На морском дне мелководных прибрежных районов к северу от Сибири микроорганизмы производят метан, когда разлагают растительные остатки. Если этот парниковый газ попадет в воду, он также может застрять в морском льду, который образуется в этих прибрежных водах. В результате газ можно транспортировать на тысячи километров через Северный Ледовитый океан, а через несколько месяцев выпустить в совершенно другом регионе. Этому явлению посвящена статья исследователей из Института Альфреда Вегенера, опубликованная в текущем номере онлайн-журнала Scientific Reports. Хотя это взаимодействие между метаном, океаном и льдом оказывает значительное влияние на изменение климата, на сегодняшний день оно не отражено в климатических моделях.
В августе 2011 года ледокол «Поларштерн» из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований им. километров от Северного полюса. В то время геохимик AWI доктор Эллен Дамм проверила воды Крайнего Севера на наличие парникового газа метана. В экспедиции в тот же регион четыре года спустя у нее была возможность сравнить измерения, сделанные в разное время, и она обнаружила в пробах воды значительно меньше метана.
Эллен Дамм вместе с доктором Доротеей Баух из Центра океанических исследований Гельмгольца GEOMAR в Киле и другими коллегами проанализировали образцы, чтобы определить региональные уровни метана и источники. Измерив изотопы кислорода в морском льду, ученые смогли определить, где и когда образовался лед. Для этого они также взяли пробы морского льда. Их выводы: лед переносит метан через Северный Ледовитый океан. И каждый год это происходит по-разному, как сообщают два исследователя и их коллеги из AWI, Финского метеорологического института в Хельсинки и Российской академии наук в Москве в онлайн-журнале Scientific Reports.
Пробы 2011 г. взяты из морского льда, который начал свой долгий путь на север в прибрежных водах моря Лаптевых Восточной Сибири почти двумя годами ранее, в октябре 2009 г. Пробы 2015 г., которые только шли в Северном Ледовитом океане в два раза меньше, показали заметно более низкий уровень парниковых газов. Анализ показал, что этот лед образовался намного дальше, в более глубоких водах океана. Однако до сих пор в моделях климатологов не учитывалось взаимодействие между метаном, Северным Ледовитым океаном и плавающим на нем льдом.
Каждая молекула метана в воздухе в 25 раз сильнее влияет на повышение температуры по сравнению с молекулой углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу при сжигании угля, нефти или газа. Метан в Арктике также оказывает огромное влияние на потепление в северных широтах и еще больше усугубляет глобальное потепление - хороший повод для более тщательного изучения круговорота метана на Крайнем Севере.
Метан производится животноводством и выращиванием риса, а также различными другими природными процессами. Например, остатки водорослей и других растительных материалов скапливаются на дне мелководья моря Лаптевых и в других мелководьях у арктического побережья. Если там нет кислорода, микроорганизмы расщепляют эту биомассу, образуя метан. На сегодняшний день при моделировании слишком мало внимания уделялось путям выброса углерода и метана из арктических регионов.
Осенью, когда температура воздуха падает, многие участки открытой воды также начинают охлаждаться. «Морской лед формируется на поверхности шельфовых морей России, а затем гонит на север сильными ветрами», - объясняет физик по морскому льду AWI доктор Томас Крумпен, который также принимал участие в исследовании. Ледообразование и прибрежные ветры создают в этих мелководных окраинных морях сильные течения, которые взмучивают осадочные породы и уносят образующийся там метан в толщу воды. Метан также может задерживаться во льду, который быстро образуется зимой на этих открытых участках воды, также известных как полынья.
«По мере того, как морская вода замерзает, она может вытеснить содержащуюся в ней рассол, увлекая за собой большое количество метана, заключенного во льду», - объясняет исследователь AWI Эллен Дамм. В результате подо льдом образуется слой воды, содержащий большое количество соли и метана. Тем не менее, лед на поверхности и плотная соленая вода внизу вместе с содержащимся в ней парниковым газом несутся под действием ветра и течений. По словам Томаса Крумпена, «Потребуется около двух с половиной лет, чтобы лед, образовавшийся вдоль побережья моря Лаптевых, перенесся через Северный Ледовитый океан и мимо Северного полюса в пролив Фрама между восточным побережьем Гренландии и Шпицбергена.«Излишне говорить, что метан, застрявший во льду, и подстилающая его соленая вода тоже в пути.
Повышение температуры, вызванное изменением климата, все больше тает этот лед. Как площадь воды, покрытой морским льдом, так и толщина льда в последние годы уменьшаются, а более тонкий лед уносится ветром дальше и быстрее. «В последние несколько лет мы заметили, что лед переносится через Северный Ледовитый океан все быстрее и быстрее», - подтверждает Томас Крумпен. И этот процесс, естественно, означает серьезные изменения в метанообороте Арктики. Соответственно, количественная оценка источников, поглотителей и путей транспортировки метана в Арктике по-прежнему представляет собой серьезную проблему для научного сообщества.