арктические районы России занимают лидирующее место в мире. Шельф арктических морей, без сомнения, можно рассматривать как стратегический запас укрепления минерально-сырьевой безопасности России. Долгосрочные прогнозы экономического развития России, обеспечения экономической безопасности тесно связаны с перспективами промышленного освоения сырьевых ресурсов Арктики, включая районы Арктического шельфа. Суммарная прогнозная оценка извлекаемых ресурсов углеводородов континентальных окраин Северного Ледовитого океана, проведенная академиком И. С. Грамбергом, составляет порядка 110 млрд т условного топлива. Это значительно превышает запасы континентальных окраин каждого из океанов Земли. Для освоения этих запасов необходимо организовывать экспедиции в различные районы циркумполярного региона. В тоже время в работе установлено, что, с одной стороны, население Арктического региона сокращается, а, с другой стороны, стационарные объекты обеспечены услугами спутниковой связи в полном объеме. По стратегическому плану правительства Российской Федерации освоение Арктики будет производиться, в основном, вахтовым методом. Для успешной работы в Арктике работники должны быть обеспечены услугами связи в полном объеме. Но в циркумполярном регионе практические отсутствует разветвленная информационная инфраструктура. Возникает проблема между возникшей потребностью в услугах связи и возможностью предоставления на огромных территориях. Мы предлагаем использовать для решения данной проблемы создать проект автономной платформы спутниковой связи. Исследованы различные варианты построения автономной платформы: готовый контейнер для морских перевозок, самостоятельно разработанную модульную конструкцию, цельный контейнер, малогабаритная автономная портативная станция. Морской контейнер удобен тем, что он сам может использоваться для перевозки оборудования и для его монтажа. Но в этом случае размеры контейнера становятся неоправданно большими – 5 метров в ширину и 5 метров в длину. Данные габариты позволяют разместить необходимое оборудование, обеспечивает устойчивость конструкции, но контейнер имеет высокую собственную массу и не позволяет оптимально разместить оборудование. Автономная портативная станция имеет высокую стоимость и большой вес, что не позволяет использовать её в экспедициях. По результатам анализа был выбран вариант модульной конструкции автономной платформы спутниковой связи, помещенный в цельный контейнер в виде усеченной пирамиды со следующими габаритами: в транспортном положении: нижнее основание 2,2 м на 2,2 м; верхнее основание 1,5 м на 1,5м; высота 1,2 м; в рабочем положении: нижнее основание 2,2-3,5 м на 2,2-3,5 м; верхнее основание 1,5 м на 1,5м; высота 1,2 м. Автономная платформа должна иметь крепеж для возможности транспортировки на морском и воздушном судне (типа Ка-32, Ми-4/8). Внешние элементы блок-контейнера должны иметь антикоррозионную защиту. Полная масса в комплекте с оборудованием не должна превышать 2 т. Внутренний полезный объем контейнера должен быть не менее 2,8 куб. метров. Конструкцией должны быть предусмотрены меры по возможному быстрому и безопасному монтажу/демонтажу комплекса оборудования, его транспортировки на неспециализированном транспортном средстве в другую точку расположения. Для обеспечения работоспособности внутреннего оборудования должны быть обеспечены условия, предусмотренные производителями данного оборудования. 175 Стендовая сессия Предполагается круглогодичная эксплуатация в северных районах Архангельской и Мурманской областей, на островах Северного Ледовитого океана. Комплект пользовательского оборудования станции спутниковой связи Кuдиапазона, в составе: антенна диаметром не менее 120 см; BUC 3 Вт. LNB; спутниковый модем iDirect X3; мини АТС (фемтосота) (для организации телефонии в точке); коммутатор (для организации ЛВС); Wi-Fi роутер; метеостанция; видео (сервер) + IP камеры (возможность организации видеонаблюдения). В целом, комплекс будет обеспечивать качественной связью любую мобильную группу исследователей на Крайнем Севере. ПРИМЕНЕНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЬДА В АРКТИКЕ Белугин А.В., Коробицын Д.А., Лагунов А.Ю., Поздеев В.А., Федин Д.А. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В.Ломоносова [email protected] Арктика имеет исключительно важное военно-стратегическое значение для России. Освоение Арктики в значительной степени затрудняется наличием льда в Северном Ледовитом океане и прилегающих морях. Проблема прогнозирования состояния льда: его толщины, плотности, размеров ледовых полей — является одной из самых важных проблем современности. Методы непосредственного исследования состояния льда путем высадки на поверхность не всегда применимы из соображений безопасности людей. Для прогнозирования состояния льда чаще используются методы дистанционного исследования. Дистанционное зондирование Земли – это зондирование поверхности Земли с борта авиационных средств или из космоса с использованием свойств электромагнитных волн, излучаемых, отражаемых или рассеиваемых зондируемыми объектами, с целью информационного обеспечения для ликвидации чрезвычайных ситуаций, улучшения распоряжения природными ресурсами, совершенствования землепользования и охраны окружающей среды. Дистанционные методами исследований – это совокупность методов исследований атмосферы, земной поверхности, океанов, верхнего слоя земной коры воздушными и аэрокосмическими методами, основанными на дешифрировании изображений, получаемых на расстоянии с летательных аппаратов. В результате получают: 1.Аэроснимки, полученные с высоты преимущественно от 500 м до 10 км, но не более 30 км; 2.Космические снимки — с высоты более 150 км. Основные недостатки методов при работе в Арктике: 1.Использование космических или авиационных средств имеет высокую стоимость, поэтому оно может быть использовано только для крупных судов (атомные ледоколы, военные суда, танкеры). Для небольших судов, которые чаще всего проводят научные исследования и коммерческую деятельность (рыбная ловля, заготовка морского зверя, экологические мероприятия) использование данных средств из-за высокой цены становится невозможным. 2.Низкий уровень оперативности: для получения снимков требуется значительное время. Получение данных в режиме реального времени затруднено. 176 Стендовая сессия 3.Файлы аэро- и космических снимков имеют большой размер, что затрудняет передачу данной информации по каналам связи. В Арктике имеются проблемы со связью, в основном, используется космическая связь, которая является неустойчивой. Это приводит к тому, что каналы связи достаточно узкие и передача данных имеет высокую цену. Мы предлагаем исследовать вопрос использования беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Они имеют следующие преимущества: 1. Невысокая стоимость. 2. Небольшой вес и размеры, что позволяет размещать оборудование даже на небольших судах. 3.Данные с БПЛА могут передаваться оперативно в режиме реального времени. 4. При небольшой дальности полета БПЛА может использоваться широкополосный канал для передачи данных. Это позволяет использовать аппаратуру с высоким разрешением. 5. Возможность применения в зонах чрезвычайных ситуаций без риска для жизни и здоровья оператора (ледоход, наводнение). Недостатки при использовании БПЛА: 1. Низкий уровень точности произведенных измерений. 2. Ограниченный размер полезной нагрузки. 3. Зависимость от погодных условий. Экспериментальное исследование проводилось в дельте реки Северная Двина и на Сухом море в районе острова Мудьюг. БПЛА показал хорошие показатели по стабильности полета по маршруту. Фото и видеосъемка достаточно точно позволили определить трещины на льду и оценить размер ледовых полей. Для дистанционного зондирования льда мы предлагаем использовать диапазон частот 1-2 ГГц и метод стробоскопического СВЧ зондирования. Проведенные эксперименты показали возможность применения БПЛА при дистанционном зондировании льда. Ошибка в определении толщины льда составила не более 15%. Проект выполняется в рамках реализации мероприятий Программы развития САФУ (внутренний конкурсы по Лоту 2.1.5 — Выполнение научно-исследовательских и инновационных работ студентами и молодыми учеными по приоритетным направлениям развития университета). ОСОБЕННОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЛЬБЕДО НАКЛОННЫХ СНЕЖНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ (НА ПРИМЕРЕ АРХ. ШПИЦБЕРГЕН) Гневашева А.В.1,2, Иванов Б.В.2,1 1 Санкт-Петербургский государственный университет 2 Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] Отражательные характеристики подстилающей поверхности (альбедо) являются важным элементом полярной климатической системы, определяющим радиационный обмен между поверхностью Земли и атмосферой. Мы использовали результаты измерений радиационных характеристик, выполненных в рамках экспедиции ГНЦ «ААНИИ» на арх. Шпицберген в период Международного Полярного года 2007-2008. Для получения исходных данных использовался стандартный пиранометр М-80, 177 Стендовая сессия базовый датчик для измерения суммарной и отраженной радиации на метеорологических станциях государственной сети Росгидромета. Прибор измеряет плотность потока солнечного излучения, исходящего со всей верхней полусферы. Были использованы различные приемы расчета альбедо наклонных поверхностей (снежных склонов). Во время измерений суммарной и отраженной радиаций на наклонных поверхностях наблюдатели сталкиваются с проблемой расположения приемной поверхности пиранометра относительно склона. Можно размещать приемную поверхность пиранометра параллельно либо горизонту, либо склону. В первом случае пиранометр фиксирует не только суммарную радиацию, приходящую с небосвода и отраженную от облаков, но и некоторую долю радиации, отразившуюся от вышележащего участка склона. Повернув прибор на 180˚, мы также получаем некорректные данные из-за того, что на приемную поверхность могут попасть лучи отраженные от площадки перед склоном, а не только радиация отраженная от исследуемого участка склона. При положении приемной пластины пиранометра параллельно склону мы имеем более репрезентативную ситуацию. Суммарная радиация захватывается от всего небосвода без отражения от вышележащего участка склона. Перевернутый вниз пиранометр также фиксирует только радиацию, отраженную от измеряемого участка склона, без влияния радиации, отраженной участком перед склоном. Большие погрешности измерения альбедо, в особенности снега, создаются неровностями поверхности под измерительным прибором (микрорельефом). При низкой высоте солнца и определённом наклоне поверхности угол падения солнечных лучей может быть еще меньше по сравнению с падающей суммарной радиацией на горизонтальную площадку. В таких случаях пиранометр следует располагать не горизонтально, а строго параллельно поверхности. В противном случае вычисленное альбедо может быть больше единицы. Для определения альбедо поверхности снежных склонов были выполнены измерения суммарной и отраженной радиации в окрестности российского поселка Баренцбург. В каждой точке измерения производились двумя вышеописанными способами. В 50% случаев альбедо, рассчитанное первым способом (параллельно горизонту) оказалось завышенным по сравнению с величинами, полученными вторым способом (параллельно склону). В 30% случаев наблюдалась обратная ситуация и в 15 % случаев были получены одинаковые результаты. Поскольку натурные (к сожалению не столь многочисленные) измерения не дали однозначного результата, были выполнены теоретические расчеты. Мы попытались получить в наиболее общей форме соотношения, связывающие составляющие коротковолнового радиационного баланса склонов и горизонтальной поверхности перед склоном (в случае их однородности). Радиационный баланс склона любой ориентации может быть определен, если будут известны относительные величины его составляющих, (соотношения соответствующих величин радиационного баланса относящихся к склону и горизонтальной поверхности). Поток радиации, отраженной от горизонтальной поверхности на склон, рассчитывается в предположении, что отраженная радиация (r) является изотропной. Точные расчеты требуют учета углового распределения отраженной радиации. Однако для склонов крутизной до 30˚ поправка на отраженную радиацию невелика (до 10%), и в этом случае можно ограничиться изотропным приближением. Тогда имеет место следующее соотношение: ( ) где rc и rr - радиация отраженная склоном горизонтальной поверхностью, α – угол наклона склона. Были проведены расчеты потоков рассеянной (Dc) и отраженной 178 Стендовая сессия (rc) радиации для различных высот Солнца и α=12 градусам. При сплошной облачности вклад отраженной радиации от горизонтальной площадки перед склоном в поток рассеянной радиации, приходящей на склон оказался невелик (1-3%). Следует отметить, что наблюдаемые соотношения незначительно отличаются от , тогда как, следуя точному смыслу изотропного приближения (с учетом рассеянной, а не только отраженной радиации), должно иметь место равенство наблюдаемых величин. Мы сравнили значения приходящей суммарной радиации, измеренные при положении приемной поверхности прибора параллельно склону и рассчитанные с помощью изотропного приближения. В ряде точек результаты измерений и расчетов практически совпали. Это можно объяснить высоким расположением солнца, в отличие от других точек, для которых высота солнца была ниже. Работа выполнена в рамках плановой тематики ЦНТП Росгидромета (раздел 1.5.3.3) при поддержке гранта отдела подготовки кадров (ОПК) ГНЦ ААНИИ и грантов РФФИ 12-05-00780, 14-05-10065. СЕЛЕН В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ БЕЛОГО И БАРЕНЦЕВА МОРЕЙ Бахматова Ю.А., Кузовлева Р.Д. Попова Л.Ф., Евдокимова В.П. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] Селен – жизненно важный микроэлемент с уникальными биологическими функциями. Архангельск – рыбохозяйственный город, в связи с этим потребление морепродуктов из прибрежных акваторий Белого и Баренцева морей вносит значительный вклад в обогащение человеческого организма данным микроэлементом. Поэтому возникает необходимость изучения содержания селена в морской воде, так как она является средой обитания и источником поступления данного элемента в организмы морских растений и животных. Соединения селена попадают в морскую воду как экзогенно (стеканием с берегов талых и дождевых вод), так и эндогенно (из океанической коры). Поступление соединений селена в морские экосистемы связано с природными процессами и с антропогенной деятельностью. Природные процессы − это химическое выветривание пород, и их участие в процессах почвообразования, внесение в морскую воду пресной воды с континентов. Поступление этого элемента в поверхностные слои морской воды из атмосферы происходит в результате сухого выпадения и вымывания метеорными осадками. Источниками загрязнения селеном могут быть: органические удобрения, сброс сточных вод из очистных сооружений, сжигание топлива. Целью данного исследования является оценка обеспеченности поверхностных вод Белого и Баренцева морей селеном. Гидрохимическое исследование вод Баренцева и Белого морей проводилось в рамках совместных комплексных экспедиций «Плавучий университет» на НИС «Профессор Молчанов» в летний период 2012-2013 гг. Отбор проб морской воды для определения селена производили в соответствии с ГОСТ 17.1.3.08 – 82, 17.1.5.05 – 85 и ГОСТ Р 51592. Оборудование для отбора должно соответствовать ГОСТ 17.1.5.04. Для отбора проб воды использовался комплекс SBE 32c, оснащенный 12 батометрами емкостью пять литров каждый. 179 Стендовая сессия Консервация и транспортировка проб проводилась в соответствии с ГОСТ 515922000. Содержание селена в пробах определялось флуориметрическим методом с использованием 2,3-диаминонафталина по ГОСТ 19413-89 в лаборатории биогеохимических исследований ИЕНБ САФУ. Для оценки обеспеченности поверхностных вод селеном были использованы литературные данные: ПДК – 2 мкг/л и среднее значение концентрации селена в морской воде – 0,2 мкг/л. Проведенные исследования показали, что воды морей отличаются более низким содержанием селена по сравнению с поверхностными материковыми водами севера Европейской части России. При этом в 11% проб концентрация селена в поверхностных водах Белого и Баренцева морей превышает ПДК в 1,9 раза, в 89% проб содержание селена в водах ниже ПДК, но превышает среднее значение содержания данного микроэлемента в морской воде в 1,6-5,3 раз. Это может быть связано как с удалением водных объектов от источников техногенного поступления данного элемента, так и со способностью некоторых морских организмов накапливать селен. В водах Белого моря содержание селена колеблется от 0,33 до 0,46 мкг/л (Двинской, Кандалакшский и Онежский заливы) не превышая ПДК, но 1,5-2,5 раза выше средних значений. В районе Беломорско-Балтийского канала содержание данного элемента увеличивается до 0,68 мкг/л, а в районе полуострова Канин Нос – даже до 1,05 мкг/л. Аномально высокой оказалась концентрация селена в пробе воды Белого моря, отобранной в районе острова Ягры (3,83 мкг/л). Это связано с непосредственной близостью крупного промышленного центра – города Северодвинска. Довольно высокая концентрация селена наблюдалась и в районе мыса Белый Нос (3,55 мкг/л), что может быть обусловлено неблагоприятной экологической обстановкой на данной территории. Воды Баренцева моря в районе архипелага Новая Земля и в районе острова Колгуев характеризуются также довольно низким уровнем содержания селена (0,31 – 0,61 мкг/л), однако и здесь наблюдается превышение средних значений в 1,5-3,0 раза. Вблизи Кольского полуострова (0,71 мкг/л) и острова Вайгач (0,80 мкг/л) обнаружено повышенное содержание селена, что может быть связано с выносом пресных вод с материковой части территорий. В целом, содержание селена в поверхностных водах Белого и Баренцева морей выше, чем среднее значение, а в отдельных пробах наблюдается даже превышение ПДК. Однако на данном этапе не исследовано содержание селена в морских организмах, обитающих на данных территориях, поэтому оценить селеновый статус поверхностных вод северных морей невозможно. ОСОБЕННОСТИ КУМУЛЯЦИИ, МИГРАЦИИ И ТРАНСФОРМАЦИИ СОЕДИНЕНИЙ ФОСФОРА В ПОЧВАХ ЕВРОАРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА Трофимова А.Н. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] Вопросам экологического состояния арктических и приарктических территорий последнее десятилетие уделяется особое внимание, учитывая крайнюю уязвимость окружающей природной среды, малую устойчивость экосистем, важную экономическую, социальную и экологическую роль. При этом исследованию почв уделяется особое внимание. Биогеохимическим индикатором состояния почвенно- 180 Стендовая сессия растительного покрова наряду с содержанием в нем техногенных полютантов (нефтепродукты, тяжелые металлы) является и сбалансированное содержание биогенных элементов, таких как азот, калий, фосфор. Определение Р2О5 в северных почвах проводили по методу Кирсанова согласно ГОСТ 26207-91. Для определения подвижных трансформационных форм фосфора использовали метод Чирикова, основанный на извлечении каждой формы из почвы своим экстрагирующим раствором и последующим фотометрическим определением четырех групп соединений фосфора по методу Кирсанова. Оценка уровня обеспеченности и/или степени загрязнения (зафосфачивания) почв проводилась согласно разработанной нами шкале экологического нормирования подвижных форм фосфора. Среднее содержание подвижного фосфора в почвах Евроарктического региона колеблется от 0,1 до 1006 мг/кг, при этом в техногенных почвах составляет 360 мг/кг, природных почвах без техногенного воздействия − 305 мг/кг, природных почвах с техногенным воздействием − 304 мг/кг. В целом, уровень обеспеченности техногенных почв подвижным фосфором очень высокий (P2O5 > 250 мг/кг), а почвы 35 % ПП уже имеют среднюю степень зафосфачивания. В первую очередь это почвы городов Архангельской промышленной агломерации. В техногенных почвах Арктики уровень обеспеченности биогенным элементом повышенный (149 мг/кг), но зафосфачивания нет. Это может быть обусловлено тем, что пробы были отобраны не на селитебных территориях, а на территориях промышленных зон, где загрязнения фосфором нет. Почвы этих территорий имеют кислую реакцию среды почвенного раствора, поэтому подвижные соединения фосфора не накапливаются в поверхностных слоях, а мигрируют вниз по профилю. Установлено, что при движении с севера на юг содержание подвижного фосфора в почвах Евроарктического региона уменьшается: среднее содержание P2O5 в арктических, тундровых и подзолистых почвах составляет 435, 290, 105 мг/кг соответственно. Это обусловлено тем, что происходит более глубокое оттаивание почв и фосфор переходит в подвижные формы, способные мигрировать вниз по почвенному профилю. При этом миграционная способность подвижных соединений фосфора в почвах Евроарктического региона неоднозначна и зависит от типа почв и их физикохимических параметров, места отбора проб, климатического и водного режима региона. Для оценки обеспеченности почв этим биогенным элементом важно знать не только его общее количество и миграционную способность, но и в виде каких соединений фосфор находится в почвах. При изучении трансформации фосфора в почвах Евроарктического региона были отобраны образцы с трех ПП, отличающихся по техногенной нагрузке: техногенная почва (ПП 33 г. Баренцбург), природная почва без техногенного воздействия (ПП о. Чамп 1), природная почва с техногенным воздействием (ПП о.Хейса 1). При выборе ПП учитывалось ранее определенное содержание подвижного фосфора в этих почвах. Оно максимальное среди исследованных почв и составляет 382,07 мг/кг, 509,92 мг/кг, 660,79 мг/кг, соответственно. В почве г. Баренцбурга, представленной техногенным почво-грунтом обнаружено около 50 % самых подвижных форм фосфора (I и II группы): Na3PO4, K3PO4, (NH4)3PO4, CaHPO4, MgHPO4, частично Ca3(PO4)2, Mg3(PO4)2, AlPO4. Это обусловлено тем, что в таких грунтах нет закрепляющих частиц, поэтому с точки зрения зафосфачивания окружающей среды это представляет большую опасность. В природных почвах, представленных рыхлыми песками, больше всего содержится фосфатов III группы (высокоосновные фосфаты кальция типа апатита и разноосновные фосфаты 181 Стендовая сессия алюминия и железа, часть фосфорных эфиров), характеризующихся низкой подвижностью. Отсутствие плодородного гумусового слоя в почвах арктического региона обуславливает низкое и практически равное содержание органических соединений фосфора (IV группа) не превышающее 5%. Таким образом, исследованные почвы Евроарктического региона в наибольшей степени зафосфачены соединениями III группы, которые представляют собой группу малоподвижных соединений фосфора. Поэтому при оценке зафосфачивания почв Евроарктического региона важно знать не только количественное содержание подвижного фосфора, но их миграционную и трансформационную способность. Чем больше содержание подвижных форм фосфора I и II групп, тем выше миграционная способность фосфора и больше вероятность зафосфачивания сопредельных природных сред. ОЦЕНКА ДИНАМИКИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ОСТРОВА ВАЙГАЧ ПО ДАННЫМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЯ КЛИМАТА Полякова Е.В.1,2, Гофаров М.Ю. 1,2 1 Институт экологических проблем Севера УрО РАН 2 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] Глобальные изменения среднегодовых температур особенно ярко проявляются в северных регионах. Оценке состояния природных экосистем высоких широт в условиях изменяющегося климата посвящено большое количество работ и проектов, как в России, так и зарубежом. Все чаще говорится о «позеленении» Арктики [1] и увеличении продолжительности вегетационного периода [2-3]. По одним прогнозам, к 2100 г. около 10 % тундровых сообществ будут заменены бореальными [4], по другим – порядка 50 % [5-6]. Для оценки сезонной и межгодовой динамики растительного покрова используют вегетационные индексы. Наиболее популярный и часто используемый вегетационный индекс – NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), который для растительности принимает положительные значения, и чем больше зеленая фитомасса, тем он выше. Вычисляется по формуле: NDVI = NIR – RED / NIR + RED, где NIR – отражение в ближней инфракрасной области спектра, RED – отражение в красной области спектра [7]. 182 Стендовая сессия Существует устойчивая корреляция между продуктивностью для различных типов экосистем (рис. 1). показателем NDVI и Рис. 1. Зависимость между NDVI и продуктивностью экосистем. Расчет NDVI употребляется на основе серии разновременных (разносезонных) снимков с заданным временным разрешением, позволяя получать динамическую картину процессов изменения границ и характеристик различных типов растительности. О. Вайгач располагается между холодным Карским морем на востоке и относительно более тёплым Баренцевым на западе, отделен с юга от континента (Югорского полуострова) узким проливом Югорский Шар и с севера от архипелага Новая Земля проливом Карские Ворота. Согласно геоботаническому районированию о. Вайгач расположен в тундровой области, его большая северная часть относится к подобласти арктических тундр, южная оконечность – к подобласти гипоарктических (субарктических) тундр. Нами была проведена оценка динамики растительного покрова о. Вайгач за 25летний период на основе двух разновременных снимков с искусственных спутников Земли Landsat-5 (дата съемки 02.08.1988) и Landsat-8 (дата съемки 31.07.2013). Период съемки выбран не случайно, на конец июля – начало августа в арктических широтах приходится максимум вегетации растительности, что позволяет адекватно оценивать ее состояние. Расчет NDVI производился в программной среде ESRI ArcGIS 10 с использованием NDVI method в Band Arithmetic function (Image Analysis). Значения NDVI в среднем варьируют в пределах от 0,2 до 0,3, что соответствует показателям тундровой растительности. Основной объем фитомассы составляют кустарники (виды рода Salix и Betula nana) и злаковые (виды рода Carex и др.). В целом за 25-летний период существенных изменений значений NDVI не выявлено, что свидетельствует о достаточно стабильном состоянии растительного покрова. 183 Стендовая сессия Список литературы: 1. Walker D.A., Bhatt U.S., Epstein H.E., et al. Changing Arctic tundra vegetation biomass and greenness // Bulletin of the American Meteorological Society, 2012. № 93(7). P. 138-139 2. Лавриненко О.В., Лавриненко И.А. Фитоиндикация изменений климата на северовостоке европейской части России // География и природные ресурсы, 2004. № 2. С. 5461 3. Slayback D.A., Pinzon J.E., Los S.O., Tucker C.J. Northern Hemisphere photosynthetic trends 1982-99 // Global Change Biology, 2003. № 9. P. 1-15 4. Sitch S., Smith B., Prentice I.C., et al. Evaluation of ecosystem dynamics, plant geography and terrestrial carbon cycling in the LPJ dynamic vegetation model // Global Change Biology, 2003. № 9. P. 161-185 5. White A., Cannell M.G.R., Friend A.D. The high latitude carbon sink: a model analysis // Global Change Biology, 2000. № 6. P. 227-245 6. Xu L., Myneni R.B., Chapin III F.S., et al. Temperature and vegetation seasonality diminishment over northern lands // Nature Climate Change, 2013. № 3. P. 581-586 7. Вегетационные индексы // Геоматика. № 2(11), 2011. С. 98-102 ГИДРОЛАККОЛИТЫ КАК ИНДИКАТОРЫ ТРЕНДА ТЕМПЕРАТУР ВОЗДУХА В КРИОЛИТОЗОНЕ Кобелева Н.В., Кулумбегова Ф.Г., Андреева Л.К. Санкт-Петербургский государственный университет [email protected] В работе криолитозона рассматривается как зона, представляющая собой верхний слой земной коры, характеризующийся отрицательной температурой почв с подземными льдами и относительно скудным разнообразием, но сильной структурной дифференциацией живой природы. Одним из признаков формирующих эту структуру является мерзлота, в том числе одна из ее характеристик - сезонно-талый слой. Действие этого признака дает такие структурные образования, как трещиноватость, полигональность, пучение. Один из видов пучения являются гидролакколиты или булгунняхи, как их называют в Западной Сибири. Гидролакколиты - многолетние бугры пучения с инъекционным льдом, образующиеся в результате гидравлического напора подземных вод, которые в грунтах при замерзании расширяются. Они возникают как при замерзании изолированной, замкнутой в них воды и формировании в результате вспучивания грунтов в процессе ее расширения при замерзании (торфяной слой на болотах), так и в результате внедрения воды из линз, образующихся при промерзании окружающих водоемов (озер, хасыреев и рек ). Образования бугров за счет пучения, указывая на то, что они являются продуктом холодного климата и могут формироваться только в криолитозоне. Наибольшее количество бугристых форм приходится на тундру и лесотундру, где мерзлотногрунтовые и гидрологические условия наиболее благоприятствуют развитию динамических напряжений в массе грунта надмерзлотного слоя (Ю.К.Васильчук, А.К.Васильчук, Н.А.Буданцева, Ю.Н.Чижова, 2008). Тридцатипятилетние авторские полевые исследования и материалы аэрофотосъемок позволили дифференцировать гидролакколиты по признакам растительного, почвенного покрова, высоты, расчлененности рельефа, значения сезонно-талого слоя на восемь типов. При этом основным региональным признаком классификации является почвенно-растительный покров, который позволяет выявить 184 Стендовая сессия их пространственную общность и провести территориальные границы распространения гидролакколитов. Из почвенных характеристик, влияющих на региональную классификацию, являются почвенный разрез, зольность и кислотность. По нашим данным бугры пучения являются как древними, так и образующиеся в настоящее время. Бугры пучения возникают как в торфяных, так и в минеральных грунтах. Установлено, что структура почвенно-растительного покрова на гидролакколитах коррелирует с микрорельефом, а пространственная дифференциации с мезорельефом, при этом гидролакколиты расположены либо вблизи водотоков или озер на водораздельной территории или в центре хасыреев (спущенных озер). Особенностью дифференциации растительного покрова является то, что на буграх пучения растительность такая, как на выпуклых формах рельефа прилегающей территории, причем отрицательные формы микрорельефа приобретают выпуклую форму. Гидролакколиты можно расклассифицировать по динамическим признакам. Выделяются три основные динамические единицы бугров пучения - старые, зрелые и растущие. Классификационными динамическими признаками являются форма микрорельефа вершины гидролакколита, растительный покров и гидрологические показатели. «Растущие гидролакколиты» имеют выпуклую форму высотой 1-2 м и основание в диаметре равно 1-3 м, растительный покров, в основном кустарничковый моховый. «Зрелые гидролакколиты» имеют выпуклую форму чаще со слабовыпуклой вершиной, растительный покров кустарниковый с синузиями мха. Мёрзлые бугры пучения с ледяным ядром этой динамической стадии достигают высоты до 9 м, диаметром 20 м. «Старые гидролакколиты» имеют седловидную форму вершины, с произрастающими на ней злаковыми сообществами. Вокруг старых бугров пучения образуется водный «воротник». И стадия формирования низинного болота вокруг бугра пучения также является индикаторным признаком. Перечисленные характеристики динамических стадий развития гидролакколитов являются и хорошими дешифровочными признаками бугров пучения на аэрофотоснимках, что позволяет проводить пространственные исследования изменения гидролакколитов. Анализ криогенных форм рельефа, таких как бугры пучения, их динамических тенденций, с использованием наземных и дистанционных методов исследования являются хорошим индикатором тренда температуры воздуха. Изменения проявляются как через увеличение количества «старых гидролакколитов», так и появления «молодых гидролакколитов», что можно связывать с климатическими изменениями. Многолетние тенденции температур особенно проявляются на граничных полосах распространения гидролакколитов. В результате установлено, что, например, на Тазовском полуострове в полосе южной границы тундры встречаются участки, на которых ледовое ядро гидролакколитов вытаяло и бугры деградировали. Но вместе с тем, в центральной части южных кустарниковых тундр есть данные, свидетельствующие о наличии «растущих гидролакколитов». Список литературы: 1. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Чижова Ю.Н. Выпуклые бугры пучения многолетнемёрзлых торфяных массивов. М: МГУ, 2008. 571 с. 185 Стендовая сессия ИССЛЕДОВАНИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ФОРМ В ОБРАЗЦАХ ПОВТОРНОЖИЛЬНОГО ЛЬДА ЛЕДОВОГО КОМПЛЕКСА МАМОНТОВОЙ ГОРЫ (ЦЕНТРАЛЬНАЯ ЯКУТИЯ) МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОГО МИКРОАНАЛИЗА Сорокин В.В. 1, Филиппова С.Н.1, Сургучева Н.А.1, Брушков А.В.2, Гальченко В.Ф.1 1 Институт микробиологии им. С.Н.Виноградского РАН 2 Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] В результате электронно-микроскопического исследования 4 образцов древнего повторно-жильного льда плейстоценового ледового комплекса Мамонтовой горы (Центральная Якутия) выявлено большое разнообразие бактериоморфных частиц. Отмечено доминирование палочковидных форм, морфологически сходных с коринеформными актинобактериями. Методом рентгеновского микроанализа подтверждено органическое происхождение бактериоморфных частиц. Ряд частиц характеризовался неполным спектром основных биогенных элементов, что могло быть вызвано криоповреждениями клеточных структур. При моделирование процесса замораживания-оттаивания с использованием двух изолятов актинобактерий в стационарной и экспоненциальной фазе роста их культур было подтверждено, что в процессе замораживания-оттаивания могут происходить значительные изменения в элементном составе бактериальных клеток. Тем не менее, полученные повреждения не были летальными, так как при последующем высеве на питательные среды культуры изолятов сохраняли свою жизнеспособность. Таким образом, использование рентгеновского микроанализа эффективно для диагностики жизнеспособных форм биообъектов в образцах из экстремальных полярных экосистем. Рис.1. Бактериоморфная частица (а). Рентгеновские спектры бактериморфной частицы; б. - интегральный спектр элементного состава целой частицы. в. - спектр элементного состава внутриклеточных включений. 186 Стендовая сессия ОСОБЕННОСТИ ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ КАРСКОГО МОРЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕДИЦИИ «ЯМАЛ-АРКТИКА» 2012-2013ГГ. Шумская Н.К. Арктический и антарктический научно-исследовательский институт [email protected] В настоящее время район Карского моря пользуется широкой популярностью в области океанологических исследований в условиях изменения климата. Ежегодно в данном районе проводятся научно-исследовательские экспедиции. В представленной работе приводятся основные результаты гидрохимических исследований, выполненных в рамках экспедиции «Ямал-Арктика» (2012-2013гг.). Исследования проводились с борта НИС «Профессор Молчанов» в Карском море. За два года был получен большой объем информации о гидрохимическом состоянии этого района и проведен мониторинг химического состава вод. Были выполнены следующие гидрохимические измерения: растворенного кислорода, биогенных элементов, нефтепродуктов, тяжелых металлов, органического окрашенного вещества, изотопов кислорода. Проведены исследования фронтальной зоны на границе пресных и морских вод. Отмечено, что наибольшая концентрация биогенных элементов приходиться на приустьевые районы моря. Наибольшее содержание фосфора и, особенно, кремния зафиксировано в районе Обской губы. Особое внимание было уделено району Байдарацкой губы, где проходит нефтепровод. Массовая концентрация нефтепродуктов в этом районе превышает предельно допустимые концентрации, по сравнению с другими районами Карского моря. В этом же районе было зафиксировано аномальное количество кислорода в придонном слое воды. Возможно, это связано с загрязнением и поступлением поровых вод, содержащих органическое вещество и растворенное железо. Отмечен несущественный дефицит растворенного кислорода в поверхностном слое Байдарацкой губы, что не соответствует климатическим нормам. Следствием этого могут являться изменения объема и химического состава материкового стока, которые вызваны изменением природных условий и интенсивным увеличением хозяйственнопромышленной деятельности. МИКОПЛАЗМЫ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ЭКОСИСТЕМ АРКТИКИ И АНТАРКТИКИ Сургучева Н.А1., Филиппова С.Н1., Брушков А.В2., Гальченко В.Ф1. 1 Институт микробиологии им.С.Н. Виноградского РАН 2 Московский госуниверситет им. М.В.Ломоносова [email protected] Микоплазмы - самые мелкие и наиболее просто организованные прокариоты, способные к самопроизведению и относящиеся к классу Mollicutes. В природе микоплазмы являются симбионтами животных и растений. Они могут быть облигатными паразитами или вести сапрофитный образ жизни. В медицинской практике микоплазмы известны как возбудители опасных инфекционных заболеваний. Объектами исследований были водные образцы, отобранные в ходе экспедиционных работ в районе оз.Унтерзее (Антарктида), а также образцы жильного льда из обнажения сингенетических повторно-жильных льдов Мамонтовой горы 187 Стендовая сессия (Центральная Якутия). При электронно-микроскопическом исследовании водных и талых образцов льда обнаружены клетки микоплазмоподобных организмов (МПО). Установлен чрезвычайно высокий уровень пластичности и полиморфизма негативно контрастированных клеток МПО, обусловленый отсутствием у них клеточной стенки, что является отличительным признаком клеток микоплазм. Типичные клетки микоплазм окружены элементарной цитоплазматической мембраной и состоят из: цитоплазмы, рибосом и циркулярной двунитчатой ДНК. Среди разнообразных форм клеток микоплазм наблюдали сферические, овальные гантелевидные, нитевидные, кольцевые, почкующиеся и др. Крупные формы могут достигать 10мкм; размеры мельчайших форм близки к размерам вирусов - 40 - 50 нм. Отмечены различные способны размножения микоплазм: бинарное деление, почкование, фрагментация. Нередко клетки покрыты слоем капсулярного материала. В изученных образцах часто наблюдали ассоциации микоплазм с бактериальными клетками, что свидетельствует об их тесном взаимодействии в микробных сообществах этих экосистем. Известно, что микоплазмы являются мембранными паразитами и способны адсорбироваться на бактериальных клетках. На электорнных микрофотографиях, было показано, что бактериальные клетки окружены микоплазмами как магнит железными опилками. Конечным результатом их взаимодействия является лизис бактериальных клеток, высвобождающий питательные вещества, которые могут быть использованы бактериальным сообществом. Тем самым, микоплазмы эффективно пополняют пул растворимого органического вещества в олиготрофных местообитаниях. Таким образом, обнаружение МПО в образцах полярных экосистем указывает на возможное повышение степени биоопасности этих регионов в условиях потепления климата в связи с активизацией МПО и повышением рисков возникновения опасных инфекций. 188 Стендовая сессия Полиморфизм клеток МПО 189 Стендовая сессия Ассоциации бактериальных клеток и микоплазм. Стадии взаимодействия. Сорбция МПО на поверхности после бактериальной клетки. бактерии. Активное размножение МПО и разрушение Колония МПО лизиса клетки бактериальной клетки. ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТОЯНИЕ БИОТЫ БЕЛОГО МОРЯ НА ПРИМЕРЕ КАНДАЛАКШСКОГО ГРАБЕНА Чистова З.Б.1, Кутинов Ю.Г.1,2 1 Институт экологических проблем Севера Уральского отделения РАН 2 Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] В настоящее время появляется все больше публикаций, посвященных отдельным аспектам воздействия тектонических нарушений на состояние окружающей среды, однако до получения полной картины еще достаточно далеко. Наименее изученными являются так называемые «энергетические» свойства тектонических нарушений. Разломно-блоковая среда литосферы находится в метастабильном состоянии. Нарушение этого состояние («квазиравновесного») определяет многие процессы, контролируемые разломами. Необходимость учета структурнотектонического фактора при исследованиях взаимодействия геосфер на настоящий момент не вызывает сомнения. Это относится не только к тектонически активным горным областям, но и к платформенным территориям, считавшимся раньше пассивными в тектоническом плане. Большинству разломов присуща глубинная дегазация, проявляющаяся не только в областях современной вулканической и газотермальной деятельности, но и на древних платформах. Рассмотрим этот вопрос на примере Кандалакшского грабена Белого моря. Тектоническая впадина современного Кандалакшского залива Белого моря наследует и возрождает рифейский грабен, о чем свидетельствуют активные опускания Онежского-Кандалакшского палерифта в новейшее время. Неотектоническая 190 Стендовая сессия активизация территории проявляется системой разломов, отчетливо выраженных в рельефе дна Белого моря и в ландшафтных элементах сухопутной территории и подчеркнутых направлением миграции очагов землетрясений. В результате проведенных исследований и анализа имеющихся данных был получен вывод, что вдоль Кандалакшского грабена наблюдается глубинная дегазация и возникновение наведенных магнитотеллурических токов, обусловленных современными геодинамическими процессами. Эти явления фиксируются по данным ДЗЗ и подтверждаются наземными наблюдениями. О существующем подтоке флюидов и газов по выделенным структурам региона говорит ряд фактов: выделение из четвертичных отложений в районе г. Архангельска на побережье Двинской губы из источников в п. Лапоминка, скв. № 19 Архангельская, 597 и 599 Северодвинск СН 4 (3897 %), ТУВ (0.1 %), N+ инертные (0.9-59 %), Ar (0.1-0.76 %), CO2+H2S (1.5- 3.4 %) [4]; превышение фоновых содержаний углеводородов в донных осадках Двинского залива Белого моря, не связанное с техногенным загрязнением [1]. Эти выводы подтверждаются и наличием аномалий содержания озона (ОСО) над Белым морем (Кандалакшский грабен). В последние годы здесь увеличилась скорость воздымания территории (до 10 см в год) и увеличилась частота сейсмических событий, усилилось и выделение радона. В этом районе расположены и трубки взрыва, которые могут быть мощными источниками водорода. При сопоставлении донных сообществ Кандалакшского залива и неотектонических движений по Кандалакшскому грабену [3] было выявлено, что в глубоководных и мелководных зонах бассейна общая биомасса бентоса, а также численность его наиболее характерных представителей возрастает по мере удаления от разломов. Учитывая, что Белое море - это регион, где часто разрушается озоновый слой можно предположить, что из разломов Кандалакшского грабена выделяются восстановленные газы, которые могут оказывать угнетающее воздействие на аэробный бентос. Основное губительное воздействие на бентос [2] наносит дегазация Земли, которая усиливается при сейсмических событиях. Анализ характера деформационной волны (по миграции очагов землетрясений) показал, что наблюдается временное совпадение снижения численности морской биоты с частотой землетрясений. Работа выполнялась при финансовой поддержке программы № УО2 «Арктика»; проект «Геоэкологическое районирование арктических и приарктических территорий РФ для рационального освоения Арктики» и инициативного проекта УрО РАН № 12-У-5-1009 Литература 1. Мосеева Д. П., Троянская А. Ф., Богданович Л. М. Углеводороды в донных отложениях Двинского залива Белого моря //Экологические проблемы европейского Севера. Екатеринбург: изд-во УрО РАН, 1996. С. 147-167. 2. Люшвин П. В. Стрессовые и комфортные условия развития рыбных популяций //Рыбное хозяйство, 2008. № 6. С. 42-50. 3. Романовская М.А., Зайцев В.А., Малютин О.И. Новейшие разломы как трендовый геопатогенный фактор воздействия на развитие бентосных сообществ Кандалакшского залива Белого моря //Система планета Земля. Нетрадиционные вопросы геологии. Матер. научн. семинара. М., 1999. С. 218-234. 4. Теплов Е. Л., Абрамичев А. П. Нефтегазоносность пород фундамента Тиманской гряды и Мезенской синеклизы //Перспективы нефтегазоносности кристаллического фундамента на территории Татарстана и Волжско-Камского региона: Тр. науч.-практ. конф. Казань: изд-во «Новое Знание», 1998. С. 320-322. 191 Стендовая сессия ОЦЕНКА О ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕФТЕЙ НА ГЕОЛОГИЧЕСКУЮ СРЕДУ С УЧЕТОМ ИХ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА Крайнева О.В., Губайдуллин М.Г. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] Добыча и транспортировка нефти на севере Тимано-Печорской провинции с каждым годом набирает все большие обороты. Однако такие технологически сложные процессы не могут не сопровождаться возникновением аварийных ситуаций, связанных с разливом нефти. Учитывая хрупкость арктических экосистем, низкую самовосстановительную способность природных комплексов и относительно слабую изученность региона весьма актуальным становится вопрос об оценке возможных последствий и потенциальной опасности разливов нефти. Особенности и степень этого воздействия в первую очередь зависят от количества и состава попавшей в среду нефти, как загрязнителя, а также от свойств природных систем, принимающих эти вещества. Ввиду того, что плотность населения в данном регионе довольно низкая, то основным природным объектом подвергаемым воздействиям при добыче и транспортировке нефти становится природная среда и в первую очередь ее верхняя часть, находящаяся под воздействием хозяйственной деятельности человека – геологическая среда. Однако описание и анализ таких сложных систем и механизмов как взаимодействие сложной многокомпонентной нефти и малоизученной хрупкой геологической среды арктических нефтегазоносных регионов невозможно достоверно выполнить только экспериментально или теоретически, а математические модели потребуют существенных упрощений. Поэтому для оценки потенциального воздействия нефти на геологическую среду целесообразно использовать метод, основанный на экспертных оценках. В основу такой оценки положены влияющие факторы, в качестве которых приняты физико-химические характеристики нефти, являющиеся, по мнению ряда исследователей, существенными компонентами негативного воздействия на природную среду. Здесь учтены такие показатели как плотность нефти, содержание в ней парафина и смолисто-асфальтеновых веществ, массовая доля серы и сероводорода, а также содержание наиболее подвижной и токсичной части нефти – фракций, выкипающих до 200°С. Особенностью поставленной задачи являлась необходимость учета нескольких, влияющих на результаты факторов, выраженных различными единицами измерений. Для решения этой задачи были применены балльные оценки, позволяющие перейти к единой размерности исследуемых факторов и найти числовые характеристики природно-техногенных объектов для их объективного сопоставления между собой. При этом каждый фактор, независимо от единиц измерения, оценивается в баллах, которые возрастают по мере увеличения значения фактора. Для учета значимости вклада каждого влияющего фактора в итоговую оценку была проведена процедура по установлению весовых коэффициентов факторов. Затем на основании полученных суммарных баллов выполняется районирование исследуемой территории по уровню потенциальной опасности аварийных разливов нефти для геологической среды. Такая предварительная оценка позволит минимизировать площади первоначальных ореолов загрязнений, уменьшить риск попадания поллютантов в почвенно-грунтовые и поверхностные воды, заблаговременно выделить участки наибольшего риска, где возможно возникновение аварийных ситуаций, тщательно проработать варианты размещения пунктов экологического мониторинга и обосновать эффективные методы рекультивации. 192 Стендовая сессия РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫХ СВОЙСТВ НА ОБРАЗЦАХ ПОЛНОРАЗМЕРНОГО КЕРНА Белозеров И.П., Юрьев А.В. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] При многофазной фильтрации проницаемость породы для одной какой-либо фазы ниже ее абсолютного значения. При этом на фильтрационные характеристики породы существенное влияние оказывают строение порового пространства, смачиваемость поверхности каналов фильтрации, химический состав и свойства жидкости на границах раздела фаз. Совместное двух- или трехфазное течение изучают экспериментально, и представляют в виде зависимостей относительных фазовых проницаемостей. В ходе работ экспериментальные исследования проводились на образцах полноразмерного керна. Полноразмерный керн является более представительной моделью, чем образцы керна стандартного размера, так как имеют больший геометрический размер и объем. Исследования на таких образцах более адекватно отражают структуру порового пространства и фильтрующихся каналов, чем на образцах керна стандартного размера. Как показывает практика, значения остаточной нефтенасыщенности на образцах полноразмерного керна меньше, чем на образцах керна стандартного размера. Для изучения сложнопостроенных коллекторов, где отдельные элементы пустот пространства сопоставимы с размерами образцов стандартного размера целесообразно исследования проводить именно на полноразмерном керне с сохраненным диаметром. В качестве объекта исследования выбраны образцы полноразмерного керна по двум месторождениям Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, представленные двумя скважинами. Для получения информации об основных фильтрационно-ёмкостных свойствах, моделирующие термобарические условия естественного залегания, исследования кернов проводились на установке УИК-5(7). По каждому образцу были определены пористость и абсолютная газопроницаемость. Исследования проводились при моделировании пластовой температуры и эффективного давления пласта. В ходе исследований были проведены эксперименты по определению относительных фазовых проницаемостей при режиме совместной стационарной фильтрации на образцах полноразмерного керна. Получены новые результаты, оценены фильтрационно-емкостные свойства исследованных пород. На породах керна с данных месторождений ранее исследования проводились только на образцах керна стандартного размера, при помощи полученных результатов можно более точно охарактеризовать физико-гидродинамическую картину пласта-коллектора. 193 Стендовая сессия СООТНОШЕНИЕ УРОВНЯ ЛИМФОПРОЛИФЕРАЦИИ И КОНЦЕНТРАЦИИ ОНКОФЕТАЛЬНЫХ ГЛИКОПРОТЕИНОВ У ЖИТЕЛЕЙ АРКТИЧЕСКОГО РЕГИОНА Патракеева В.П., Ставинская О.А., Добродеева Л.К. Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН [email protected] Впервые установлена взаимосвязь содержания в крови онкомаркеров (РЭА, АФП) и уровня лимфопролиферации у практически здоровых на момент обследования людей, проживающих в условиях Арктики. Ранее было доказано (Добродеева Л.К. 2004), что среди населения арктических районов Ненецкого Автономного округа России частота регистрации повышенных концентраций РЭА в 2,5 раза выше, чем в среднем по Архангельской области. РЭА – гликопротеин, состоящий на 55% из полисахаридов и 45% белка, считается онкофетальным белком, обнаруживается на эпителиальных клетках слизистых кишечного тракта, бронхов, протоков желез и мочевыводящих путей; в крови появляется в результате щеддинга с поверхности клеточной мембраны. Доказано (Самодова А.В., Травникова О.Е., 2013), что щеддинг рецепторов и лиганд производят дифференцированные клетки после их активации. Установлено, что повышение концентрации РЭА более 2 нг/мл связано со снижением апоптоза лимфоцитов (CD95+) и антигенпрезентации (HLADRII+). При этом не отмечено изменений в экспрессии маркеров активизации и пролиферации лимфоцитов. Увеличение содержания в периферической крови РЭА ассоциировано с повышением пула растворимого рецептора к трансферрину (sCD71). Известно, что потребность клетки в рецепторе к трансферрину возрастает при необходимости получения железа и связана с активизацией метаболических процессов из-за дефицита энергетического ресурса (Зубаткина О.В.. 2014). Увеличение концентрации РЭА (в группах с 1,5 нг/мл до 2,0 нг/мл) сопровождается повышением уровня фактора, активирующего В-клетки - BAFF, запускающего альтернативный путь активизации ядерного фактора транскрипции (NF-kB) и антиапоптотических протеинов bcl-2, bclx1, способствуя пролиферации В-лимфоцитов. Таким образом, повышенные уровни РЭА в периферической крови стимулируют лимфопролиферативную активности посредством BAFF и sCD71, способствуя торможению процессов апоптоза лимфоцитов, что требует увеличения резерва железа и АТФ в клетке. Возможно, что более высокие концентрации РЭА играют роль в защите слизистых от микробной инвазии, механических и химических воздействий, что объясняется большой частотой встречаемости паразитарных инвазий (27,7%), аллергий (19,9%) и заболеваний желудочно-кишечного тракта (31,89%) у жителей НАО. Известно, что наблюдается активизация эпителиальных клеток воспаленных слизистых оболочек с увеличением толщины слизистого слоя с целью защиты от повреждения. При этом повышается и щеддинг гликопротеинов клетками слизистых, что проявляется повышением концентрации РЭА в крови. У обследованных жителей НАО выше среднее содержание в крови альфа-фетопротеина, при этом в 27% случаев регистрируются высокие уровни (более 5 МЕ/мл) (для сравнения у жителей г. Архангельска этот показатель составил – 10%). В отличие от РЭА, альфа-фетопротеин (АФП) оказывает существенное влияние только на концентрацию клеток, несущих кластер дифференцировки CD16+ - рецептор для Fc-фрагмента иммуноглобулинов. Участие АФП в поддержании лимфопролиферативной реакции связано со способностью данного митогена снижать активность натуральных киллеров и активность апоптоза. Альфа-фетопротеин, 194 Стендовая сессия способствуя пролиферации и дифференцировке клеток, снижает чувствительность и агрессивность иммунокомпетентных клеток к дифференцировочным антигенам, которые экспрессируются на клеточной мембране. Такой своеобразный механизм толерантности, вероятно, необходим в периоды активной пролиферации и дифференцировки. Правомочность этого мнения подтверждается ещё и тем, что альфафетопротеин не подавляет активность зрелых Т- и В-лимфоцитов, в том числе и зрелых Т-хелперов. Как и все фетальные антигены альфа-фетопротеин появляется на поверхности дифференцирующихся клеток, являясь по сути дифференцировочным антигеном. Таким образом, для жителей Заполярья характерна более высокая лимфопролиферативная активность, которая сопровождается повышением необходимости поступления дополнительной энергии в клетку, усилением гипоксических реакций, сокращением резервных возможностей реагирования. Для лиц, постоянно проживающих в Арктике, характерно более высокое содержание в крови естественных митогенов. С одной стороны это можно рассматривать как адекватный ответ со стороны местных иммунных реакций, но с другой стороны это повышенный риск развития вторичных иммунодефицитных состояний, о чем свидетельствует высокая частота регистрации дефицита IgA, фагоцитарной защиты, Т-хелперов у жителей НАО. ДОФАМИНОВАЯ РЕГУЛЯЦИЯ СИСТЕМ ГИПОФИЗ-ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА И ГИПОФИЗ-ГОНАДЫ У ЖИТЕЛЕЙ ВЫСОКИХ ШИРОТ Горенко И.Н., Типисова Е.В. Институт физиологии природных адаптаций УрО РАН [email protected] Имеется целый ряд работ, демонстрирующих влияние дофамина на содержание в крови йодтиронинов [1, 2] и половых стероидных гормонов [3, 4]. Материалы и методы. В декабре 2009 и 2011 гг. было обследовано 97 мужчин г. Архангельска (64°32' с.ш.), и 52 мужчины из села Несь (Ненецкий автономный округ, 66°39' с.ш.). Все мужчины были в возрасте от 22 до 60 лет, средний возраст мужчин г. Архангельска составил 36,7 лет, мужчин с. Несь – 40,5 лет. В ходе обследования проводилось анкетирование, забор крови из локтевой вены и осмотр врача, на основании заключения которого делался вывод о состоянии здоровья испытуемых. В анализируемую выборку вошли лица, проживающие на исследуемой территории в трёх и более поколениях. Уровни гормонов определяли методом иммуноферментного анализа на планшетном автоанализаторе для ИФА (ELISYS Uno). В сыворотке крови определяли уровни гормонов: тиреотропный гормон – ТТГ, общий трийодтиронин – Т3, общий тироксин – Т4, свободный трийодтиронин – св.Т3, свободный тироксин – св.Т4, лютеинизирующий гормон – ЛГ, фолликулостимулирующий гормон – ФСГ, общий и свободный тестостерон, антиспермальные антитела, сексстероид-связывающий βглобулин. В плазме крови определяли уровень дофамина. Методом радиоиммунного анализа на установке «Ариан» определены уровни эстрадиола. За норму принимались нормативы для соответствующих тест–наборов. Статистическую обработку результатов проводили непараметрическими методами с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0. В процессе обработки данных выполнено исследование связей признаков с применением множественного 195 Стендовая сессия регрессионного анализа. Учитывали регрессионные уравнения, в которых статистически значимы всё уравнение (F-критерий < 0,05) и коэффициенты уравнения регрессии «В», а коэффициент детерминации R2 был более 0,30. Так как распределение значений в выборках в большинстве случаев не подчинялось закону распределения Гаусса, и ассиметрия выборки была в сторону положительных величин, решено было преобразовать такие ряды значений: данным в выборке присваивали значения соответствующих натуральных логарифмов (Ln). Результаты и обсуждение. Регрессионный анализ показал, что аномально высокие концентрации дофамина у мужчин г. Архангельска соотносятся с повышенными значениями эстрадиола, а у мужчин из с. Несь повышенные, но референтные уровни дофамина ассоциированы со снижением синтеза свободного тестостерона. Биологический механизм представленных эффектов дофамина может объясняться способностью данного гормона, повышать активность фермента ароматазы, участвующего в ароматизации тестостерона в эстрадиол, что приводит к повышению уровня эстрадиола и снижению содержания тестостерона. Регрессионный анализ выявил ведущую роль дофамина в купировании синтеза общих фракций йодтиронинов у архангелогородцев. В группе мужчин из с. Несь регрессионный анализ показал значимость физиологических концентраций дофамина в поддержании синтеза свободных фракций йодтиронинов. Таким образом, оценка направленности связи показала положительную роль высокого уровня дофамина в поддержании синтеза эстрадиола у архангелогородцев и ингибирующий эффект референтных уровней дофамина на синтез свободного тестостерона у мужчин из с. Несь. При этом показан дозозависимый эффект дофамина на уровень тиреоидных гормонов, выраженный снижением содержания общих фракций йодтиронинов на фоне высоких уровней дофамина в крови у мужчин г. Архангельска, и повышением концентраций свободных фракций йодтиронинов при референтных значениях дофамина в крови у мужчин с. Несь. Список литературы: 1. Levey G.S. Catecholamine-thyroid hormone interactions and the cardiovascular manifestations of hyperthyroidism / G.S. Levey, I. Klein // Am J Med. – 1990. – V. 88. – № 6. – P. 642-646. 2. Melander A. Aminergic regulation of thyroid activity: Importance of the sympathetic innervation and of the mass cells of the thyroid gland / A. Melander // Acta Med Scand. – 1977. – № 201. – P. 257-262. 3. Testosterone modulation of striatal dopamine output in orchidectomized mice / K. Shemisa [et al.] // Synapse – 2006. – V. 60. – № 5. – P. 347-353. 4. The role of exogenous testosterone in cocaine-induced behavioral sensitization and plasmalemmal or vesicular dopamine uptake in castrated rats / R. Chen [et al.] // Neurosci Lett. – 2003. – V. 351. –№ 3. – P. 161-164. Работа поддержана грантом № 12-У-4-1021 фундаментальных исследований УрО РАН. 196 программы инициативных Стендовая сессия ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕДИЦИНСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЗДРАВООХРАНЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ ВЫСОКИХ ШИРОТ Плешков А.Е. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected] С 1996 года в России реализуется Государственная программа информатизации здравоохранения. С 2010 года Министерством здравоохранения и социального развития принята Концепция информатизации здравоохранения России. Эти шаги привели к появлению рынка медицинских информационных систем (МИС), и сейчас на нем множество участников. При этом каждый старается внести в свой продукт максимум проприетарности, несмотря на принятое в Концепции положение о национальных стандартах (пункт 7.1 Концепции), из-за чего для главнного участника здравоохранения – пациента – нет возможности перенести свои медицинские данные из своего ЛПУ в другой, кроме как на бумаге, а пункт 5.2 Концепции «Единое информационное пространство», не реализован. Практикующие врачи далеко не всегда удовлетворены внедренной МИС и не видят в ней практической ценности для процесса лечения пациента. Важнейшим компонентом процесса информатизации для практикующего врача является информатизация лечебного процесса. Лечебный процесс - комплекс мер, направленных на диагностику, профилактику и лечение заболеваний. Лечебный процесс - основа структуры здравоохранения. Всё в системе здравоохранения существует вокруг и для лечебного процесса. В упрощенном понимании это совокупность рассуждений, выводов и решений врача, относительно выполняемых задач. Также это процесс “общения” в среде медицинского сообщества посредством медицинской документации и именно он должен быть “информатизирован”. Нет сомнений, что врачебное сообщество – оснвной пользователь МИС. Объектом лечебного процесса, безусловно, является пациент. Причем не только на этапе госпитализации или амбулаторного лечения. А с учетом того, что любой человек в современном обществе рано или поздно сталкивается с здравоохранением, то все это приводит к появлению нового понятия - “медицинская история человека” совокупность сортированной по времени медицинской документации, сопровождающей человека на протяжении всей его жизни. В целом, можно выделить следующие недостатки существующих МИС: направлены в основном на нужды организационной и страховой медицины, медицинской статистики; исповедуют “программистский подход” к сфере, плохо поддающейся формализации; не улучшают лечебный процесс; не имеют общего стандарта данных; не привязаны к пациенту. Также стоит отметить еще один важный недостаток, связанный с преемственностью: ЛПУ, поначалу работавшее с одной МИС, почти всегда теряет все данные и наработки при переходе на другую. Таким образом, предлагается сделать объектом МИС не конкретного пациента, а связанную с ним медицинскую историю. Основной целью работы МИС – не формализацию лечебного процесса, а перевод сопровождающей его документации в электронный вид. 197 Стендовая сессия В отличие от некоторых других регионов, где использование МИС унифицировано для всех ЛПУ в регионе, в Архангельской области и большинстве других северных областей используются самые разные МИС даже в пределах одного города. В рамках данной работы было проведено исследование удовлетворенности практикующих врачей внедрением и работой МИС в их ЛПУ, предложены пути решения проблемы. В исследовании участвовали 39 врачей-специалистов Архангельска. Результаты исследования показывают, что не менее половины практикующих врачей не удовлетворены использованием существующих МИС. Наиболее частым комментарием стал следующий: «приходится делать двойную работу, сначала на компьютере, затем на бумаге» и его вариации, несущие тот же смысл. Результаты исследования говорят о незначительной полезности внедрения МИС для практикующего врача, отсутствии единого информационного пространства между ЛПУ. Итого: предлагается строить концепцию единой МИС вокруг лечебного процесса, как основы всей системы здравоохранения, объектом ее должна являться медицинская история человека. Таким образом, проблему несогласованности стандартов, не позволяющую перемещаться медицинским данным между регионами и ЛПУ внутри этих регионов, которые используют различные медицинские информационные системы, можно решить тремя способами: - сделав выбор в пользу одной медицинской информационной системы для всех ЛПУ страны; - создав с нуля или на базе существующей Единую МИС; - создав и внедрив аппаратно-программное решение, способное конвертировать данные для их перемещения из одной медицинской информационной системы в другую. ВЛИЯНИЕ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ НА ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ В АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЕ РОССИИ Кондратов Н.А., Полуянова М.А. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова [email protected]; [email protected] Проблемы изменения окружающей среды имеют большое значение для определения масштабов и направлений деятельности по обеспечению рационального природопользования в Арктике. Одной из таких проблем является прогнозируемое изменение климата, его потепление, причины которого до конца не ясны, однако связаны с цикличностью процессов в атмосфере, а также обусловлены накоплением техногенных парниковых газов в воздушной оболочке Земли. В настоящее время Арктическая зона России (АЗР) обеспечивает свыше 10% ВВП нашей страны. В АЗР сохраняется значительный промышленный потенциал. Здесь расположены предприятия нефтегазового комплекса, электростанции, магистральные трубопроводы, железные дороги, аэродромы, морские и речные порты. Особая уязвимость окружающей природной среды Арктики в сочетании со значительным влиянием изменения природных процессов увеличивает потенциальную значимость глобальных изменений для населения, постоянно проживающего в Арктике и на Крайнем Севере. Изменение (потепление) климата увеличивает разнообразные риски, связанные с хозяйственной деятельностью. Например, в условиях повышения температуры воздуха (на 0,6-0,70 за последнее столетие) происходит оттаивание вечной мерзлоты, что, в 198 Стендовая сессия свою очередь, вызывает проседание фундаментов инфраструктурных и производственных объектов, также возрастает риск аварий на трубопроводах. При деградации мерзлоты возрастает опасность поступления токсичных веществ из мест их захоронения, биоценозы могут быть отравлены нефтью. Потепление приведет к вытеснению одних биологических видов другими, что неоднозначно скажется на растительном и животном мире региона, негативно отразится на традиционном природопользовании коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока. Необходимо также учитывать, что интенсивность береговой эрозии в районах распространения вечной мерзлоты высока и может еще более возрасти с повышением уровня моря, что будет способствовать разрушению прибрежных населенных пунктов и объектов нефтегазодобычи, а затем потребует значительных средств на их восстановление. Размывание берегов в АЗР представляет угрозу для портов, танкерных терминалов и других промышленных объектов, например, существует потенциальная угроза нефтехранилищам Варандея, расположенным на берегу Печорского моря. Однако определенная доля производственных и жилищно-коммунальных расходов, связанных с климатическими изменениями, может быть сокращена. Например, возможна экономия затрат на отопление. Кроме того, смягчение климата позволяет расширить границу зоны комфортного проживания человека. Другим положительным фактором является уменьшение площади морей, покрытой льдами, что расширит навигационные возможности Северо-Западного прохода и Северного морского пути, открыв новые пути для судоходства. Самое главное, на фоне уменьшения площади морей, потепление облегчит освоение ресурсов арктического шельфа. Однако, даже если допустить, что прогнозы ученых относительно большей доступности АЗР для хозяйственной деятельности человека в ближайшее время из-за потепления климата верны, не факт, что конкуренция из-за природных ресурсов Арктики обострится, поскольку даже с учетом потепления добыча нефтегазового сырья в АЗР останется рискованной и дорогостоящей деятельностью. У природного газа и газового конденсата, появляется конкурент – сланцевый газ, залежи которого обнаружены во многих странах мира. Добыча сланцевого газа дешевле добычи природного газа. Однако эта деятельность сопряжена со значительными экологическими рисками. Арктика согревается быстрее, чем предсказывали, и теперь это лишь вопрос времени, и в долгосрочной перспективе регион станет доступен для более масштабного освоения и развития. Прогнозные оценки риска и ущерба от изменения климата для северного (арктического) природопользования должны предусматривать необходимость создания особых структур, например, применение термостойких материалов для трубопроводов в условиях вечномёрзлых грунтов, особой техники методов строительства и прочее. Если вести хозяйственную деятельность правильно, Арктика останется хорошо охраняемой и защищенной природной средой и мощным двигателем экономического роста, что даст колоссальные выгоды и преимущества для России и остального мира. 199 Научное издание Состояние арктических морей и территорий в условиях изменения климата Сборник тезисов Всероссийской конференции с международным участием Составитель Рябченко Сергей Васильевич