Az Északi-sarkvidéken folytatott éves misszió befejeződött, és az adatok kiábrándítóak. Mi vár az emberiségre?

Milyen küldetésről beszélünk?

127 évvel ezelőtt indult útnak Fridtjof Nansen norvég felfedező és felfedező

az első sodródó expedícióna Fram fából készült vitorláshajóján. Ilyen expedíció azonban, amely 202 októberében ért véget, még nem történt. A MOSAiC projektben először használtak modern kutatójégtörőt modern és precíz tudományos műszerekkel a fedélzetén az Északi-sark közelében télen.

A küldetés ötlete a norvég sarkkutató történelmi utazásának újbóli létrehozása volt.

NévMozaik(Interdiszciplináris Drifting Observatory for Arctic Climate Research) az expedíció összetettségét és sokszínűségét tükrözi.

Valójában a MOSAiC az első egész évbenexpedíció a Északi-sarkvidékre a régió klímarendszerét tanulmányozva. A több mint 140 millió eurós költségvetéssel rendelkező projektet az Alfred Wegener Intézet és a Helmholtz Sark- és Tengerkutatási Központ (AWI) vezetésével vezető poláris kutatóintézetekből álló nemzetközi konzorcium dolgozta ki.

Mit tanulmányozott a misszió?

A Polarstern egy évet töltött az északi sarkvidéken. Egyébként legtöbbször kikapcsolták a motorjait. Ennek eredményeként egyszerűen sodródhatott a tengeri jégen. Ez pontosabbá tette az adatgyűjtést, és maga a küldetés is fenntarthatóbbá vált.

Tehát mit akartak kideríteni a tudósok? Nemcsak az Északi-sark éghajlata foglalkoztatta őket, hanem a szakértők is azt akarták megérteni, hogyan változik pontosan.

Nemzetközi szakértők 5 fő érdeklődési területen végeztek kutatást. Különböző tudományos laboratóriumokban tanultlégkör, óceán, tengeri jég Ésökoszisztéma Sarkvidéki.

Légkör

A következmények sehol máshol a bolygónkonaz éghajlatváltozás nem olyan nagy és nyilvánvaló, mint az Északi-sarkvidéken. Ezen hatások megértése a MOSAiC expedíció során elvégzendő mérések fő célja. A méréseket a jégfelszíntől a sztratoszféra felső rétegeig, 35 km magasságban végeztük.

Forrás 

A kutatók különös figyelmet fordítottak arrakis léptékű lokális folyamatok a jég és óceán felszínén, a sarkvidéki felhők jellemzői. És azt is, hogy a különböző típusú felhők hogyan hatnak a napfényre, és hogyan bocsátják ki saját hősugárzásukat. A szakértők az északi-sarkvidéki havazást is tanulmányozták: hogyan képződik először hó a felhőkben, és hogyan befolyásolják a folyamatot a régió légkörében lévő apró aeroszol részecskék és cseppek.

Valahányszor egy kicsirepedés, nagy mennyiségű hő és vízgőz mélyen behatol a légkörbe, felmelegítve azt. És az éghajlatváltozásnak köszönhetően ezek a repedések sokkal gyakoribbak. Sőt, a repedéseken keresztül távozó vízgőz felhők képződését okozza, amelyek viszont drámai módon megváltoztatják az Északi-sark hőháztartását. Hogy melegítő vagy hűtő hatásuk van-e, az a felhő magasságától és jellemzőitől függ - ezt próbálták kideríteni a tudósok. Ezenkívül arra is kíváncsi volt, hogy ezek a felhők főleg jégkristályokból állnak-e, vagy a Közép-sarkvidék alacsony hőmérséklete ellenére folyékony vízcseppek?

óceán

Az elmúlt néhány évtizedben a kutatóktöbbször is tanulmányozták a Jeges-tengert és például a víz hőmérsékletét vagy a különböző mélységű áramlatokat. Ez a kutatómunka azonban főként a régiók alkalmi látogatásából állt jégtörővel vagy rövid kutatórepülésekkel a nyári hónapokban. Ennek megfelelően az adatok nagy részét mindössze néhány (nyári) hónap alatt gyűjtötték össze. A MOSAiC expedíció során a tudósok először nyomon követhették a fizikai paraméterek széles skáláját az év során a jégtáblán létrehozott elosztott hálózat segítségével.

Az egyik központi kutatási feladat,amelyet a MOSAiC szállított, hogy jobban megértsék a tengeri jég fejlődését. Az okeanográfusok munkája különösen az óceán keringésére irányult a víz felső rétegeiben. Mégpedig az óceáni áramlatok nagy mennyiségű cirkulációján, amelyek hatalmas mennyiségű vizet szállítanak az Északi-sarkvidékre és onnan ki.

Jég

Az éghajlatváltozás átalakítja az Északi-sarkottengeri jég. Ma vékonyabb, fiatalabb és hajlamosabb sodródni, mint a hagyományos több évszakos, több méter vastag jégzsák. De a jég nem csak egy jól látható gát az óceán és a légkör között; nagy hatással van mindkettőjükben zajló különféle folyamatokra is.

Ezenkívül a tengeri jég kölcsönhatásba lépsarkvidéki ökoszisztéma és a sarkvidéki élőlények által termelt anyagok. Viszont a régió egészében ellenőrzik a biogeokémiai folyamatokat. Ezen összetett összefüggések fényében létfontosságú kérdés merül fel: a jég változásai miatt hogyan változik az Északi-sarkvidék éghajlata, és ez milyen hatással lesz a Föld más részeinek éghajlatára?

Forrás

Ennek megfelelően a tengeri jég központiaz Északi-sarkvidék éghajlatának és ökoszisztémájának egyik eleme a MOSAiC expedíció egyik fő kutatási területe lett. Első alkalommal a kutatók képesek voltak folyamatosan nyomon követni a jég változását minden évszakban.

Itt vannak a fő kérdések, amelyeket a tudósok feltettek

  • Mikor csomagolják jéggerinceket vagy csatornákat jég formában? Hogyan okozhatják a jég sodródását az óceáni áramlatok és a légkörben lévő szelek?
  • Hogyan változnak a helyi és regionális cserékenergia a hó és a tengeri jég vastagságának és jellemzőinek megváltoztatásakor? Hogyan befolyásolják az adott évszakokban bekövetkezett változások a teljes éves egyenleget? És hogy néznek ki ezek a folyamatok és változások a műholdakon és a modellvizsgálatokon?
  • Milyen lépéseket kell tenni a jobb érdekébenmegérteni a tengeri jég állapotát, és végül jobb előrejelzéseket tenni? Ezek a tanulmányok közvetlenül ötvözik az okeanográfusok megállapításait, és viszont alapul szolgálnak a légköri csoport által végzett kutatáshoz.

ökoszisztéma

A Jeges-tenger központi része -a Föld egyik legszélsőségesebb élőhelye. A hónapokig tartó teljes sötétség, a fagypont alatti vízhőmérséklet és a tengeri jég az év nagy részében a régió számos egyedülálló természeti adottsága közé tartozik. Bár emberi szemmel nézve mindegyik szélsőségesnek tűnik, a Jeges-tenger apró növények (mikroalgák) és állatok ezreinek ad otthont. A vízoszlopban (planktonban), valamint a vizekben és a tengerfenéken a tengeri jégen belül vagy ahhoz kötődve élnek.

Bár az elmúlt évtizedekben sikerült elérnijelentős előrelépés az északi-sarkvidéki ökoszisztéma tanulmányozásában, működésének megértése továbbra is a MOSAiC tudósainak fontos hozzájárulása. A biológusok egész éves mintavétele és kísérleti munkája egyedülálló megértést adott az egész táplálékhálóról és annak tagjainak fontosságáról.

Az egyedülálló ökoszisztéma jobb megértése érdekébenrégióban a MOSAiC biológusai műszerek széles skálájával vettek jég- és vízmintákat. Számos kísérletet végeztek az élelmiszerhálózat kölcsönhatásainak és a környezeti változásokra adott válaszainak tanulmányozására.

Az Északi-sarkvidék ökoszisztémájának megértése már megvankritikus, mivel a Jeges-tenger drámai környezeti változásokon megy keresztül a nyári tengeri jég csökkenésével és a víz hőmérsékletének emelkedésével. A MOSAiC kutatása mérföldkő az északi-sarkvidéki tengerbiológiai kutatások következő évtizedeinek kialakításában. Ezenkívül az eredmények jó irányba terelhetik a társadalmat az éghajlatváltozással kapcsolatos stratégiai döntések meghozatalakor.

Mit tudtál meg?

Az RV Polarstern fedélzetén és a melletti tengeri jégenaz úgynevezett jégtáborban nagyszabású kutatóközpontokat hozott létre, amelyek a közös sarkvidéki éghajlati rendszer kulcsfontosságú elemeit szentelik.

Az expedíció vezetője, Markus Rex professzor fontos figyelmeztetéssel tért vissza az emberiség felé. - A tengeri jég haldoklik - figyelmeztetett.

„Ez a régió veszélyben van.Tanúi lehettünk annak, hogyan tűnik el a jég még azokon a területeken is, ahol több méter vastagságúnak kellett lennie, még az Északi-sarknál is - ez a jég már nincs meg ”- mondta az Alfred Wegener Intézet tudósa egy bremerhaveni sajtótájékoztatón. ...

Forrás

Nyáron a kutatók személyesen meg voltak róla győződvea globális felmelegedés jégre gyakorolt ​​drámai hatása a régióban, amelyet Marcus Rex misszióvezető szerint "a klímaváltozás epicentrumának" tartanak.

- A nyílt víz széles szakaszait láthattuk,majdnem a pólusig ér, jég veszi körül, amely hatalmas olvadás által létrehozott lyukakkal van tele ”- magyarázza Rex. Fő következtetése, amelyet mindenkinek hallania kell: "A sarkvidéki jég hatalmas sebességgel tűnik el." A kutatók megfigyeléseit megerősítették az amerikai műholdak képei, amelyek azt mutatják, hogy 2020-ban az északi-sarkvidéki tengeri jég elérte a második legalacsonyabb nyári minimumot 2012 óta.

A küldetésminták elemzése

A MOSAIC névre keresztelt Polarstern misszióösszesen 389 napot töltött a légkörre, az óceánra, a tengeri jégre és az ökoszisztémákra vonatkozó adatok gyűjtésével, hogy segítsen felmérni az éghajlatváltozásnak a régióra és a világra gyakorolt ​​hatását. A tengeri jégen végzett kutatások elvégzéséhez négy megfigyelő állomást telepítettek a hajó körül 40 km-es körzetben.

A kutatók vízmintákat gyűjtenek a jég alóla sarki éjszakán a növények és baktériumok planktonjának tanulmányozása és a tengeri ökoszisztéma extrém körülmények között történő jobb megértése érdekében. A 140 millió eurós (165 millió dolláros) expedíció több mint 1000 jégmintát is partra hozott.

Most, hogy az Északi-sarkvidéki Odüsszeia elérkezikVégül komoly munka kezdődik a minták és a terepen megszerzett vagy rögzített adatok elemzésével. Az elemzési folyamat akár két évet is igénybe vehet. A fő cél olyan modellek kidolgozása, amelyek megjósolják, hogy milyen kánikula, heves esőzés vagy vihar lesz 20, 50 vagy 100 év múlva.

„Klímamodellek felépítéséhez szükségünk vanhelyszíni megfigyelések ”- magyarázta Radians Kalmer, a Colorado Egyetem női kutatója, aki júniustól szeptemberig volt a Polarstern fedélzetén, az AFP-nek adott interjúban. A csapat drónokkal mérte meg a hőmérsékletet, a páratartalmat, a nyomást és a szélsebességet, hogy képet alkosson a régió viszonyairól, ami "nagyon hasznos lenne a pontos éghajlati modell létrehozásához" - mondta.

Missziós nehézségek

Attól a pillanattól kezdve, hogy a hajó elindult Tromsøból,Norvégia, 2019. szeptember 20-án a csapat hosszú hónapokig teljes sötétséget figyelt meg, hőmérséklet -39,5 Celsius-ig. Ezenkívül a misszió résztvevői körülbelül 20 jegesmedvére figyeltek fel. Elhanyagolható egy ilyen hatalmas kutatási terület és több éves megfigyelés miatt.

Tavasszal a misszió szinte megszakadt a járvány miattkoronavírus. A COVID-19 azonban csak rövid ideig szakította meg az expedíciót, de nem annak a ténynek köszönhető, hogy a résztvevők megbetegedtek. A korlátozások arra kényszerítették a hajót, hogy valamikor elhagyja a jeget, hogy a következő tudósváltásra indulhasson. Más hajók és repülőgépek állítólag közvetlenül a Polarsternbe vitték a résztvevőket, de a nemzetközi utazási korlátozások ezt az év elején és közepén szinte lehetetlenné tették.

Az expedíció során több százan20 ország kutatói töltöttek időt egy német hajó fedélzetén, amely jéggel haladt a szél útvonalán, lényegében a gleccsereken sodródva. Maga az utazás hatalmas logisztikai kihívást jelentett. Fontos megjegyezni a legénység etetésének problémáját is. Az első három hónap során a hajó rakománya 14 000 tojásból, 2000 liter tejből és 200 kg svédből állt.

A hajó séfje, Sven Schneider azonban kijelentette, hogy őnem becsülte alá a misszióban betöltött szerepének fontosságát. "Az én feladatom az volt, hogy fenntartsam 100 teljes sötétségben élő ember morálját" - mondta a Die Zeit német hetilapnak adott interjújában.

Milyen jövőt vár az Északi-sark az emberiség számára?

Az expedíció vezetője, Markus professzor a MOSAiC projektet hatalmas sikernek minősítette.

Kifejtette, hogy az adatok tömege és a mintákmost a kutatók tulajdonában lesz, pontos szimulációt fog létrehozni. A tudósok a jövőbeni klímaváltozás előrejelzésére használják, amely sokkal megbízhatóbb lesz.

Elmondása szerint a MOSAiC tudósainak sikerült bemutatniuk egy bonyolult óra belső működését.

„Megvizsgáltuk az összes elemet a különbözőigennek a sarkvidéki rendszernek a csavarjai. És most jobban megértjük az egész mozgalmat, mint valaha. És talán ezt a sarkvidéki rendszert számítógépes modellel is újrateremthetjük ”- mondta a BBC újságíróinak.

Az úszó jég alig 3,74 alatti területre vonult visszamillió négyzetméter km (1,44 millió négyzetkilométer). Ezt a minimumot csak 2012-ben sikerült megtörni, amikor a csomagolt jég területe 3,41 millió négyzetkilométerre zsugorodott.

A csökkenő tendencia az évtized során körülbelül 13%, átlagosan szeptemberre.

"Ez tükrözi az északi-sarkvidéki felmelegedést" - zárulRex professzor. "A jég eltűnik, és ha néhány évtized múlva jégmentes sarkvidékünk van, az komoly hatással lesz a világ éghajlatára."

Hogyan sikerült a küldetés?

Egy évig a Polarstern hajója volta történelem legnagyobb sarkvidéki kutatási expedíciójának központja, amely egy egész éves ciklust tölt el hatalmas sarkvidéki jég útvesztőjében. A kutatóhajó, az Alfred Wegener Intézet zászlóshajója, befejezte küldetését, és mind a német, mind a nemzetközi polárkutatás szimbólumává vált.

Eredetileg 1982-ben helyezték üzembeévben a Polarstern továbbra is az egyik legmodernebb és legsokoldalúbb sarkkutató hajó a világon. 1999 és 2001 között a hajót teljesen felújították, és mára a legújabb berendezésekkel és technológiával szerelték fel. 

Körülbelül 50 000 tengeri mérföldet tett meg évente,A Polarstern tudományos kutatásokat végzett, és feltöltötte az Alfred Wegener Intézet olyan kutatóállomásainak tartalékait is, mint a Neumayer Station III. Az Antarktiszon működő kutatóintézet egész évben üzemel. 2019-ig a Polarstern több mint 1,7 millió tengeri mérföldet tett meg, ami megközelítőleg 3,2 millió km.

CC engedély

Tandem Polarstern és a MOSAiC

Még a megbízható Polarsternnek és tapasztaltnak iscsapat, a MOSAiC expedíció komoly kihívást jelentett. Csak a különleges műszaki részleteknek köszönhetően válhatott ez a hajó egy ilyen nagyszabású expedíció központjává. A Polarstern nem csak a tömbjégzónában képes dolgozni – a legalább 3 m vastag tengeri jégen, amely több mint 2 éves növekedési és olvadási cikluson keresztül létezik. Kiterjedt jégmezők formájában elsősorban a sarkvidéki medencében figyelhető meg. Egyszerűen fogalmazva, több éves jég.

Duplafalú acéltörzsének és 20 000 lóerős teljesítményének köszönhetően a Polarstern döngöléssel könnyedén áttöri a vastag jégrétegeket is. 

Hosszú távú műveletekre felszerelvea sarkvidéki téli hőmérséklet –50 ° C-ig, a Polarstern is képes ellenállni a télnek a sarki tengerek jégében. A hajón belül azonban, ahol mintegy 100 kutató, technikus és a MOSAiC legénységének tagja dolgozik és él, egyáltalán nincs hideg.

A Polarsternnek is voltak különfélejárművek - helikopterek, motoros szánok, Pistenbullies stb. Ez lehetővé tette a kutatók számára, hogy adatokat mérjenek és gyűjtsenek nemcsak a központi obszervatóriumban, hanem egy távoli elosztott hálózatban is. A legmodernebb fedélzeti számítógépes rendszerek biztosították az összes összegyűjtött tudományos adat megbízható és rendszeres rögzítését, tárolását és továbbítását.

Olvassa el

Kutatás: A Föld ökológiája drámai módon megváltozott az elmúlt 70 évben

A tudósok megváltoztatták a napelem elemét és 125% -kal növelték annak hatékonyságát

A betegség 3. napján a legtöbb COVID-19 beteg elveszíti szaglásérzetét, és gyakran orrfolyástól szenved