Река изнутри: как ученые ТПУ изучают глобальное потепление из Сибири

ТОМСК, 24 июл – РИА Томск. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) и Тихоокеанского океанологического института (ТОИ) Дальневосточного отделения РАН уже две недели путешествуют по Оби, изучая реку и ее притоки, чтобы оценить их роль в глобальном потеплении. О работе "плавучей" лаборатории и первых предположениях ученых – в материале РИА Томск.

Ранее сообщалось, что ученые ТПУ участвуют в международных исследованиях процессов, происходящих в шельфе заполярных морей Восточной Сибири, где находится более 90% подводной мерзлоты и большое количество углеводородов. Они выяснили, что подводная мерзлота нестабильна и из-под нее идут выбросы метана, которые серьезно влияют на глобальное потепление и могут привести к катастрофе.

Чтобы продолжить исследования, ученые в июле 2016 года отправились в экспедицию по Оби. Теплоход с учеными уже прошел путь от Обской губы до Томска, и в воскресенье прибыл в Томск. К концу июля плавучая лаборатория вернется в Салехард.

Цель экспедиции

"Наши данные помогут понять <...> каким образом влияют сибирские реки на глобальные климатические процессы. Все работы направлены на подтверждение или опровержение гипотез, касающихся этого возможного влияния", – рассказал РИА Томск руководитель экспедиции, сотрудник ТПУ и ТОИ РАН Олег Дударев.

Его коллега Ирина Пипко отметила, что в настоящее время уже точно известны несколько аспектов, влияющих на процессы в Арктике, которые способствуют глобальному потеплению климата на Земле.

"Увеличивается сток сибирских рек (в моря Арктики), тренд очень большой, большое количество пресной воды изменяет концентрацию веществ в морской. Аномально быстрое увеличение температуры над Сибирью – это тоже задокументировано, это тоже влияет на потепление во всем мире. Третье – таяние мерзлоты, из-под нее высвобождаются вещества, которые влияют на климатические процессы", – пояснила она.

Ученый подчеркнула, что сейчас важно не доказать глобальное потепление, а понять, что делать в сложившейся ситуации.

"Процессы изменения идут. Важно это наблюдать. Осознанная проблема: количество углекислого газа в атмосфере увеличивается. Но мы не можем этот процесс прекратить. И сейчас другая проблема – понять, что с этим делать, как с этим жить, на что оно влияет", – сказала Пипко.

"Круиз" на месяц

В июле этого года, по словам Дударева, ученые проводили исследования в 57 точках-"станциях", которые расположены , в основном, около мест впадения притоков Оби – каждый из них так или иначе влияет на реку. Расстояние между станциями примерно 50 километров, то есть – пять часов.

"Работа на станции – определенная. Работаем в течение получаса. Станции попадают (в расписание) и ночью, и днем. Двух смен нет – работаем в одну смену. Спим кусочками", – рассказал он.

В экспедиции принимали участие 16 человек, из них восемь все еще учатся в Томском политехе: пять аспирантов, один постдок и два студента. На теплоходе им выделены маленькие каюты на два или четыре человека на нижней палубе и два больших помещения под лаборатории – они занимают полностью верхнюю палубу.

Томичи-участники экспедиции сошли на берег в воскресенье в Томске, ученые с Дальнего Востока продолжат исследования по пути в Салехард. Однако теперь они не будут останавливаться, исследуя Обь и пространство вокруг нее только электронными средствами: приборами для анализа состава воздуха и воды, эхолотом и другими.

Первичные результаты

Ученые подчеркивают: исследования должны быть комплексными. Изучать только содержание метана в воде, или только ее состав, или только примеси, или только воздух над рекой не имеет смысла.

Поэтому на каждой станции производился целый комплекс работ: опускался зонд для анализа состава воды, отбирались пробы воды и содержащихся в ней газов, а также пробы для гидрохимического анализа, дночерпатель (похож на мини-ковш экскаватора) собирал образцы донных отложений.

На протяжении всего пути работали и все электронные приборы для сбора данных: аппараты для отслеживания уровня метана в воде и воздухе, общего состава воздуха, эхолот для изучения строения русла и для поиска выбросов метана.

Однако ученые подчеркивают: все их предположения пока приблизительные, и более глубокое изучение полученных данных может показать, что они ошибочные.

По словам Пипко (она занимается гидрохимическим анализом) Обь несет очень много углекислого газа, причем не только современного, но и того, который вымывается из так называемого "дренажного слоя" – земной породы. Он выделяется в атмосферу в виде углекислого газа, а также участвует в процессе образования метана. Эти два газа являются одними из основных веществ, способствующих глобальному потеплению.

Кроме того, вода Оби повышает кислотность вод на арктическом шельфе. А кислотность самой Оби во многом формируется составом воды из ее притоков.

"При этом воды Томи наименее кислые – наиболее приближенные к морской воде. Концентрация ионов водородов намного ниже, чем, например, в Иртыше. Мне сейчас кажется, что это природный фактор – процессы дренирования. В частности, из болот попадают кислые воды", – отметила Пипко.

По ее словам, реки влияют не только на климат, но и на более локальные вещи. Например, на экосистемы арктических морей: живущим там организмам приходится подстраиваться под изменяющуюся среду.

Научный сотрудник ТПУ и ТОИ РАН Денис Космач во время экспедиции отвечал за анализ содержания метана в речной воде. Делают анализ благодаря двум установкам: одна отбирает пробу воды и экстрагирует (выделяет) метан. Другая – отвечает непосредственно за определение концентрации этого вещества.

Электронная аппаратура автоматически рисует "трек" – диаграмму, на которой показано, как изменяется содержание метана в воде на протяжении всего пути.

На данном этапе исследования показывают: наибольшая концентрация метана не около устья Оби, как было бы логично предположить, а около Томска (при этом необходимо учитывать, что теплоход не позволил дойти до самого устья Оби и сделать замеры там). Ученый предполагает, что это связано со слабым речным течением и большим количеством болот недалеко от русла Томи.

Также Космач изучал содержание газа в донных отложениях и речной воде на "станциях".

"У нас ведется комплексный анализ метана – в воде, в воздухе и донных отложениях. Причем в воздухе содержание метана измеряется на высоте три метра от воды и на уровне восьми метров – тогда мы сможем определить градиент: понять, поднимается ли метан в атмосферу именно из речной воды", – говорит собеседник агентства.

Исследования воздуха также показывают, что наибольшая концентрация метана на пути экспедиции – около Томска. Эхолот же позволил обнаружить несколько подводных "фонтанов" метана, один из них – тоже в пригороде Томска.

Также ученые измеряли содержание и в воде, и в воздухе природного радиоизотопа радона. В природных концентрациях он для человека не опасен. На Оби его наибольшая концентрация – около устья реки Чулым, текущей из Красноярского края.

Работа не заканчивается

Теперь ученым предстоит провести тщательный анализ всех собранных проб: донных отложений, речной воды, содержащихся в воде примесей, а также полученных данных о составе воды и воздуха.

Задача осложняется тем, что не всегда все необходимые исследования возможно провести в России. Например, часть проб воды придется отправлять во Францию – ни один из отечественных научных центров пока не обладает оборудованием, которое позволило бы получить результаты нужного уровня.

По словам Дударева, на обработку и анализ результатов понадобится несколько месяцев. Первые точные результаты исследований планируется представить на международной конференции, которая пройдет в ТПУ в ноябре.