Дневник экспедиции по Арктике

Экспедиция в Арктике по программе «Плавучие университеты» успешно завершилась. Студенты и аспиранты изучали акваторию Карского моря на протяжении целого месяца.  Физтехи участвовали в экспедиции при поддержке Фонда целевого капитала МФТИ.

На научно-исследовательском судне «Академик Иоффе» работали семь отрядов по гидрофизике, гидрохимии, гидробиологии, пластиковому загрязнению, метеорологии, ветровому волнению и дистанционному зондированию. Пока молодые ученые совершали свои открытия и проводили исследования, редакция «За науку» публиковала дневник экспедиции — автором дневника выступила Алиса Медведева, младший научный сотрудник лаборатории цунами им. академика Соловьева Института океанологии РАН. С самого начала поездки она делилась происходящим на борту судна. Предлагаем вам почувствовать себя участником этой экспедиции: понять, какие эмоции испытывали ученые и студенты, и просто насладиться красотой Арктики.

День первый

Студенты и молодые ученые Плавучего университета наконец-то встретились! За спиной собеседования в Zoom и online-семинары с подготовкой к рейсу. Сегодня группа съехалась в Архангельск из шести аэропортов. 

Времени зря не теряли, пока НИС «Академик Иоффе» ждет захода в порт, мы познакомились с коллегами из САФУ. Молодые ученые провели экскурсию по центру коллективного пользования научным оборудованием «Арктика». Некоторым студентам из отряда пластиковых загрязнений вместе с научными руководителями предстоит вернуться сюда после экспедиции для обработки проб.

11 августа

Плавучий университет на судне «Академик Иоффе» мчит полным ходом по Баренцеву морю со скоростью 14 узлов в час к проливу Карские ворота. Прошла учебная тревога по оставлению судна, все студенты, научные руководители и экипаж успешно потренировались в эвакуации в спасательной шлюпке. Будем надеяться, что такой навык нам не пригодится!) Активно идет распаковка и подготовка лабораторий, нужно все успеть, ведь первая станция уже через 13 часов! Состоялись лекции, посвященные зоопланктону и внутренним волнам в Арктике.

13 августа

Вчера прошли пролив Карские ворота. На горизонте виднелись очертания земли. Новая Земля? Остров Вайгач? Первые станции прошли успешно и продуктивно!

В Карских воротах основной задачей является изучение внутренних волн с помощью термокос, ведь в проливе идет их интенсивная генерация. Участникам рейса во главе с Игорем Козловым удалось зафиксировать внутренние волны высотой около 40 м. Сегодня будем «ловить» плюм Оби в центральной части Карского моря! Насколько далеко распространяет свое влияние великая сибирская река? Работу начали почти все отряды: идет сбор данных по микропластику, распределению температуры-солености, ветровому волнению, зоопланктону, бентосу. Во время наблюдений за облачностью студентам удалось увидеть пару китов, плывущих навстречу судну.

15 августа

Участниками рейса был проложен разрез в Обскую губу от больших значений морской солености 29 епс до полностью речных пресных вод с соленостью 0. В этом году плюм Оби прижат ко входу в залив и занимает не такую обширную площадь по сравнению с предыдущими сезонами. Под руководством Дмитрия Фрея студенты подготовили и успешно установили заякоренную станцию, которая будет записывать данные по температуре в Карском море целый год. Осталось только найти и поднять ее в следующем рейсе!) Теперь судно «Академик Иоффе» с Плавучим университетом на борту следует к Енисейскому заливу. Одной из интересных задач экспедиции является разграничение вод Оби и Енисея. Насколько смешиваются их плюмы? Как отделить воды одной реки от другой? Каким именно образом происходит их перемешивание?

17 августа

«Академик Иоффе» прошел Обско-Енисейское взморье и на данный момент находится в Енисейском заливе. Здесь запланировано порядка семи станций. Разрез будет углубляться до тех пор, пока воды не станут полностью однородными от поверхности до дна (по солености, плотности и температуре). Биологический отряд под руководством Ольги Коноваловой и Дарьи Юриковой, в свою очередь, изучает, как морские организмы сменяются эвригалинными (это те организмы, которые могут существовать при широком диапазоне солености). Студенты проводят отбор проб на планктон с помощью сетки Джеди и на бентос — с помощью черпака. Со времени начала экспедиции участниками рейса было «добыто» 53 черпака, один из которых, к сожалению, был безвозвратно утерян и затонул, и 25 сеток. Весь цикл биологических работ — длительный процесс: сначала необходимо «поймать» пробу, а это не всегда удается: если, например, дно каменистое, то черпак может не принести ничего или принести один булыжник. Затем нужно промыть образцы от грязи, далее разобрать все организмы по группам, определить виды и все подсчитать. Биологи, чтобы все успеть, трудятся и днем, и ночью без вахт. Результатом столь кропотливой работы должен стать атлас фауны Карского моря.

18 августа

Экспедиция Плавучего университета закончила обследование Енисейского залива и теперь держит курс к месту впадения реки Пясины в Карское море. Среди научного состава экспедиции действует волновой отряд под руководством Александра Гаврикова, с. н. с. ИО РАН. Перед студентами стоит задача по набору данных, которые лягут в основу разработки автоматической системы наблюдений за ветровыми волнами по данным судового навигационного радара. Для этого студенты ведут визуальные наблюдения за волнением, оценивая высоту, период и направление распространения волн, а также осуществляют совместные запуски волномерного буя одновременно с расшифровкой данных судового радара. Визуальные наблюдения за состоянием морской поверхности являются основой построения климатических трендов, в то же время сейчас их количество сокращается из-за перехода на автоматические системы наблюдения. Поэтому автоматизация наблюдений за волнением позволит восстановить количество измерений. На данный момент волновой отряд в основном «поймал» невысокие волны до 2 м и находится в предвкушении шторма, зато с погодой пока везло всем остальным отрядам 😉 

19 августа

Работы в Енисейском заливе закончены, и экспедиция Плавучего университета движется дальше строго на север. Следующей целью первоначально было пройти через пролив Вилькицкого и снять оттуда заякоренную станцию, которая была установлена в предыдущий экспедиционный сезон. Но наши планы немного спутала ледовая обстановка, ведь пролив Вилькицкого полностью закрыт ледовым массивом и непроходим для «Академика Иоффе». Ввиду сложившихся обстоятельств решено провести работы у кромки льда. Далее курс пойдет севернее 80 градуса северной широты — к глубоководным желобам Святой Анны и Воронина. Сегодня видим первые разрозненные льдины, и вне каюты стало заметно холоднее!

20–27 августа

За ту неделю, что у нас не было связи, экспедиция Плавучего университета смогла сквозь льды достигнуть самой северной точки своего путешествия: 83° северной широты. В этом месте глубина Северного Ледовитого океана достигает ~2850 м. По мере продвижения на север судно попало в ледовый массив в районе острова Визе. «Академик Иоффе» может без ущерба для себя ломать нетолстый лед, преодолевая препятствия на своем пути. Несмотря на это, когда находишься под главной палубой, в первом или втором твиндеке, звуки того, как корпус врезается в лед и ломает его, довольно устрашающие, и корабль ощутимо потряхивает. Для кого-то это было пугающе. Оценить сплоченность льда и сориентироваться, какой курс выбрать, нам немного помогал дрон. Скорость судна при прохождении льдов, конечно, падает: вместо максимальных 16–17 узлов — всего 3–4 узла. Наградой за такое приключение стало то, что среди льдов участники экспедиции увидели тюленей, а самое главное — красавца белого медведя! Мишка, наверное, хотел полакомиться чем-то с камбуза, с судна ведь очень вкусно пахнет, но, ничего не получив, он обиженно развернулся и пошел на охоту. Увидеть белого медведя в дикой природе — запоминающееся зрелище!

30 августа

Все работы на станциях закончены, и судно «Академик Иоффе» идет полным ходом по водам Баренцева моря к порту Мурманска. Настало время написания отчетов и камеральных лекций. Какие предварительные результаты получены? Расскажем кратко об отряде исследований пластикового загрязнения. Как происходит сбор информации о мусоре? Во-первых, наблюдатель с борта судна смотрит в воду и регистрирует увиденное в специальном приложении. К удивлению участников экспедиции, плавающий мусор, например этикетки от бутылок, встречался вплоть до самой северной широты 83° N. Во-вторых, идет отбор проб с поверхности воды нейстонной сеткой и их дальнейший просмотр в лаборатории. По первым подсчетам, наибольшее количество пластиковых частиц было зафиксировано в проливе Карские ворота, также повышенные скопления были обнаружены в водах атлантического происхождения. Ее на содержание пластиковых частиц будет рассмотрен грунт из дночерпателей, но уже в лаборатории.

31 августа

Зашли в порт Мурманска на рейд, чтобы закрыть границу. Теперь в загранпаспортах участников экспедиции красуется кораблик, свидетельствующий о выходе за территорию России водным путем. Очень необычное чувство, когда просыпаешься после трехнедельного плавания, смотришь в иллюминатор, а там внезапно гора со зданиями, ледоколы и авианосец! Человеческий глаз на земле привыкает к зелени, городским объектам, различным формам рельефа, так что на суше этого уже не замечает. Поэтому для мозга увидеть что-то, кроме водного горизонта, наблюдаемого подряд три недели, — это встряска, увеличенный поток визуальной информации. Чувство очень необычное. Мурманск порадовал Плавучий университет солнышком и красивыми видами гор. Также была минутка Интернета — связи с родными. Все успели позвонить, проверить мессенджеры, получить вал писем на электронную почту и даже скачать музыку, фильмы, а главное — научные статьи, чтобы было чем заняться во время перегона. Остался заключительный этап экспедиции — переход из Мурманска в Калининград.

1 сентября 

День знаний Плавучий университет ИО РАН отмечает в водах Норвежского моря. НИС «Академик Иоффе» миновало мыс Нордкап и держит курс в Балтийское море. Из палубных работ остались визуальные наблюдения за облачностью, морскими млекопитающими и птицами, за плавающим мусором и за волнением — благо волна стала выше, и качает уже прилично. По визуальным оценкам, высоты волн составляет порядка 2,5 м, повсюду пена, барашки, брызги накрывают бак. Многие члены экспедиции ходят с «кружочками», приклеенными за ухо, — это пластыри от укачивания. Помогают хорошо, но начинают действовать только через 12 часов. Так что нужно заблаговременно озаботиться тем, чтобы волна из Атлантики не помешала качественно написать рейсовый отчет и составить тезисы на конференцию. Ведь по приходу в Калининград студентам нужно незамедлительно заявить свой доклад на какую-либо океанологическую конференцию по результатам рейса. 

3 сентября 

Мы практически достигли самой западной точки нашего путешествия. На перегоне из Мурманска в Калининград студенты вместе со своими научными руководителями обрабатывают полученные данные, пишут рейсовый отчет, а также готовят свои тезисы на конференцию. Также студентам предстоит пройти мини-репетицию своего доклада и продемонстрировать результаты перед членами экспедиции. Началась горячая пора студенческих отчетов. Помимо лекций и мастер-классов от наставников, в данный момент проходит хакатон по машинному обучению. Соревнование организовано к. т. н. Михаилом Криницким, каждой команде предложено решить следующую задачу: аппроксимация количества приходящей солнечной радиации по снимкам атмосферы. Победителей ждет приз! Процесс прохождения солнечного излучения через атмосферу можно моделировать довольно точно, исходя из характеристик облаков как дисперсной двухфазной среды. Однако это очень дорого вычислительно. Вместо этого применяются упрощенные схемы (параметризации), которые на основании наблюдаемых типов облаков, их количества и некоторых дополнительных показателей могут вычислять потоки приходящей солнечной лучистой энергии на поверхность океана. В экспедиции продолжена программа исследований, направленная на уточнение такой параметризации с применением современных методов машинного обучения. Для этого специальными камерами фиксируется визуальная картина наблюдаемой облачности и одновременно — потоки приходящей солнечной энергии. В результате исследования будет получена схема расчета, основанная на методах машинного обучения, которая позволит с повышенной точностью аппроксимировать потоки только на основании визуально наблюдаемой облачной ситуации.

Смотрите карту маршрута экспедиции по ссылке.