Par kādu misiju mēs runājam?
Pirms 127 gadiem norvēģu pētnieks un pētnieks Fridtjofs Nansens devās ceļā
Misijas ideja bija atjaunot Norvēģijas polārpētnieka vēsturisko ceļojumu.
VārdsMOSAiC(Interdisciplinary Drifting Observatory for Arctic Climate Research) atspoguļo šīs ekspedīcijas sarežģītību un daudzveidību.
Faktiski MOSAiC ir pirmais gadsekspedīcija uz Arktikas centru, pētot reģiona klimata sistēmu. Projektu, kura kopējais budžets pārsniedz 140 miljonus eiro, izstrādāja starptautisks vadošo polāro pētījumu institūtu konsorcijs, kuru vadīja Alfrēda Vegenera institūts un Helmholca polāro un jūras pētījumu centrs (AWI).
Ko misija pētīja?
Polaršterns gadu pavadīja polārajos ziemeļos. Starp citu, lielāko daļu laika viņa dzinēji tika izslēgti. Rezultātā viņš varēja vienkārši dreifēt uz jūras ledus. Tas padarīja datu vākšanu precīzāku un pašu misiju ilgtspējīgāku.
Tātad, ko zinātnieki gribēja noskaidrot? Viņus uztrauca ne tikai Arktikas klimats, bet arī eksperti centās precīzi saprast, kā tas mainās.
Starptautiskie eksperti veica pētījumus 5 galvenajās interešu jomās. Studējis dažādās zinātniskās laboratorijāsatmosfēra, okeāns, jūras ledus Unekosistēma Arktika.
Atmosfēra
Sekas nekur citur uz mūsu planētasklimata pārmaiņas nav tik lielas un acīmredzamas kā Arktikā. Šo efektu izpratne ir mērījumu galvenais mērķis, kas tiks veikti MOSAiC ekspedīcijas laikā. Mērījumi tika veikti no ledus virsmas līdz stratosfēras augšējiem slāņiem 35 km augstumā.
Avots
Pētnieki ir pievērsuši īpašu uzmanībumaza mēroga lokālie procesi ledus un okeāna virsmā, arktisko mākoņu raksturojums. Un arī to, kā dažāda veida mākoņi ietekmē saules gaismu un izstaro savu termisko starojumu. Eksperti arī pētīja sniegputeni Arktikā: kā sniegs vispirms veidojas mākoņos un kā procesu ietekmē sīkas aerosola daļiņas un pilieni reģiona atmosfērā.
Ikreiz, kad mazsplaisa, liels daudzums siltuma un ūdens tvaiku dziļi iekļūst atmosfērā, to sildot. Pateicoties klimata pārmaiņām, šīs plaisas veidojas daudz biežāk. Turklāt ūdens tvaiki, kas izplūst caur plaisām, izraisa mākoņu veidošanos, kas savukārt dramatiski maina Arktikas termisko līdzsvaru. Tas, vai tiem ir sasilšanas vai dzesēšanas efekts, ir atkarīgs no attiecīgā mākoņa augstuma un īpašībām - to zinātnieki centās noskaidrot. Turklāt viņus interesēja, vai šie mākoņi galvenokārt sastāv no ledus kristāliem, vai, neskatoties uz zemo temperatūru Centrālajā Arktikā, šķidrā ūdens pilieni?
Okeāns
Pēdējo desmitgažu laikā pētniekivairākkārt pētījuši Ziemeļu Ledus okeānu un, piemēram, ūdens temperatūru vai straumes dažādos dziļumos. Tomēr šis pētnieciskais darbs galvenokārt sastāvēja no neregulāriem reģionu apmeklējumiem ar ledlaužiem vai īsiem izpētes lidojumiem vasaras mēnešos. Attiecīgi lielākā daļa datu tika savākti tikai dažu (vasaras) mēnešu laikā. MOSAiC ekspedīcijas laikā zinātnieki pirmo reizi varēja izsekot plašu fizisko parametru klāstu visa gada garumā, izmantojot izkliedētu tīklu, kas izveidots uz ledus gabala.
Viens no centrālajiem pētniecības uzdevumiem,ko piegādāja MOSAiC, lai labāk izprastu, kā attīstās jūras ledus. Okeanogrāfu darbs ir īpaši vērsts uz okeāna cirkulāciju ūdens augšējos slāņos. Proti, plašā okeāna straumju cirkulācijā, kas milzīgu daudzumu ūdens ved Arktikā un no tās.
Ledus
Klimata pārmaiņas pārveido Arktikujūras ledus. Šodien tas ir plānāks, jaunāks un vairāk pakļauts dreifēšanai nekā tradicionālais vairāku sezonu biezais ledus iepakojums. Bet ledus nav tikai skaidri redzama barjera starp okeānu un atmosfēru; tam ir arī liela ietekme uz dažādiem procesiem, kas notiek abos.
Turklāt jūras ledus mijiedarbojas ararktiskā ekosistēma un vielas, kuras ražo arktiskie organismi. Tie savukārt kontrolē bioģeoķīmiskos procesus visā reģiona sistēmā. Ņemot vērā šīs sarežģītās attiecības, rodas būtisks jautājums: ņemot vērā ledus izmaiņas, kā mainās klimats Arktikā un kā tas ietekmēs klimatu citās Zemes daļās?
Avots
Attiecīgi jūras ledus kā centrālaisArktikas klimata un ekosistēmas elements kļuva par vienu no galvenajām MOSAiC ekspedīcijas pētniecības jomām. Pirmo reizi pētniekiem bija iespēja nepārtraukti uzraudzīt ledus izmaiņas katrā sezonā.
Šeit ir galvenie zinātnieku uzdotie jautājumi
- Kad ledus izciļņus vai kanālus iesaiņo ledus formā? Kā okeāna straumes un vēji atmosfērā izraisa ledus novirzi?
- Kā mainās vietējās un reģionālās apmaiņasenerģija, mainot sniega un jūras ledus biezumu un īpašības? Kā izmaiņas attiecīgajās sezonās ietekmē kopējo gada bilanci? Un kā šie procesi un izmaiņas izskatās satelītos un modeļu pētījumos?
- Kādi pasākumi jāveic, lai labāksaprast jūras ledus stāvokli un galu galā labāk prognozēt? Šie pētījumi tieši apvieno okeanogrāfu secinājumus un, savukārt, kalpo par pamatu atmosfēras komandas veiktajiem pētījumiem.
Ekosistēma
Ziemeļu Ledus okeāna centrālā daļa -viens no ekstrēmākajiem biotopiem uz Zemes. Pilnīgas tumsas mēneši, mīnuss ūdens temperatūra un jūras ledus lielāko daļu gada ir viens no reģiona unikālajiem dabas apstākļiem. Lai gan no cilvēka viedokļa tie visi šķiet ekstrēmi, Ziemeļu Ledus okeānā dzīvo tūkstošiem sīku augu (mikroaļģu) un dzīvnieku sugu. Tie dzīvo jūras ledū vai ir piesaistīti tam ūdens kolonnā (planktonā), kā arī ūdeņos un jūras gultnē.
Lai gan pēdējās desmitgadēs ir sasniegtsievērojams progress Arktikas ekosistēmas izpētē, tās funkcionēšanas izpratne joprojām ir svarīgs MOSAiC zinātnieku ieguldījums. Visu gadu paraugu ņemšana un biologu eksperimentālais darbs ir ļāvis unikāli izprast visu pārtikas tīklu un tā dalībnieku nozīmi.
Lai labāk izprastu unikālo ekosistēmureģionā MOSAiC biologi ņēma ledus un ūdens paraugus, izmantojot plašu instrumentu klāstu. Ir veikti daudzi eksperimenti, lai pētītu pārtikas tīkla mijiedarbību un reakciju uz vides izmaiņām.
Izpratne par Arktikas ekosistēmu tagad irkritiska, jo Ziemeļu Ledus okeānā notiek dramatiskas vides izmaiņas, zaudējot vasaras jūras ledus un paaugstinoties ūdens temperatūrai. MOSAiC pētījumi ir pagrieziena punkts, veidojot Arktikas jūras bioloģisko pētījumu nākamās desmitgades. Turklāt rezultāti var virzīt sabiedrību pareizajā virzienā, pieņemot stratēģiskus lēmumus par klimata pārmaiņām.
Ko jūs uzzinājāt?
Uz RV Polarstern klāja un uz jūras ledus blakusviņš tā sauktajā ledus nometnē izveidoja liela mēroga pētījumu centrus, kas veltīti kopējās Arktikas klimata sistēmas galvenajiem aspektiem.
Ekspedīcijas vadītājs profesors Markuss Rekss ir atgriezies ar svarīgu brīdinājumu cilvēcei. "Jūras ledus mirst," viņš brīdināja.
“Šis reģions ir apdraudēts.Mēs varējām būt liecinieki tam, kā ledus pazūd pat apgabalos, kur tam vajadzēja būt vairāku metru biezam, pat pie paša Ziemeļpola - šī ledus vairs nav, ”preses konferences laikā Brēmerhavenā sacīja Alfrēda Vegenera institūta zinātnieks. ..
Avots
Vasarā par to personīgi pārliecinājās pētniekiglobālās sasilšanas dramatiskā ietekme uz ledus reģionā, kuru misijas vadītājs Markuss Rekss uzskata par "klimata pārmaiņu epicentru".
"Mēs redzējām plašu atklāta ūdens posmu,sasniedzot gandrīz stabu, ko ieskauj ledus, kas ir pilns ar caurumiem, kas radušies masveida kušanas laikā, ”skaidro Rekss. Viņa galvenais secinājums, kuru vajadzētu dzirdēt visiem: "Arktikas ledus pazūd milzīgā ātrumā." Pētnieku novērojumus apstiprināja ASV satelītu attēli, kas parādīja, ka Arktikas jūras ledus 2020. gadā sasniedza otro zemāko vasaras rekordu kopš 2012. gada.
Misijas paraugu analīze
Polarstern misija, kuras nosaukums ir MOSAIC,pavadīja 389 dienas, apkopojot datus par atmosfēru, okeānu, jūras ledu un ekosistēmām, lai palīdzētu novērtēt klimata pārmaiņu ietekmi uz reģionu un pasauli. Lai veiktu jūras ledus izpēti, ap kuģi līdz 40 km rādiusā tika uzstādīti četri novērošanas posteņi.
Pētnieki vāc ledus zemūdens parauguspolārajā naktī pētīt augu un baktēriju planktonu un labāk izprast, kā jūras ekosistēma darbojas ekstremālos apstākļos. Ekspedīcija 140 miljonu eiro (165 miljonu ASV dolāru) vērtībā krastā noveda arī vairāk nekā 1000 ledus paraugus.
Tagad, kad tuvojas Arktikas OdisejaGalu galā sāksies nopietns darbs pie paraugu un laukā iegūto vai reģistrēto datu analīzes. Analīzes process ilgs līdz diviem gadiem. Galvenais mērķis ir izstrādāt modeļus, kas paredz, kādi karstuma viļņi, stipras lietavas vai vētras būs pēc 20, 50 vai 100 gadiem.
“Lai izveidotu klimata modeļus, mums tas ir nepieciešamsnovērošana uz vietas, ”intervijā AFP skaidroja Kolorādo universitātes pētniece sieviete Radians Kalmere, kura no jūnija līdz septembrim atradās uz Polarstern klāja. Komanda izmantoja dronus, lai izmērītu temperatūru, mitrumu, spiedienu un vēja ātrumu, lai izveidotu priekšstatu par apstākļiem reģionā, kas būtu "ļoti noderīgi, lai izveidotu precīzu klimata modeli", viņa sacīja.
Misijas grūtības
Kopš brīža, kad kuģis atiet no Trumses,Norvēģijā, 2019. gada 20. septembrī, komanda novēroja ilgus pilnīgas tumsas mēnešus ar zemu temperatūru līdz -39,5 Celsija. Turklāt misijas dalībnieki pamanīja apmēram 20 polārlāčus. Nenozīmīgs tik plašam pētījumu laukumam un gadu novērojumiem.
Pavasarī misija pandēmijas dēļ gandrīz tika pārtrauktakoronavīruss. Tomēr COVID-19 tikai īsi pārtrauca ekspedīciju, bet ne tāpēc, ka dalībnieki saslima. Ierobežojumi piespieda kuģi kādā brīdī atstāt ledu, lai dotos nākamajā zinātnieku maiņā. Paredzēts, ka citi kuģi un lidmašīnas nogādās dalībniekus tieši uz Polarstern, taču starptautiskie ceļošanas ierobežojumi to padarīja gandrīz neiespējamu šī gada sākumā un vidū.
Ekspedīcijas laikā vairāki simtipētnieki no 20 valstīm pavadīja laiku uz Vācijas kuģa, kas ar ledu pārvietojās pa vēja ceļu, būtībā dreifējot pa ledājiem. Pats brauciens bija milzīgs loģistikas izaicinājums. Ir svarīgi atzīmēt arī apkalpes barošanas problēmu. Pirmajos trīs mēnešos kuģa krava sastāvēja no 14 000 olu, 2000 litru piena un 200 kg zālaugu.
Tomēr kuģa šefpavārs Svens Šneiders paziņoja, ka viņšnenovērtēja par zemu savas lomas nozīmi misijā. "Mans uzdevums bija saglabāt morāli 100 cilvēkiem, kas dzīvo pilnīgā tumsā," viņš teica intervijā vācu nedēļas izdevumam Die Zeit.
Kādu nākotni cilvēcei sagaida Arktika?
Ekspedīcijas vadītājs profesors Markus MOSAiC projektu raksturoja kā milzīgu panākumu.
Viņš paskaidroja, ka datu un paraugu masatagad pieder pētniekiem, izveidos precīzu simulāciju. Zinātnieki to izmanto, lai prognozētu klimata pārmaiņas nākotnē, kas būs daudz uzticamākas.
Pēc viņa teiktā, MOSAiC zinātniekiem izdevās parādīt sarežģītā pulksteņa iekšējo darbību.
“Mēs esam izskatījuši visus elementus līdz dažādiemšīs arktiskās sistēmas skrūves. Un tagad mēs saprotam visu kustību labāk nekā jebkad agrāk. Un varbūt mēs varam atjaunot šo Arktikas sistēmu pēc datora modeļa, ”viņš teica BBC reportieriem.
Peldošais ledus atkāpās uz teritoriju, kas bija nedaudz zem 3,74miljons kv. km (1,44 miljoni kv. jūdzes). Vienīgais gadījums, kad šis minimums tika pārkāpts, bija 2012. gadā, kad ledus iepakojuma platība tika samazināta līdz 3,41 miljonam kvadrātkilometru.
Desmit gadu laikā samazināšanās tendence ir aptuveni 13%, vidēji septembrī.
"Tas atspoguļo sasilšanu Arktikā," secinātsProfesors Rekss. "Ledus pazūd, un, ja pēc dažām desmitgadēm mums būs bez ledus Arktika, tas nopietni ietekmēs klimatu visā pasaulē."
Kā norisinājās misija?
Vienu gadu Polarstern kuģis bijavēsturē lielākās Arktikas izpētes ekspedīcijas centrs, kas visa gada ciklu pavadīja masveida Arktikas ledus labirintā. Pētniecības kuģis, Alfrēda Vegenera institūta flagmanis, ir pabeidzis savu misiju un kļuvis gan par vācu, gan starptautisko polāro pētījumu simbolu.
Sākotnēji tika nodots ekspluatācijā 1982. gadāgadā Polarstern joprojām ir viens no modernākajiem un daudzpusīgākajiem polārpētniecības kuģiem pasaulē. Laikā no 1999. līdz 2001. gadam kuģis tika pilnībā atjaunots, un tagad tas ir aprīkots ar jaunāko aprīkojumu un tehnoloģijām.
Gadā nobraucis apmēram 50 000 jūras jūdzes,Polarstern veica zinātniskos pētījumus un arī atjaunoja pētījumu stacijas Alfrēda Vegenera institūtā, piemēram, Neumayer III staciju. Tas ir pētniecības institūts Antarktīdā, kas tiek apkalpots visu gadu. Līdz 2019. gadam Polarstern veica vairāk nekā 1,7 miljonus jūras jūdžu, kas ir aptuveni 3,2 miljoni km.
CC licence
Tandēma Polarstern un MOSAiC
Pat uzticamajam Polarstern un tā pieredzējušajamkomanda, MOSAiC ekspedīcija bija nopietns izaicinājums. Tikai pateicoties īpašām tehniskām detaļām, šis kuģis varēja kļūt par tik liela mēroga misijas ekspedīcijas centru. Polarstern ir spējīgs darboties ne tikai sastinguma ledus zonā - jūras ledus vismaz 3 m biezumā, kas pastāv jau vairāk nekā 2 gada augšanas un kušanas ciklus. Plašu ledus lauku veidā tas novērojams galvenokārt Arktikas baseinā. Vienkārši sakot, vairāku gadu ledus.
Ar dubultsienu tērauda korpusu un 20 000 zirgspēku jaudu Polarstern, taranējot, viegli izlaužas arī cauri biezām ledus kārtām.
Aprīkots ilgtermiņa operācijāmziemas arktiskajā temperatūrā līdz –50 ° C Polarstern ziemu var izturēt arī polāro jūru ledus apstākļos. Tomēr kuģa iekšpusē, kur strādā un dzīvo apmēram 100 pētnieku, tehniķu un MOSAiC apkalpes locekļu, tas nebūt nav auksts.
Arī Polarstern bija dažāditransportlīdzekļi - helikopteri, sniega motocikli, Pistenbullies utt. Tas ļāva pētniekiem mērīt un apkopot datus ne tikai centrālajā observatorijā, bet arī attālā izplatītā tīklā. Mūsdienīgas borta datorsistēmas nodrošināja visu savākto zinātnisko datu uzticamu un regulāru reģistrēšanu, glabāšanu un pārsūtīšanu.
Lasīt arī
Pētījumi: Zemes ekoloģija pēdējo 70 gadu laikā ir dramatiski mainījusies
Zinātnieki ir mainījuši saules baterijas struktūru un palielinājuši tās efektivitāti par 125%
Slimības 3. dienā lielākajai daļai COVID-19 pacientu zūd oža un bieži cieš no iesnas