gh ИЗМЕРЯЕМ ТЕМПЕРАТУРУ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Специалисты Тихоокеанского океанологического института им. В.И.Ильичева ДВО РАН в сотрудничестве с Международным Арктическим научным центром Университета Аляска (IARC/UAF) определяют температуру грунта на дне арктических морей с помощью высокочастотной эхолокации. Метод может быть полезен для исследования вечной мерзлоты на шельфе Арктики и основан на том, что промерзший грунт отражает и поглощает звук иначе, нежели теплый.

Криосфера Арктики очень чувствительна к изменению климата. Ее вечная мерзлота содержит огромные запасы углерода в виде растворенного метана ( до 32000 Гт. Глобальное потепление может привести к таянию вечной мерзлоты и освобождению метана. Выброс парникового газа в атмосферу вызовет дальнейший рост температуры и ускорит таяние мерзлоты. На Крайнем Севере промерзла не только суша, но и морское дно на небольших глубинах. Поэтому наблюдения за изменяющимся термическим режимом мелководного шельфа Арктики и предполагаемым распределением подводной мерзлоты имеют большое научно-практическое значение.

Но сейчас исследования в этой области ограничены. Температуру подводной мерзлоты измеряют от случая к случаю, поскольку регулярно втыкать температурные датчики в дно на стометровой глубине очень хлопотно. В промежутках между измерениями температуру грунта считают равной температуре придонных вод, что не всегда соответствует истине. Определять состояние вечной мерзлоты дистанционно, с помощью акустической эхолокации, гораздо проще и эффективнее.

Ученые впервые отрабатывали метод в Трансарктическом рейсе г/с "Николай Коломейцев" в 2000 году. В пятидесяти семи точках Восточно-Сибирского моря и моря Лаптевых исследователи измерили температуру верхнего слоя донных осадков с помощью датчиков. Зонд с датчиками входил в грунт примерно на метр. Одновременно проводили акустические наблюдения с использованием эхолотов на частотах 50 и 2000 Гц. Спустя несколько лет подобные акустические наблюдения повторили в совместной экспедиции с американскими исследователями.

Поскольку скорость звука в осадках неизвестна, в качестве меры расстояния исследователи использовали время распространения сигнала. Если придонные осадки имели температуру выше нуля, звук проникает неглубоко и возвращается не позже 2 мс, но при отрицательной температуре максимальная глубина его проникновения на порядок больше. Если изначально однородный грунт на какой-то глубине промерз, то на границе замерзания скорость звука резко меняется, что и регистрируют приборы. Кроме того, промерзший грунт почти не поглощает звук, что также усиливает ответный сигнал.

В настоящее время среднегодовая температура верхней границы вечной мерзлоты на шельфе Арктики составляет от 0 до минус 2 градусов, в то время как в последний ледниковый период, когда главная часть современного Арктического шельфа находилась на суше, ее температура была около минус 15 градусов. С тех пор уровень Мирового океана поднялся примерно на 100 м. Эта водная толща должна надежно законсервировать метан вечной мерзлоты. Однако произошедшее за это время потепление, примерно на 15 градусов - весьма значимый фактор, который способен освободить замороженные парниковые газы. Поэтому за подводной вечной мерзлотой надо постоянно наблюдать, и ученые надеются, что метод высокочастотной акустической эхолокации будет в этом деле весьма полезен.

***