O jaké misi mluvíme?
Před 127 lety se vydal norský objevitel a průzkumník Fridtjof Nansen
Myšlenkou mise bylo znovu vytvořit historickou cestu norského polárního průzkumníka.
JménoMozaika(Interdisciplinary Drifting Observatory for Arctic Climate Research) odráží složitost a rozmanitost této expedice.
Ve skutečnosti je MOSAiC první celoročníexpedice do střední Arktidy studující klimatický systém regionu. Projekt s celkovým rozpočtem přes 140 milionů eur byl vyvinut mezinárodním konsorciem předních polárních výzkumných ústavů vedených Institutem Alfreda Wegenera a Helmholtzovým centrem pro polární a mořský výzkum (AWI).
Co studovala mise?
Loď Polarstern strávila rok na polárním severu. Mimochodem, většinu času měl vypnuté motory. Díky tomu se mohl jednoduše unášet na mořském ledu. Díky tomu byl sběr dat přesnější a samotná mise udržitelnější.
Co tedy chtěli vědci zjistit? Zajímalo je nejen klima Arktidy, ale odborníci se snažili přesně pochopit, jak se mění.
Mezinárodní odborníci provedli výzkum v 5 hlavních oblastech zájmu. Studoval v různých vědeckých laboratoříchatmosféra, oceán, mořský led Aekosystém Arktický.
Atmosféra
Důsledky nikde jinde na naší planetěklimatické změny nejsou tak velké a zjevné jako v Arktidě. Pochopení těchto účinků je hlavním cílem měření, která budou provedena během expedice MOSAiC. Měření byla prováděna od ledové plochy po horní vrstvy stratosféry ve výšce 35 km.
Zdroj
Výzkumníci věnovali zvláštní pozornostdrobné lokální procesy na povrchu ledu a oceánu, charakteristika arktických mraků. A také to, jak různé druhy mraků ovlivňují sluneční záření a vyzařují vlastní tepelné záření. Odborníci také studovali sněžení v Arktidě: jak se sníh nejprve tvoří v mracích a jak tento proces ovlivňují drobné aerosolové částice a kapičky v atmosféře regionu.
Kdykoli malýprasklina, velké množství tepla a vodní páry proniká hluboko do atmosféry a zahřívá ji. A díky změně klimatu se tyto praskliny tvoří mnohem častěji. Vodní pára unikající trhlinami navíc způsobuje tvorbu mraků, které zase dramaticky mění tepelnou rovnováhu Arktidy. To, zda mají oteplovací nebo chladicí účinek, závisí na výšce a vlastnostech příslušného mraku - to se vědci snažili zjistit. Kromě toho si kladli otázku, zda se tyto mraky skládají převážně z ledových krystalů, nebo navzdory nízkým teplotám ve střední Arktidě z kapalných kapiček vody?
Oceán
Během několika posledních desetiletí výzkumníciopakovaně studovali Severní ledový oceán a například teplotu vody nebo proudění v různých hloubkách. Tyto výzkumné práce však spočívaly především v občasných návštěvách regionů ledoborcem nebo krátkých výzkumných letech v letních měsících. V souladu s tím byla většina údajů shromážděna během několika (letních) měsíců. Během expedice MOSAiC byli vědci poprvé schopni sledovat širokou škálu fyzikálních parametrů v průběhu roku pomocí distribuované sítě vytvořené na ledové kře.
Jedním z ústředních výzkumných úkolů,který dodala společnost MOSAiC, aby lépe porozuměl vývoji mořského ledu. Práce oceánografů byla zaměřena zejména na cirkulaci oceánu v horních vrstvách vody. Jmenovitě na rozsáhlou cirkulaci oceánských proudů, které přenášejí obrovské množství vody do a z Arktidy.
Led
Změna klimatu mění Arktidumořský led. Dnes je tenčí, mladší a náchylnější k driftu než tradiční víceleté balení ledu o tloušťce několika metrů. Led však není jen jasně viditelnou bariérou mezi oceánem a atmosférou; má také velký vliv na různé procesy, které v obou probíhají.
Kromě toho mořský led interaguje sarktický ekosystém a látky produkované arktickými organismy. Oni zase řídí biogeochemické procesy v celém systému regionu. Ve světle těchto složitých vztahů vyvstává zásadní otázka: Jak se vzhledem ke změnám v ledu mění podnebí v Arktidě a jak to ovlivní podnebí v jiných částech Země?
Zdroj
Mořský led je tedy centrálníprvek arktického podnebí a ekosystému se stal jedním z hlavních směrů výzkumu expedice MOSAiC. Poprvé měli vědci schopnost nepřetržitě sledovat změny v ledu během každé sezóny.
Zde jsou hlavní otázky, které si vědci položili
- Kdy zabalit ledové hummocky nebo kanály v ledové formě? Jak oceánské proudy a větry v atmosféře způsobují úlet ledu?
- Jak se mění místní a regionální výměnyenergie při změně tloušťky a vlastností sněhu a mořského ledu? Jak ovlivňují změny v jednotlivých ročních obdobích celkovou roční bilanci? A jak tyto procesy a změny vypadají na satelitech a v modelových studiích?
- Jaké kroky je třeba podniknout, abyste se zlepšilipochopit stav mořského ledu a nakonec udělat lepší předpovědi? Tyto studie přímo integrují nálezy oceánografů a zase slouží jako základ pro výzkum prováděný atmosférickým týmem.
Ekosystém
Střední část Severního ledového oceánu -jedno z nejextrémnějších stanovišť na Zemi. Měsíce naprosté tmy, teploty vody pod nulou a mořský led po většinu roku patří k mnoha jedinečným přírodním podmínkám regionu. Ačkoli se všechny zdají z lidského pohledu extrémní, Severní ledový oceán je domovem tisíců druhů drobných rostlin (mikrořas) a zvířat. Žijí uvnitř nebo připojeni k mořskému ledu ve vodním sloupci (plankton), stejně jako ve vodách a na mořském dně.
I když v posledních desetiletích bylo dosaženovýznamný pokrok ve studiu arktického ekosystému, pochopení jeho fungování zůstává důležitým příspěvkem vědců MOSAiC. Celoroční odběr vzorků a experimentální práce biologů poskytly jedinečný pohled na celou potravinářskou síť a důležitost jejích členů.
Abychom lépe porozuměli jedinečnému ekosystémubiologové z MOSAiC odebírali vzorky ledu a vody pomocí široké škály přístrojů. Bylo provedeno mnoho experimentů za účelem studia interakcí potravinové sítě a reakcí na změnu životního prostředí.
Porozumění arktickému ekosystému nyní mákritický, protože Severní ledový oceán prochází dramatickými změnami životního prostředí se ztrátou letního mořského ledu a stoupajícími teplotami vody. Výzkum MOSAiC představuje milník ve formování příštích desetiletí mořského biologického výzkumu v Arktidě. Výsledky navíc mohou vést společnosti správným směrem při strategickém rozhodování o změně klimatu.
Co jsi zjistil?
Na palubě RV Polarstern a na mořském ledu vedleon v takzvaném ledovém táboře vytvořil rozsáhlá výzkumná centra věnovaná klíčovým aspektům společného arktického klimatického systému.
Vedoucí expedice, profesor Markus Rex, se vrátil s důležitým varováním pro lidstvo. "Mořský led umírá," varoval ho.
"Tato oblast je v nebezpečí."Byli jsme svědky toho, jak led mizí i v oblastech, kde měl mít tloušťku několik metrů, a to i na samotném severním pólu - tento led tam už není, “uvedl vědec z Institutu Alfreda Wegenera během tiskové konference v Bremerhavenu. ..
Zdroj
V létě byli vědci osobně přesvědčenidramatický dopad globálního oteplování na led v regionu, který je podle vedoucího mise Marcuse Rexe považován za „epicentrum změny klimatu“.
"Viděli jsme široké úseky otevřené vody,"dosahující téměř k pólu, obklopený ledem, který byl posetý otvory vytvořenými masivním tavením, “vysvětluje Rex. Jeho hlavní závěr, který by měl každý slyšet: „Arktický led mizí ohromnou rychlostí.“ Pozorování vědců byla potvrzena snímky z amerických satelitů, které ukazují, že v roce 2020 dosáhl arktický mořský led druhého nejnižšího letního minima od roku 2012.
Analýza vzorků mise
Mise Polarstern, přezdívaná MOSAIC,strávil celkem 389 dní shromažďováním údajů o atmosféře, oceánu, mořském ledu a ekosystémech, aby pomohl posoudit dopad změny klimatu na region a svět. Aby bylo možné provádět průzkum na mořském ledu, byly v okruhu až 40 km kolem lodi instalovány čtyři pozorovací stanoviště.
Vědci shromažďují vzorky vody zpod ledupolární noc ke studiu planktonu rostlin a bakterií a lepšímu pochopení fungování mořského ekosystému v extrémních podmínkách. Expedice 140 milionů EUR (165 milionů USD) také přinesla na břeh více než 1 000 vzorků ledu.
Nyní, když přichází Arctic OdysseyNakonec začne seriózní práce na analýze vzorků a dat získaných nebo zaznamenaných v terénu. Proces analýzy bude trvat až dva roky. Hlavním cílem je vyvinout modely, které předpovídají, jaké vlny veder, silné deště nebo bouře budou za 20, 50 nebo 100 let.
"K vytvoření klimatických modelů potřebujeme."pozorování na místě, “vysvětlila v rozhovoru pro AFP Radians Kalmerová, výzkumná pracovnice z University of Colorado, která byla na palubě Polarstern od června do září. Tým pomocí dronů měřil teplotu, vlhkost, tlak a rychlost větru, aby vytvořil obraz podmínek v regionu, což by bylo „velmi užitečné pro vytvoření přesného klimatického modelu,“ uvedla.
Obtíže mise
Od chvíle, kdy loď vyplula z Tromsø,V Norsku 20. září 2019 tým pozoroval dlouhé měsíce úplné temnoty s teplotami až -39,5 Celsia. Účastníci mise si navíc všimli asi 20 ledních medvědů. Na tak rozsáhlou oblast výzkumu a roky pozorování je to zanedbatelné.
Na jaře byla mise téměř narušena kvůli pandemiikoronavirus. COVID-19 však expedici přerušil jen krátce, ale ne proto, že by účastníci onemocněli. Omezení přinutila loď v určitém okamžiku opustit led, aby mohla pokračovat v další změně vědců. Ostatní lodě a letadla měla odvést účastníky přímo do Polarsternu, ale mezinárodní cestovní omezení to na začátku a v polovině tohoto roku téměř znemožnily.
Během expedice několik setvědci z 20 zemí trávili čas na palubě německé lodi, která cestovala s ledem po větrné trase, v podstatě driftovaná ledovci. Samotná cesta byla obrovskou logistickou výzvou. Je také důležité si uvědomit problém krmení posádky. Během prvních tří měsíců náklad lodi sestával ze 14 000 vajec, 2 000 litrů mléka a 200 kg švédské mouky.
Šéf lodi, Sven Schneider, to však uvedlnepodcenil význam jeho role v misi. "Mým úkolem bylo udržovat morálku 100 lidí žijících v naprosté tmě," uvedl v rozhovoru pro německý týdeník Die Zeit.
Jakou budoucnost má Arktida pro lidstvo?
Vedoucí expedice, profesor Markus, označil projekt MOSAiC za obrovský úspěch.
Vysvětlil, že množství dat a vzorků, kterényní vlastní výzkumní pracovníci, vytvoří přesnou simulaci. Vědci jej používají k předpovídání budoucích změn klimatu, které budou mnohem spolehlivější.
Podle něj se vědcům z MOSAiC podařilo ukázat vnitřní fungování složitých hodinek.
"Podívali jsme se na všechny prvky až po různé."vrtule tohoto arktického systému. A teď chápeme celé hnutí lépe než kdykoli předtím. A možná můžeme tento arktický systém znovu vytvořit na počítačovém modelu, “řekl novinářům BBC.
Plovoucí led ustoupil na plochu těsně pod 3,74milion čtverečních km (1,44 milionu čtverečních mil). Jediné, kdy bylo toto minimum překročeno, bylo v roce 2012, kdy byla plocha obalového ledu snížena na 3,41 milionu čtverečních kilometrů.
Klesající trend je v tomto desetiletí asi 13%, průměrně v září.
"To odráží oteplování v Arktidě," uzavíráProfesor Rex. „Led mizí a pokud budeme mít za pár desetiletí Arctic bez ledu, bude to mít vážný dopad na klima po celém světě.“
Jak probíhala mise?
Po jeden rok byla loď Polarsterncentrum největší arktické průzkumné expedice v historii, kde strávil celoroční cyklus v bludišti masivního arktického ledu. Výzkumná loď, vlajková loď institutu Alfreda Wegenera, dokončila svoji misi a stala se symbolem německého i mezinárodního polárního výzkumu.
Původně uveden do provozu v roce 1982roku zůstává Polarstern jednou z nejmodernějších a nejuniverzálnějších polárních výzkumných lodí na světě. V letech 1999 až 2001 byla loď kompletně zrekonstruována a nyní je vybavena nejmodernějším vybavením a technologií.
Poté, co cestoval asi 50 000 námořních mil ročně,Polarstern podnikl vědecký výzkum a také doplnil výzkumné stanice v Institutu Alfreda Wegenera, jako je Neumayer Station III. Jedná se o výzkumný ústav v Antarktidě, servisovaný po celý rok. Do roku 2019 ujel Polarstern více než 1,7 milionu námořních mil, což je přibližně 3,2 milionu km.
CC licence
Tandem Polarstern a MOSAiC
I pro spolehlivý Polarster a jeho zkušenéexpedice MOSAiC představovala vážnou výzvu. Jen díky speciálním technickým detailům se tato loď mohla stát centrem expedice tak rozsáhlé mise. Polarstern je nejen schopen operovat v zóně ledové kry – mořského ledu o tloušťce alespoň 3 m, který existuje již více než 2 roční cykly růstu a tání. V podobě rozsáhlých ledových polí je pozorován především v arktické pánvi. Jednoduše řečeno, víceletý led.
Se svým dvoustěnným ocelovým trupem a výkonem 20 000 koňských sil Polarstern také snadno prorazí silné vrstvy ledu pomocí beranění.
Vybaveno pro dlouhodobý provozs arktickými zimními teplotami až do –50 ° C je Polarstern také schopen odolat zimě v ledu polárních moří. Vnitřek lodi, kde pracuje a žije asi 100 výzkumníků, techniků a členů posádky MOSAiC, však vůbec není chladný.
Také Polarstern měl různévozidla - vrtulníky, sněžné skútry, Pistenbullies atd. To vědcům umožnilo měřit a shromažďovat data nejen v centrální observatoři, ale také ve vzdálené distribuované síti. Nejmodernější palubní počítačové systémy zajišťovaly spolehlivé a pravidelné zaznamenávání, ukládání a přenos všech shromážděných vědeckých údajů.
Přečtěte si také
Výzkum: Ekologie Země se za posledních 70 let dramaticky změnila
Vědci změnili strukturu solární baterie a zvýšili její účinnost o 125%
Ve 3. dni nemoci většina pacientů COVID-19 ztratí čich a často trpí rýmou.