Новости
4 марта 2024
Как изменение климата влияет на характеристики морского льда, выясняют карельские ученые

Гидрологи и математики Карельского научного центра РАН разработали численную модель вод, льда и экосистем Белого моря. Она позволяет рассматривать различные сценарии трансформации ледового режима под воздействием изменения климата. Модель воспроизводит физические и биохимические процессы во льду, учитывает их многолетнюю динамику и помогает прогнозировать время образования и разрушения льда. Эта информация важна для судоходства, предотвращения загрязнения моря и повышения эффективности использования водных ресурсов.
В последние десятилетия на Белом море лед образуется на неделю позже, а весной начинает разрушаться на неделю раньше. Такие выводы ученые делают благодаря сравнению современных спутниковых снимков с данными 60-70 годов прошлого века. Между тем, зимний режим Белого моря изучен недостаточно, а его понимание, безусловно, важно для эффективного использования водных ресурсов.

Чтобы оценить, как изменяются свойства морского льда в зависимости от внешних условий среды, ученые Карельского научного центра РАН разработали численную модель вод, льда и экосистем Белого моря. Исследование поддержано грантом РНФ № 22-27-20014 и Фондом венчурных инвестиций Республики Карелия.

Основным исполнителем работы стал Илья Чернов, старший научный сотрудник лаборатории моделирования природно-технических систем Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН. Он модифицировал известную физическую модель термодинамики Арктики FEMAO (автор Н.Г. Яковлев, ИВМ РАН, г. Москва) и адаптировал ее под условия Белого моря.

Илья Чернов, старший научный сотрудник лаборатории моделирования природно-технических систем Института прикладных математических исследований КарНЦ РАН
Илья Чернов, старший научный сотрудник лаборатории моделирования природно-технических систем ИПМИ КарНЦ РАН

Для настройки модели использовался широкий спектр данных: содержание биогенных и загрязняющих веществ, одноклеточных водорослей и других организмов во льду. Образцы льда и воды были получены в ходе экспедиций на Беломорской биологической станции ЗИН РАН на мысе Картеш в Кандалакшском заливе и при исследовании устьевой области реки Кемь. Помимо карельских ученых, в работах также принимали участие специалисты Биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова и Санкт-Петербургского филиала Института океанологии РАН.

В устьевой зоне реки Кемь были собраны пробы трех типов льда — речного, морского и льда из переходной зоны (река-море): они сильно отличаются друг от друга по физическим и химическим свойствам.

— Зона смешения морской и пресной воды называется областью лавинной седиментации. Большая часть осадков твердых веществ в речном потоке оседают на границе реки и моря, часть из них уносится дальше, в том числе и загрязнители: тяжелые металлы и нефтепродукты. Модель позволяет отследить, как эти вещества переносятся с приливо-отливными течениями. Примерно также ведет себя и лед. Он состоит из льдин, которые переносятся течениями. С помощью модели можно оценить так называемый ледовый разнос, — пояснил Алексей Толстиков, руководитель исследования, старший научный сотрудник лаборатории географии и гидрологии Института водных проблем Севера КарНЦ РАН.

Участники экспедиции: Алексей Толстиков,Роман Здоровеннов, Егор Благодатских, Алексей Зимин
Участники экспедиции: Алексей Толстиков, Роман Здоровеннов, Егор Благодатских, Алексей Зимин

Ученые проверили, согласуются ли данные моделирования со спутниковыми данными и результатами прямых измерений физических, биологических и химических параметров во льду. Установлено, что модель достаточно точно воспроизводит время образования льда и его разрушения, сплоченность ледяного покрова Белого моря.

Другой рабочий инструмент — одномерная модель столба воды, подходящая для акваторий без сильных течений. Разработано руководство пользователя этой моделью и поэтому ее можно использовать не только для Белого моря, но и для других водоемов, в том числе пресноводных. Настроив параметры, можно рассчитать биогеохимические процессы для конкретного района водного объекта. Таким образом, модели могут стать инструментом для практических и прогностических задач. Например, по заданным показателям можно будет найти участок акватории для разведения марикультуры, — рассказал Алексей Толстиков.

Полученные численные модели воспроизводят физические и биохимические процессы во льду, учитывают их многолетнюю динамику и помогают прогнозировать время образования и разрушения льда. Эта информация важна для судоходства, решения вопросов защиты морских конструкций в зимнее время, предотвращения процессов загрязнения акватории и повышения эффективности использования ресурсов моря.

— Мы получили инструмент для ответа на вопрос: что будет, если усилится поступление определенных веществ в Белое море и как это отразится на ледяном покрове. Что будет происходить, если продолжится потепление климата? Будет ли это критично для конкретного участка акватории или экосистема справится с изменениями, — подытожил исследователь.

Фото: А.Толстиков, А.Зимин, В.Швецова

Смотрите также:

Фото сотрудников лаборатории агротехнологий «Вилга» Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН
15 апреля 2024
Сотрудники лаборатории агротехнологий «Вилга» изучают запасы и потоки углерода в агроландшафтах

Карельские ученые занимаются оценкой цикла углерода на осушенных торфяных почвах. Исследование таких агроландшафтов является важной задачей для понимания углеродного баланса и других экологических процессов на территориях с разным типом землепользования. Работа ведется в рамках ВИП ГЗ «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ»*
Сергей Коломейчук, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН
12 апреля 2024
Вечерний синий свет вредит здоровью человека

Ученые установили, что воздействие синего спектра света перед сном приводит к увеличению уровня гормона стресса кортизола и риску ожирения из-за нарушения циркадных ритмов. Статья российского коллектива исследователей опубликована в престижном международном журнале Biology. Среди авторов — Сергей Коломейчук, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН. Вместе со специалистами Тюменского государственного медицинского университета он участвует в проекте «Свет Арктики». Ученые разрабатывают и внедряют научно-обоснованные технологии автоматически настраиваемого освещения в жилых помещениях и на рабочих местах в районе Крайнего Севера.
Лишайник Лобария легочная. Фото: Виктория Швецова, Служба научных коммуникаций КарНЦ РАН
10 апреля 2024
В День экологических знаний в КарНЦ РАН расскажут о Красной книге

15 апреля в 16.00 в Карельском научном центре РАН пройдет тематический лекторий, посвященный Красной книге Карелии и презентация уникальной коллекции одежды и аксессуаров, посвященных редким растениям, животным и грибам. Дизайнеры Маарит Рожина и Алена Савичева представят свои изделия и прочтут лекцию про апсайкл — способ создания новых вещей из уже существующих, не использующихся по назначению.
XXIII Международный форум «Экология большого города».Фото: ООО "Экспофорум-Интернейшнл"
9 апреля 2024
Генеральный директор КарНЦ РАН выступила на форуме «Экология большого города» в Санкт-Петербурге

В Санкт-Петербурге прошел XXIII Международный форум «Экология большого города». Главной темой этого года стала защита особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Генеральный директор КарНЦ РАН Ольга Бахмет приняла участие в обсуждении развития системы экологического мониторинга и реализации крупных климатических проектов в России. Руководитель Центра представила два доклада: о мониторинге природных экосистем на территории нашего региона и работе карельских ученых в рамках создания «Российской системы климатического мониторинга» (важнейший инновационный проект государственного значения, ВИП ГЗ*).
8 апреля 2024
«Каменные тайны» Карелии представлены в Национальной библиотеке

7 апреля в День геолога в Национальной библиотеке Карелии открылась выставка «7 камней Карелии, которые должен знать каждый». Экспозицию, посвященную природным «брендам» региона, подготовили ученые Института геологии КарНЦ РАН. Кроме того, научные сотрудники провели лекторий и серию мастер-классов для детей и взрослых. Научно-популярные мероприятия в библиотеке запланированы на весь апрель.