Исследования климатических, геологических, биогеохимических и экологических последствий деградации реликтовой прибрежно-шельфовой криолитозоны морей Северной Евразии

Объект исследования – арктические моря России. Цель работы - изучение биогеохимических последствий деградации реликтовой мерзлоты в морях Российской Арктики в условиях современного потепления климата, выявление характерных особенностей динамики основных компонентов цикла углерода для понимания функционирования экосистемы региона. Представлены результаты междисциплинарных исследований лаборатории арктических исследований за 2023 г. Изучались гидрологические и биогеохимические характеристики вод Анадырского залива беринговоморской Субарктики в период осенне-зимней конвекции, выхолаживания вод и льдообразования. Воды залива в этот гидрологический период поглощали СО2 из атмосферы. Абсорбция избыточного атмосферного СО2 явилась причиной подкисления вод. Показано пересыщение речных вод арктического шельфа СО2, однако восточно-сибирские реки менее значимый источник CO2 в атмосферу по сравнению с западно-арктическими. Устойчивые корреляционные связи между содержанием CO2 и оптическими характеристиками растворенного органического вещества свидетельствуют о его важном вкладе в карбонатную химию речных вод и значимой климатической роли. Выявлена эффективность использования распределения отношения неорганических форм азота и фосфора (N:P) и отношения неорганических форм кремния и фосфора (Si:P) в качестве трассера речных вод. Результат важен для экологического мониторинга вод не только вдоль трассы Севморпути, но и Северного Ледовитого океана в целом. Для сибирского шельфа выявлена зависимость концентрации агрессивного (по отношению к озоновому слою) парникового газа – закиси азота (N2O) от вклада продуктов береговой эрозии ледового комплекса и речного стока. Предполагается, что его концентрации зависят от потребления в аэробных или анаэробных условиях, а также от продукции N2O в водной толще. Изменения биогеохимической обстановки на сибирском шельфе вероятно повлияют на динамику N2O в ближайшие десятилетия, в том числе и на снижение растворимости N2O при повышении температуры воды. Получены новые знания о температурном режиме донных осадков сибирского шельфа, крайне необходимые в обстановке климатических изменений, например, с позиций дестабилизации арктических гидратов, образования сквозных каналов массированной разгрузки пузырькового СН4 из донных отложений в водную толщу и атмосферу. Обнаружено спорадическое распространение многолетнемерзлых пород глубже 60 м на шельфе моря Лаптевых и в районах с повышенными восходящими тепловыми потоками из тектонических разломов фундамента. Предполагается наличие островной или спорадической мерзлоты в областях теплового влияния стока сибирских рек. Реализованные в геоэлектрических моделях результаты импульсного электромагнитного зондирования шельфа продемонстрировали существенную гетерогенность состояния многолетнемерзлых пород при наличии множества каналов разгрузки СН4. Такая структура предопределена сложной тектонической структурой и неоднородностью теплового потока. Интерпретация записей донных сейсмографов (экспонированных на дне моря Лаптевых в период 2018-2021 гг.), каталогов глобальных и региональных геофизических сетей, позволили выявить ряд новых закономерностей распределения эпицентров землетрясений на шельфе моря Лаптевых, с которыми связаны газопроявления различной интенсивности. Представленные достижения лаборатории арктических исследований подтверждены публикациями в высокорейтинговых национальных и международных научных журналах.