Apie kokią misiją mes kalbame?
Prieš 127 metus iškeliavo norvegų tyrinėtojas ir tyrinėtojas Fridtjofas Nansenas
Misijos idėja buvo atkurti istorinę Norvegijos tyrinėtojo kelionę.
vardasMOSAiC(Tarpdisciplininė Arkties klimato tyrimų observatorija) atspindi šios ekspedicijos sudėtingumą ir įvairovę.
Iš tikrųjų „MOSAiC“ yra pirmas visus metusekspedicija į centrinę Arkties regioną, tirianti regiono klimato sistemą. Projektą, kurio bendras biudžetas viršija 140 milijonų eurų, sukūrė tarptautinis pirmaujančių poliarinių tyrimų institutų konsorciumas, vadovaujamas Alfredo Wegenerio instituto ir Helmholtzo poliarinių ir jūrinių tyrimų centro (AWI).
Ką tyrinėjo misija?
Polarsternas metus praleido poliarinėje šiaurėje. Beje, dažniausiai šį laiką jo varikliai buvo išjungti. Todėl jis galėjo tiesiog dreifuoti ant jūros ledo. Tai padėjo tiksliau rinkti duomenis, o pati misija buvo tvaresnė.
Taigi, ką mokslininkai norėjo išsiaiškinti? Jiems rūpėjo ne tik Arkties klimatas, ekspertai siekė tiksliai suprasti, kaip jis kinta.
Tarptautiniai ekspertai atliko tyrimus 5 pagrindinėse interesų srityse. Mokėsi įvairiose mokslinėse laboratorijoseatmosfera, vandenynas, jūros ledas Irekosistema Arktika.
Atmosfera
Pasekmės niekur kitur mūsų planetojeklimato pokyčiai nėra tokie dideli ir akivaizdūs kaip Arktyje. Šių efektų supratimas yra pagrindinis matavimų, kurie bus atliekami MOSAiC ekspedicijos metu, tikslas. Matavimai buvo atlikti nuo ledo paviršiaus iki viršutinių stratosferos sluoksnių 35 km aukštyje.
Šaltinis
Tyrėjai ypatingą dėmesį skyrėnedidelio masto lokalūs procesai ledo ir vandenyno paviršiuje, arktinių debesų ypatybės. Taip pat kaip skirtingų tipų debesys veikia saulės šviesą ir skleidžia savo šiluminę spinduliuotę. Ekspertai taip pat tyrė sniegą Arktyje: kaip sniegas pirmiausia susidaro debesyse ir kaip procesą veikia mažytės aerozolio dalelės ir lašeliai regiono atmosferoje.
Kai tik mažasįtrūkimas, didelis šilumos ir vandens garų kiekis prasiskverbia giliai į atmosferą, ją kaitindamas. Dėl klimato pokyčių šie įtrūkimai formuojasi daug dažniau. Be to, pro įtrūkimus išbėgęs vandens garas sukelia debesų susidarymą, o tai savo ruožtu dramatiškai keičia Arkties šiluminę pusiausvyrą. Ar jie turi šildantį, ar vėsinantį poveikį, priklauso nuo atitinkamo debesies aukščio ir savybių - tai mokslininkai bandė išsiaiškinti. Be to, juos domino, ar šie debesys daugiausia susideda iš ledo kristalų, ar, nepaisant žemos temperatūros Centrinėje Arkties dalyje, skysto vandens lašelių?
Vandenynas
Per pastaruosius kelis dešimtmečius tyrinėtojaine kartą tyrinėjo Arkties vandenyną ir, pavyzdžiui, vandens temperatūrą ar sroves skirtinguose gyliuose. Tačiau šį tiriamąjį darbą daugiausia sudarė retkarčiais apsilankymai regionuose ledlaužiais arba trumpi tiriamieji skrydžiai vasaros mėnesiais. Atitinkamai, didžioji dalis duomenų buvo surinkta vos per kelis (vasaros) mėnesius. MOSAiC ekspedicijos metu mokslininkai pirmą kartą galėjo stebėti įvairius fizinius parametrus ištisus metus, naudodamiesi paskirstytu tinklu, sukurtu ant ledo lyvos.
Viena iš pagrindinių mokslinių tyrimų užduočių,kurį pateikė MOSAiC, siekiant geriau suprasti, kaip vystosi jūros ledas. Okeanografų darbas buvo ypač sutelktas į vandenyno cirkuliaciją viršutiniuose vandens sluoksniuose. Būtent dėl didelio masto vandenynų srovių, pernešančių didžiulį kiekį vandens į Arktį ir iš jos, cirkuliacijos.
Ledas
Klimato kaita keičia Arktįjūros ledas. Šiandien jis yra plonesnis, jaunesnis ir labiau linkęs dreifuoti nei tradicinis kelių sezonų kelių sezonų ledinis ledas. Tačiau ledas nėra tik gerai matoma kliūtis tarp vandenyno ir atmosferos; ji taip pat turi didelę įtaką įvairiems abiejuose vykstantiems procesams.
Be to, jūros ledas sąveikauja suarktinė ekosistema ir medžiagos, kurias gamina arktiniai organizmai. Savo ruožtu jie kontroliuoja biogeocheminius procesus visame regione. Atsižvelgiant į šiuos sudėtingus santykius, kyla gyvybiškai svarbus klausimas: atsižvelgiant į ledo pokyčius, kaip keičiasi klimatas Arktyje ir kaip tai paveiks klimatą kitose Žemės vietose?
Šaltinis
Atitinkamai jūros ledas kaip centrinisArkties klimato ir ekosistemos elementas tapo viena pagrindinių MOSAiC ekspedicijos tyrimų sričių. Pirmą kartą mokslininkai turėjo galimybę nuolat stebėti ledo pokyčius kiekvieno sezono metu.
Čia yra pagrindiniai mokslininkų užduoti klausimai
- Kada ledo keteros ar kanalai yra ledo formos? Kaip vandenyno srovės ir vėjai atmosferoje sukelia ledo dreifą?
- Kaip keičiasi vietiniai ir regioniniai mainaienergijos keičiant sniego ir jūros ledo storį ir savybes? Kaip atitinkamų sezonų pokyčiai veikia bendrą metinį balansą? Kaip šie procesai ir pokyčiai atrodo palydovuose ir atliekant modelinius tyrimus?
- Kokių veiksmų reikia imtis, kad būtų geriausuprasti jūros ledo būklę ir galiausiai geriau nuspėti? Šie tyrimai tiesiogiai sujungia okeanografų išvadas ir, savo ruožtu, yra pagrindas atmosferos komandos atliekamiems tyrimams.
Ekosistema
Centrinė Arkties vandenyno dalis -viena ekstremaliausių buveinių Žemėje. Mėnesiai visiškos tamsos, minusinė vandens temperatūra ir didžiąją metų dalį jūros ledas yra viena iš daugelio unikalių regiono gamtos sąlygų. Nors iš žmogaus perspektyvos jie visi atrodo ekstremalūs, Arkties vandenyne gyvena tūkstančiai mažyčių augalų (mikrodumblių) ir gyvūnų rūšių. Jie gyvena vandens storymėje (planktone), taip pat vandenyse ir jūros dugne jūros ledo viduje arba prie jo prisitvirtinę.
Nors per pastaruosius dešimtmečius buvo pasiektareikšminga pažanga tiriant Arkties ekosistemą, jos funkcionavimo supratimas tebėra svarbus MOSAiC mokslininkų indėlis. Visus metus atliekami mėginių ėmimai ir eksperimentiniai biologų darbai leido unikaliai suprasti visą maisto tinklą ir jo narių svarbą.
Norėdami geriau suprasti unikalią ekosistemąregione MOSAiC biologai paėmė ledo ir vandens mėginius naudodami įvairius instrumentus. Buvo atlikta daug eksperimentų, siekiant ištirti maisto tinklo sąveiką ir reakciją į aplinkos pokyčius.
Suprasti Arkties ekosistemą dabar yrakritinis, nes Arkties vandenyne vyksta dramatiški aplinkos pokyčiai, nes prarandamas vasaros jūros ledas ir kyla vandens temperatūra. MOSAiC tyrimai yra svarbus etapas formuojant ateinančius Arkties jūrų biologinių tyrimų dešimtmečius. Be to, rezultatai gali nukreipti visuomenę teisinga linkme priimant strateginius sprendimus dėl klimato kaitos.
Ką sužinojai?
RV Polarstern laive ir ant jūros ledo šaliajis vadinamojoje ledo stovykloje sukūrė didelio masto tyrimų centrus, skirtus pagrindiniams bendros Arkties klimato sistemos aspektams.
Ekspedicijos vadovas profesorius Markusas Rexas grįžo su svarbiu perspėjimu žmonijai. - Jūros ledas miršta, - perspėjo jis.
„Šiam regionui gresia pavojus.Mes galėjome būti liudininkai, kaip ledas išnyksta net tose vietose, kur jis turėjo būti kelių metrų storio, net pačiame Šiaurės ašigalyje - šio ledo nebėra “, - per spaudos konferenciją Bremerhavene sakė Alfredo Wegenerio instituto mokslininkas. ...
Šaltinis
Vasarą tyrėjai tuo buvo asmeniškai įsitikinędramatiškas visuotinio atšilimo poveikis ledui regione, kuris misijos lyderio Marcuso Rexo teigimu laikomas „klimato kaitos epicentru“.
„Matėme plačius atviro vandens ruožus,siekiantis beveik iki stulpo, apsuptas ledo, kuris buvo išmargintas skylėmis, atsiradusiomis dėl masinio tirpimo “, - aiškina Rexas. Pagrindinė jo išvada, kurią turėtų išgirsti visi: „Arkties ledas nyksta didžiuliu greičiu“. Tyrėjų pastebėjimus patvirtino vaizdai iš JAV palydovų, rodantys, kad 2020 m. Arkties jūros ledas pasiekė antrą žemiausią vasaros minimumą nuo 2012 m.
Misijos pavyzdžių analizė
„Polarster“ misija, pavadinta „MOSAIC“,iš viso praleido 389 dienas, rinkdamas duomenis apie atmosferą, vandenyną, jūros ledą ir ekosistemas, kad padėtų įvertinti klimato kaitos poveikį regionui ir pasauliui. Norėdami atlikti jūros ledo tyrimus, aplink laivą iki 40 km spinduliu buvo įrengti keturi stebėjimo postai.
Tyrėjai renka vandens mėginius iš po ledopoliarinę naktį ištirti augalų ir bakterijų planktoną ir geriau suprasti, kaip jūrų ekosistema veikia ekstremaliomis sąlygomis. 140 milijonų eurų (165 milijonų dolerių) ekspedicija taip pat į krantą išnešė per 1000 ledo mėginių.
Dabar, kai artėja Arkties odisėjaGalų gale prasidės rimtas darbas, analizuojant mėginius ir duomenis, gautus ar užfiksuotus lauke. Analizės procesas truks iki dvejų metų. Pagrindinis tikslas yra sukurti modelius, kurie numato, kokios šilumos bangos, stiprios liūtys ar audros bus po 20, 50 ar 100 metų.
„Norėdami sukurti klimato modelius, turimestebėjimas vietoje “, - interviu AFP paaiškino Kolorado universiteto tyrėja moteris Radians Kalmer, birželio – rugsėjo mėnesiais buvusi„ Polarstern “laive. Komanda naudojo bepiločius orlaivius, kad matuotų temperatūrą, drėgmę, slėgį ir vėjo greitį, kad susidarytų regiono sąlygų vaizdas, kuris būtų „labai naudingas kuriant tikslų klimato modelį“, - sakė ji.
Misijos sunkumai
Nuo to momento, kai laivas išplaukė iš Trumsės,2019 m. Rugsėjo 20 d. Norvegijoje komanda stebėjo ilgus visiškos tamsos mėnesius, kurio temperatūra siekė –39,5 Celsijaus. Be to, misijos dalyviai pastebėjo apie 20 baltųjų lokių. Nežymi tokia didžiulė tyrimų sritis ir stebėjimo metai.
Pavasarį misija buvo beveik sutrikdyta dėl pandemijoskoronavirusas. Tačiau COVID-19 tik trumpam nutraukė ekspediciją, bet ne dėl to, kad dalyviai susirgo. Apribojimai privertė laivą tam tikru metu palikti ledą, kad galėtų eiti į kitą mokslininkų pamainą. Kiti laivai ir orlaiviai turėjo nuvežti dalyvius tiesiai į Polarstern, tačiau dėl tarptautinių kelionių apribojimų tai buvo beveik neįmanoma šių metų pradžioje ir viduryje.
Ekspedicijos metu keli šimtaityrėjai iš 20 šalių praleido laive vokiečių laive, kuris su ledu keliavo vėjo keliu, iš esmės dreifuodamas ledynais. Pati kelionė buvo didžiulis logistinis iššūkis. Taip pat svarbu atkreipti dėmesį į įgulos maitinimo problemą. Per pirmuosius tris mėnesius laivo krovinį sudarė 14 000 kiaušinių, 2000 litrų pieno ir 200 kg šlakelio.
Tačiau laivo šefas Svenas Schneideris pareiškė, kad jisnenuvertino savo vaidmens svarbos misijoje. „Mano darbas buvo išlaikyti 100 žmonių, gyvenančių visiškoje tamsoje, moralę“, - sakė jis interviu vokiečių savaitraščiui „Die Zeit“.
Kokią Arkties ateitį laukia žmonija?
Ekspedicijos vadovas profesorius Markus MOSAiC projektą apibūdino kaip didžiulę sėkmę.
Jis paaiškino, kad duomenų masė ir pavyzdžiaidabar priklauso tyrėjams, bus sukurta tiksli simuliacija. Mokslininkai ją naudoja prognozuodami būsimas klimato pokyčius, kurie bus daug patikimesni.
Pasak jo, MOSAiC mokslininkams pavyko parodyti vidinį įmantraus laikrodžio veikimą.
„Mes apžvelgėme visus elementus iki įvairiųšios arktinės sistemos varžtai. Ir dabar mes suprantame visą judėjimą geriau nei bet kada anksčiau. Ir galbūt mes galime atkurti šią Arkties sistemą kompiuteriniu modeliu “, - sakė jis BBC žurnalistams.
Plaukiojantis ledas pasitraukė į šiek tiek mažiau nei 3,74 plotąmilijonų kv. km (1,44 mln. kv. mylių). Vienintelis kartas, kai šis minimumas buvo pažeistas, buvo 2012 m., Kai ledo pakuočių plotas buvo sumažintas iki 3,41 milijono kvadratinių kilometrų.
Mažėjimo tendencija yra apie 13% per dešimtmetį, vidutiniškai rugsėjo mėn.
"Tai atspindi atšilimą Arktyje", - daro išvadąProfesorius Reksas. "Ledas nyksta, ir jei po kelių dešimtmečių turėsime ledo neturinčią Arktį, tai turės rimtą poveikį pasaulio klimatui".
Kaip sekėsi misija?
Vienus metus „Polarstern“ laivas buvodidžiausios Arkties tyrimų ekspedicijos istorijoje centras, visą metų ciklą praleidęs didžiulio Arkties ledo labirinte. Tyrimų laivas, Alfredo Wegenerio instituto flagmanas, baigė savo misiją ir tapo tiek Vokietijos, tiek tarptautinių poliarinių tyrimų simboliu.
Iš pradžių pradėtas eksploatuoti 1982 mmetų „Polarstern“ išlieka vienu moderniausių ir universaliausių poliarinių tyrimų laivų pasaulyje. 1999–2001 m. laivas buvo visiškai atnaujintas, dabar jame įrengta naujausia įranga ir technologijos.
Per metus nuvažiavęs apie 50 000 jūrmylių,„Polarstern“ atliko mokslinius tyrimus ir taip pat papildė Alfredo Wegenerio instituto tyrimų stočių, tokių kaip Neumayer III stotis, atsargas. Tai mokslinių tyrimų institutas Antarktidoje, aptarnaujamas ištisus metus. Iki 2019 m. „Polarstern“ įveikė daugiau nei 1,7 mln. Jūrmylių, tai yra maždaug 3,2 mln. Km.
CC licencija
„Tandem Polarstern“ ir „MOSAiC“
Net ir patikimam Polarstern ir jo patyrusiamkomanda, MOSAiC ekspedicija metė rimtą iššūkį. Tik ypatingų techninių detalių dėka šis laivas galėjo tapti tokios plataus masto misijos ekspedicijos centru. „Polarstern“ gali veikti ne tik paketinio ledo zonoje – mažiausiai 3 m storio jūros ledo, kuris egzistavo daugiau nei 2 metinius augimo ir tirpimo ciklus. Didelių ledo laukų pavidalu jis stebimas daugiausia Arkties baseine. Paprasčiau tariant, daugiametis ledas.
Dvigubų sienelių plieninis korpusas ir 20 000 arklio galių „Polarstern“ taip pat lengvai prasibrauna per storus ledo sluoksnius taranuodamas.
Įrengtas ilgalaikėms operacijomsarktinei žiemos temperatūrai esant –50 ° C, „Polarstern“ taip pat gali atlaikyti žiemą poliarinių jūrų lede. Tačiau laivo viduje, kur dirba ir gyvena apie 100 tyrinėtojų, technikų ir MOSAiC įgulos narių, visiškai nėra šalta.
Taip pat „Polarstern“ turėjo įvairiųtransporto priemonės - sraigtasparniai, sniego motociklai, „Pistenbullies“ ir kt. Tai leido tyrėjams matuoti ir rinkti duomenis ne tik centrinėje observatorijoje, bet ir nuotoliniame paskirstytame tinkle. Moderniausios borto kompiuterinės sistemos užtikrino patikimą ir reguliarų visų surinktų mokslinių duomenų registravimą, saugojimą ir perdavimą.
Taip pat skaitykite
Tyrimai: Žemės ekologija per pastaruosius 70 metų labai pasikeitė
Mokslininkai pakeitė saulės baterijos struktūrą ir padidino jos efektyvumą 125%
3 ligos dieną dauguma COVID-19 pacientų praranda kvapo pojūtį ir dažnai kenčia nuo slogos