Complex research in the 44th cruise of RV Akademik Boris Petrov

Full Text

В ходе 44-го рейса НИС «Академик Борис Петров» (5–30 октября 2018 г.) были выполнены комплексные исследования в Балтийском море и проливе Скагеррак (рисунок) по программе мониторинга пространственно-временных изменений экосистемы Балтийского моря, работы по проблеме затопленного химического оружия (ХО) в рамках международного проекта DAIMON, а также внедрение усовершенствованных методов измерений структуры и динамики вод, включая тонкий придонный слой. Портом выхода и захода судна являлся г. Калининград.

 

Рис. Схема работ в 44-м рейсе НИС «Академик Борис Петров»:

1 — ИЭЗ; 2 — CTD-профилирование на ходу судна; 3 — геоакустические профили; 4 — станции; 5 — донные станции.

 

Гидрофизические работы включали в себя постановку в районах затопления ХО в проливе Скагеррак и в Борнхольмской впадине двух долговременных донных станций с измерителями течений Aanderaa RCM9, подготовленных по проекту DAIMON. Определение детальной структуры водной толщи от поверхности до дна проводилось на протяженных разрезах (рисунок) по трассе затоков североморских вод (всего 378 зондирований) и на 12-ти опорных станциях. Работа на разрезах выполнялась на непрерывном ходу судна по новой методике, разработанной в АО ИО РАН с использованием Sea&Sun CTD-48Mc, направившей в рейс своих представителей. Работы на опорных станциях носили комплексный характер. Отбор проб воды системой «Розетта» сопровождался измерениями мультипараметрическим зондом Idronaut 316 и акустическим профилированием скорости течений прибором RDI ADCP Workhorse, предоставленным АтлантНИРО, также направившим в рейс своего представителя.

Кроме освоения новой техники измерений на разрезах, в рейсе были успешно испытаны инклинометрические измерители течений, разработанные и изготовленные в АО ИО РАН. Эти недорогие и простые в эксплуатации приборы предназначены для исследования временной изменчивости и пространственной структуры течений в тонком придонном слое, недоступном для большинства стандартных самописцев и профилографов течений. Успешные испытания выполнены как в условиях прогнозируемых минимальных скоростей течений (менее 5 см/с), так и в условиях быстрого плотностного течения в затоковом русле в направлении Готландской впадины, усилившегося в период развития шторма до 45 см/с.

Геоакустические работы включали в себя площадную съемку гидролокатором бокового обзора (ГЛБО) Teledyne Benthos C3D на акустических полигонах (рисунок) и эхолотные промеры Simrad EA400SP на полигонах и попутных галсах. Всего было выполнено 425 км непрерывной съемки ГЛБО и 663 км эхолотного профилирования.

Целью геологических работ были отбор проб поверхностных осадков с помощью дночерпателя Ван-Вина (44 пробы) для интерпретации сонарных данных и отбор колонок донных отложений с помощью геологической трубки большого диаметра (1 колонка) и герметичной грунтовой трубки системы Ниемисто (10 колонок) для дальнейшего изучения палеоклиматических и седиментационных условий в бассейнах Балтийского моря, в том числе под влиянием затоков североморских вод и атмосферной циркуляции над северо-восточной Атлантикой.

Гидробиологические работы включали отбор проб фито-, зоо- и ихтиопланктона, макро- и мейобентоса, а также воды для определения содержания форм азота, фосфора и кремния. Пробы воды на гидрохимию и фитопланктон отбирали на заданных горизонтах 5- или 10-литровыми батометрами Нискина, установленными в гидрологическом комплексе Hydrobios MWS 12 Slimline. Пробы бентоса отбирали дночерпателем Ван-Вина (63 пробы макрозообентоса и 35 проб мейобентоса), зоопланктона — сетью WP-2 (32 пробы), ихтиопланктона — сетью ИКС-80 (11 проб).

Предварительные результаты

По результатам профилирования водной толщи получены данные о структуре вод в Арконской и Борнхольмской впадинах, свидетельствующие об обновлении придонной воды в результате произошедшего в начале октября 2018 г., т. е. накануне рейса, затока североморских вод. Событие затока определено на сети немецких мониторинговых станций MARNET. Наши данные содержат первую информацию о еще не завершившемся на момент измерений вторжении соленых плотных вод. Насыщение кислородом воды в придонном слое Борнхольмской впадины увеличилось до 45% по сравнению с 1% в октябре 2017 г. (36-й рейс НИС «Академик Николай Страхов»). Придонная соленость за этот же период увеличилась с 17.90 епс до 19.09 епс, температура — с 6.9°C до 13°C. Полученные значения температуры и солености затоковой воды в Борнхольмской впадине близки к значениям, полученным в центральной части Арконской впадины. Можно надеяться, что оперативные данные об изменении структуры вод в начальный период затока будут дополнены данными о течениях после подъема выставленной в центре Борнхольмской впадины донной станции.

По результатам съемки ГЛБО в южной части Готландской впадины были уточнены границы распространения алеврито-пелитовых донных отложений, обнаружены следы ледовой экзарации и получены новые данные о форме и особенности распространения покмарков. В восточной части пролива Скагеррак в районе свалки с ХО выявлены крупные покмарки овальной и вытянутой формы и многочисленные газовые сипы. В непосредственной близости от судна с ХО отмечено интенсивное воздействие донного траления.

На юго-восточном склоне Готландской впадины была отобрана колонка донных осадков длиной около 4 м. Осадочный разрез представлен пелитовыми и глинистыми илами (предположительно литориновыми) с высоким разрешением. Сообщества бентосных фораминифер в осадках характеризуются низким биоразнообразием. Два вида карбонатных фораминифер (Elphidium excavatum и Elphidium incertum) являются доминирующими. Дальнейшие исследования позволят реконструировать изменения условий седиментации в Балтике под влиянием меняющегося в голоцене климата и затоков североморских вод.

Состав и структура макрозообентоса характеризуют комплекс факторов среды на дне и в придонном горизонте, позволяя судить, в частности, о степени гипоксийности или об анаэробности придонных вод. В Гданьской впадине макробентос глубже 80 м не был найден, отмечено присутствие сероводорода, что свидетельствует о длительном застое придонных вод и анаэробных условиях. Аналогичная ситуация была отмечена в Борнхольмской впадине, где живые организмы в пробах не обнаружены глубже 70 м, присутствовало сероводородное заражение. На глубинах 60–70 м здесь найдены еще не разрушившиеся мертвые раковины моллюска Arctica islandica, толерантного к низкому содержанию кислорода и кратковременной аноксии, что свидетельствует о недавнем наступлении анаэробных или близких к ним условий. На южном склоне Готландской впадины (глубина 120 м) бентосные организмы также не обнаружены, хотя еще в июле 2018 г. в этом районе мы отмечали приапулид Halicryptus spinulosus, способных обитать при очень низком содержании растворенного кислорода, и мейобентосных животных. Таким образом, наблюдается обеднение глубоководных сообществ в Южной Балтике в связи с развивающимся дефицитом кислорода.

Источник финансирования. Гидрофизические и гидробиологические работы выполнены в рамках госзадания ИО РАН (тема № 0149-2019-0013); геоакустические работы — в иностранных водах в рамках госзадания ИО РАН (тема № 0149-2019-0013), в российских водах — при поддержке проекта R#64 BalticRim Программы Interreg Baltic Sea Region; измерение течений с помощью инклинометров в придонном слое воды — при поддержке проекта РФФИ № 18-05-80031; исследование свалки с химическим оружием — в рамках договора № 1/УТЧ/2017; отбор колонок донных осадков и их геологическое описание — при поддержке проекта РНФ № 18-77-10016; предварительный анализ геологических данных — при поддержке проекта РНФ № 14-50-00095; измерение течений в водной толще — в рамках договора № 68/2018.

About the authors

A. V. Krek

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

V. T. Paka

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

E. V. Krek

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

E. E. Ezhova

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

D. V. Dorokhov

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. A. Kondrashov

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

E. S. Bubnova

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

E. P. Ponomarenko

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

L. D. Bashirova

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

M. V. Kapustina

Shirshov institute of oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: elenka_krek@mail.ru
Russian Federation, Moscow

Supplementary files