MOSAiC экспедициясы - MOSAiC Expedition

Ғалым rv polarstern.jpg алдында

The Арктикалық климатты зерттеуге арналған көп салалы дрейфтік обсерватория (MOSAiC, /ˌмəʊˈзɛɪɪк/) экспедиция - бұл Орталыққа бір жылдық экспедиция Арктика, 2019 жылдан 2020 жылға дейін жоспарланған.[1][2] Бірінші рет заманауи зерттеу мұзжарғыш тікелей жақын жерде жұмыс істейтін болады Солтүстік полюс жыл бойына, оның ішінде қыста жарты жылға жуық полярлық түн.[3] Материалдық-техникалық қиындықтар, қатысушылардың жалпы саны, қатысушы елдердің саны және қол жетімді бюджет тұрғысынан MOSAiC тарихтағы ең үлкен Арктикалық экспедицияны ұсынады.[1]

Бір жылдық саяхаты кезінде орталық экспедициялық кеме зерттеу мұзжарғыш Polarstern Германиядан Альфред Вегенер институты, Гельмгольц атындағы Полярлық және теңіздік зерттеулер орталығы (AWI), мұзжарғыштар мен зерттеу кемелері қолдап, толықтырады Академик Федоров және Капитан Драницын (Ресей), Сонне және Мариан С. (Германия) және Xue Long II (Қытай). Сонымен қатар, тікұшақтар мен басқа ұшақтардың қатысуымен ауқымды операциялар жоспарланған.[2] Жалпы, экспедицияның әр түрлі кезеңдерінде Орталық Арктикада 600-ден астам адам жұмыс істейтін болады.[4] 20 елден 80-нен астам мекеме қатысатын халықаралық экспедицияны AWI жүргізеді және оны полярлық және климат зерттеушісі Маркус Рекс басқарады. MOSAiC-тің негізгі мақсаттары - Орталық Арктикада жұмыс істейтін күрделі және әлі күнге дейін нашар түсінілген климаттық процестерді зерттеу, климаттың әлемдік модельдерінде осы процестердің көрінісін жақсарту және климаттың неғұрлым сенімді проекцияларына үлес қосу.[5]

Экспедицияның құны 140 миллион еуроны құрайды (шамамен 154 миллион АҚШ доллары); бюджеттің жартысын қамтамасыз етеді Германия Федералдық білім және зерттеу министрлігі (BMBF). АҚШ-тың қатысуын бірінші кезекте Ұлттық ғылыми қор Бұл жобаға шамамен 24 миллион доллар көлемінде үлес қосып, агенттік ұсынған ең ірі Арктикалық зерттеу бастамаларының бірі. The Энергетика бөлімі миссияға 10 миллион долларға жуық қаржы бөлетін және атмосфералық құралдардың ең үлкен жиынтығын ұсынатын жоғары инвестицияланған.

MOSAiC экспедициясы

Polarstern мұзжарғыш.

Жарты жылдық арктикалық қыста теңіз мұзы зерттеу мұзжарғыштарының енуіне тым қалың. Демек, Орталық Арктикадан алынған мәліметтер іс жүзінде жоқ, әсіресе қыс мезгілінде. Орталық Арктикаға қыста жету үшін MOSAiC экспедициясы ізімен келеді Фриджоф Нансеннің әйгілі экспедициясы ағаш желкенді кемемен Жақтау 125 жыл бұрын 1893–1896 жж.[6] Оның батыл саяхаты Сібірден Атлантикаға дейін, қалың теңіз мұзына кептелген және тек мұздың табиғи дрейф күштерімен қозғалатын кеменің полярлық қақпақтан өтуіне жол беруге болатынын көрсетті. Нансен мұндай әрекеттің негізгі орындылығын көрсеткенімен, оның кезінде мүмкін болатын ғылыми өлшемдер өте қарапайым болды. MOSAiC кезінде бірінші рет ЖақтауДрейф Орталық Арктикадағы күрделі климаттық процестерді зерттеуге және тіркеуге арналған алдыңғы қатарлы құралдардың шынайы арсеналымен жабдықталған зерттеу мұзжарғышымен қайталанады.

MOSAiC ғылыми лагеріндегі ақ аюлар

MOSAiC жүрегі болады PolarsternОрталық Арктика арқылы бір жылға созылған дрейф. 2019 жылдың 20 қыркүйегінде кеме Норвегия портынан жөнеледі Тромсо бірге Академик Федоров, бойымен шығысқа қарай жүріңіз Сібір жағалауы және шамамен 125 ° шығыста солтүстікке бұрылып, Орталық Арктиканың теңіз мұзын жарып бастаңыз, бұл жылдың сол уақытында мүмкін болады. Ол шамамен 85 ° Солтүстікке жеткенде, Polarstern қозғалтқыштарын бейтарап күйге келтіріп, теңіз мұзында қалуға мүмкіндік береді. Содан кейін мұздың үстінде кеменің айналасында кең ғылыми лагерь құрылады. Сонымен қатар, Академик Федоров мұзға зерттеу станциялары желісін орналастырады, олардың кейбіреулері 50 км PolarsternПозициясы. Желі автономды және қашықтан басқарылатын құралдардан тұрады, олар орталық аралықтан тікұшақпен ұшу арқылы белгілі бір уақыт аралығында тексеріледі. Полярстерн, ол Орталық обсерваторияны құрайды.[7][8]

Соңғы отынды жеткізгеннен кейін, қазан айының соңында Академик Федоров Тромсоға оралады. Осы сәттен бастап табиғи дрейф жүре бастайды Polarstern және оның Солтүстік полюс аймағы бойынша зерттеу станциялары желісі. Бір жылдан кейін кеме жетеді Фрам бұғазы, өзіңізді мұздан босатып, үйдегі портына оралыңыз Бремерхафен қазан айының ортасына қарай. Экспедицияның басында және 2020 жылдың жазынан бастап мұз жағдайлары MOSAiC серіктес мұзжарғыштарға жетуге мүмкіндік береді Polarstern жабдықтау және кадрлық алмасу үшін; ақпанның ортасынан маусымның ортасына дейінгі кезеңде мұз тым қалың болады.

Наурыз-сәуір айларында неміс зерттеу ұшағы Polar 5 және Polar 6, Шпицберген мен Гренландиядан шығып, полярстерн маңындағы теңіз мұзында құрылған ұшу-қону жолағына қонады және экспедиция мәліметтерін Арктиканың кең өлшемдерімен толықтырады. Мұзға қонатын жолақ сонымен қатар жабдықтар мен жабдықтау материалдарын жеткізуге және қызметкерлермен алмасуға пайдаланылады.[8][9]

Сібір жағалауындағы аралдарда экспедиция үшін арнайы құрылған жанармай қоймалары ұзақ уақытқа созылатын тікұшақтармен мүмкін болатын шұғыл жұмыстарды қолдайды. Polarstern төтенше жағдай кезінде кем дегенде экспедицияның ерте және кеш кезеңдерінде.[8]

Зерттеудің бағыттары

MOSAiC-тің негізгі мақсаты - Орталық Арктикадағы климаттық процестерді түсіну, оларды аймақтық және жаһандық климаттық модельдерге дәлірек ендіру үшін. Зерттеулер Арктиканың және бүкіл әлем бойынша климаттың сенімді болжауына, ауа-райы болжамын жақсартуға және Арктикалық теңіз мұзын болжауға жақсы ықпал етеді.[5][10]

Сонымен қатар, MOSAiC миссиясының нәтижелері Арктикалық климаттың өзгеруі мен теңіз мұзының жоғалуы аймақтық және ғаламдық әсерін түсінуге көмектеседі.[11] Олар Арктикадағы және солтүстік орта ендіктердегі қауымдастықтардың дайындығын жақсартады, Арктиканың тұрақты дамуы үшін саясатты әзірлеудің ғылыми негіздерін қамтамасыз етеді және жаһандық климатты азайту және бейімделу саласында шешімдер қабылдауды қолдайды. өзгерту.[7][10]

Атмосфера

MOSAiC кезінде жүргізілген кешенді және күрделі атмосфералық өлшеулер жергілікті және тік өзара әрекеттесуді түсінуге физикалық негіз болады атмосфера және атмосфераның, теңіз мұзының және мұхиттың өзара байланысы. Процестерінің сипаттамасы бұлттар, атмосферада шекаралық қабат, беткі қабат пен беттік энергия ағыны төменгі жағын жақсы түсінуге әкеледі тропосфера, Арктикадағы жер бетімен өзара әрекеттеседі. Ең үлкен қиындықтардың бірі осы өлшемдерді бүкіл уақыт ішінде жүйелі түрде жүргізу болады теңіз мұздары бүкіл жылдық цикл, әсіресе мұздату кезеңінің басында, ашық судан өте жұқа мұз қабатына өтуді бақылау үшін. Жоғары биіктікте алынған оқулар ортаңғы және жоғарғы жақтардың сипаттамалары туралы түсінік береді тропосфера және стратосферамен өзара әрекеттесу. Туралы түсінігімізді жақсарту үшін аэрозольдер және Орталық Арктиканың үстіндегі аэрозоль-бұлттың өзара әрекеттесуі, әсіресе қыста, бөлшектердің құрамына, олардың физикалық қасиеттеріне, тікелей және жанама сәулелену әсерлеріне және бұлт қасиеттерімен өзара әрекеттесуіне өлшемдер алынады.[7] Күнделікті радиозондтық бақылаулар бірге байланған шар өлшемдер MOSAiC алаңының үстіндегі ауа бағанындағы атмосфералық жағдайлардың жоғары ажыратымдылықты профильдерін қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, радиолокациялық өлшемдер желдің жылдамдығы мен бағытының тік профилін, сондай-ақ мұз бен сұйық сулардың құрамына кіретін бұлттың негізгі қасиеттерін анықтауға арналған. T кілтігермодинамикалық параметрлер, сонымен қатар кинематикалық құрылымдар атмосфера көмегімен зерттелетін болады микротолқынды пеш және инфрақызыл радиометрлер, Раман және Доплерограф.

Теңіз мұзы

Теңіз-мұзды бақылаулар кең ауқымды қамтиды физикалық және Арктикалық теңіз мұзының механикалық сипаттамалары, оған морфология, оптикалық қасиеттері және бұқаралық тепе-теңдік. Қар жамылғысы мен мұз қабатын сипаттауға және олардың қасиеттерін анықтайтын процестерді жақсы түсінуге баса назар аударылады. Қар траншеялары және мұз ядролары зерттеушілерге осы құнды деректерді жинауға көмектеседі. Теңіз мұзын бақылаудың келесі аспектілері қар жамылғысының тереңдігі мен мұздың қалыңдығын өлшеу, сондай-ақ диффузиясын өлшеу арқылы жаппай бюджетті анықтауды қамтиды. күн сәулесі мұзда, мұзда спектрлік альбедо және оның берілу. Сонымен қатар, кеңістіктің өзгергіштігі мен дамуын анықтау үшін мұздың әр түрлі түрлері бүкіл жылдық циклде бақыланады. мұз уақыт өте келе Арктикада жабу.[7][8]

Мұхит

Мұхиттық процестер Арктикадағы энергетикалық тепе-теңдікке, сондай-ақ қосымша жылудың арқасында теңіз мұзының өсуіне және еруіне әсер етеді. Олар сондай-ақ биологиялық белсенділік байланыстыратын және ықтимал экспорт CO2. Су бағанынан алынған өлшемдер мұхитта пайда болатын негізгі механизмдерге жаңа жарық түсіреді, мысалы: (1) теңіз мұзы мен жылу алмасуы мұхит, (2) күн сәулесінің жұтылуы және оның нәтижесін өңдеу жылу, (3) өзара әрекеттесу терең теңіз процестер, және (4) бастапқы биологиялық өнімділік және одан органикалық заттардың экспорты эйфотикалық аймақ.

Эволюциясын түсінуді ескере отырып теңіз мұзы - MOSAiC экспедициясының басты мақсаттарының бірі, мұхит процестері мұзға әсер ету, олардың беткі қабатқа араласуы сияқты, жүректің негізін құрайды океанографиялық зерттеулер. Сонымен қатар, динамика және термодинамика араластыру қабатының егжей-тегжейлі зерттелетін болады.[7] Осы мақсатта үздіксіз өлшемдер алынады турбулентті мұхит пен мұхиттың жылдамдығын, тік термалды және импульс ағындарын, масса диффузиясын және басқа да негізгі процестерді түсінуге көмектесетін мұхит-мұз шекарасынан төмен ағындар. Мұхит ағынның жылдамдығы, температурасы, профильдерін құру арқылы кеңірек жағдайда байқалады тұздылық және ең жоғарғы жүз метрдегі еріген оттегі Солтүстік Мұзды мұхит мұхит пен мұздың жоғарғы шекаралық қабатына әсерін жақсы түсіну үшін жүйелі түрде.[8]

Экожүйе және биогеохимия

Бойынша бақылаулар биологиялық және биогеохимиялық трансформация мен сабақтастық негізінен үш негізгі физикалық режимдердің, яғни мұз, қар және су орталарындағы үлгілерді талдауға бағытталады. Қосымша ағынды өлшеу мұз / су және мұз / ауа шекараларында болады. Бұлар жыл сайын кез-келген уақытта теңіз-мұз / атмосфера жүйесінің биологиясы мен биогеохимиясын сандық анықтау үшін бүкіл Арктикалық жыл бойына қайталанатын болады, әсіресе зерттелмеген Арктикалық қыста. Мысалы, жылдық жаппай бюджет органикалық және бейорганикалық көміртегі бақыланады, және кристаллографиялық оқулар бойынша қабылданады икайте теңіз түбіндегі арналарда.[8] Соңғысы туралы түсінік береді биогеохимия СО таза ауа / мұз ағынының мөлшері2 органикалық көміртекті және СО тыныс алуын қамтамасыз ететін теңіз мұзымен өндіріледі2. Екінші мақсат - санды анықтау метан жинақтау, теңіз мұзының астындағы тотығу және атмосфераға негізгі мұхиттық метан ағындарының келуіне байланысты ауа / мұхит ағады. Үшінші негізгі элемент: биогенді газдардың циклдарын бақылау N2O, O2, DMS (диметилсульфид) және бромоформ ішінде қар, теңіз мұзы және су Бұл біздің негізгі биогеохимиялық жолдарды түсінуімізге ықпал етеді.[8] Макро- және микроэлементтер үшін жыл сайынғы тепе-теңдік пен мұз / су циклын құру қосымша маңызды аспект болып табылады; Осыған байланысты мұхит арасындағы тік қоректік ағындар, эйфотикалық аймақ, мұхиттың аралас және терең қабаттары ішінара молекулярлық құралдар көмегімен зерттеліп, қайта өңдеу тізбектерін жақсы түсінуге қол жеткізіледі.

Модельді енгізу

Бір-бірімен тығыз байланысты модельдеу және бақылау тұжырымдамасы MOSAiC экспедициясын анықтау мен жоспарлау үшін орталық болды. Арктикадағы жұмыстағы өзгерістерді түсіну және түсіндіру үшін климаттық жүйе, жаңа модельдер экспедиция барысында алынған бақылаулар мен оқулар негізінде әзірленіп, алдыңғы модельдер нақтыланады. Бұл бақылаулар сонымен қатар осы модельдерді жетілдіруде және жаңаларын жасауда маңызды рөл атқарады ауа-райы және теңіз мұзын болжау және климаттық болжамдар үшін. Өз кезегінде модельдер тікелей бақыланбайтын құбылыстар туралы түсініктер ұсынады. MOSAiC бойынша жүргізілген бақылаулар әр түрлі масштабтағы модельдер үшін жаңа негіздемелік шарттар ұсынады; мысалы егжей-тегжейлі зерттеулер үшін жоғары ажыратымдылықтағы модельдер пайдаланылатын болады және бұл зерттеулер климаттың аймақтық және әлемдік модельдерін жақсартуға негіз бола алады.[2]

Сонымен қатар, Арктиканың аймақтық модельдері осыған қатысты маңызды сұрақтарға жауап береді Арктика Жаһандық энергетикалық раковина рөлі; Арктикадағы мұз көлемінің өзгеруінен ғаламдық байланыс үлгілері қалай қалыптасады; және бұл өзгерістер төменгі ендіктердегі айналымға және ауа-райына қалай әсер етеді.[2] MOSAiC кезінде модельдеу мен бақылаулар Дүниежүзілік ауа-райын зерттеу бағдарламасы мен Дүниежүзілік климатты зерттеу бағдарламасының халықаралық модельдеу күштерімен тығыз байланыста жүргізіледі.

MOSAiC мектебі 2019 ж

Экспедицияның бірінші кезеңінде 20 аспирантқа арналған алты апталық курс өтеді Академик Федоров. Мұны MOSAiC серіктестері және Полярлық алғашқы мансап ғалымдарының қауымдастығы.[12]

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б «MOSAiC - Арктикалық климатты зерттеуге арналған көп салалы дрейфтік обсерватория». www.mosaic-expedition.org. Алынған 2019-06-12.
  2. ^ а б c г. «Экспедиция - MOSAIC». www.mosaic-expedition.org. Алынған 2019-06-12.
  3. ^ Мейер, Робинсон (2017-09-05). «Мұздағы бір жыл». Атлант. Алынған 2019-06-12.
  4. ^ «Экспедиция сандармен - MOSAIC». www.mosaic-expedition.org. Алынған 2019-06-12.
  5. ^ а б Каплан, Сара (10 маусым 2019). «Арктикадағы адасушылық». Washington Post. Алынған 12 маусым 2019.
  6. ^ Девлин, Ханна (2017-02-20). «Ғалымдар 19-шы ғасырдағы кеменің полярлы мұздан өтуін қайталайды». The Guardian. ISSN  0261-3077. Алынған 2019-06-12.
  7. ^ а б c г. e MOSAiC ғылыми жоспары (PDF). Альфред Вегенер институты (AWI) / Халықаралық Арктика ғылымдары комитеті (IASC). 2016. мұрағатталған түпнұсқа (PDF) 2019-03-29. Алынған 2019-04-03.
  8. ^ а б c г. e f ж MOSAiC іске асыру жоспары (PDF). Альфред Вегенер институты (AWI). 2018. мұрағатталған түпнұсқа (PDF) 2019-03-29. Алынған 2019-04-03.
  9. ^ Амос, Джонатан (2017-02-20). «Мұзбен жабылған кеме Солтүстік полюстен өтіп кетеді». Алынған 2019-06-12.
  10. ^ а б «Ғылым - MOSAIC». www.mosaic-expedition.org. Алынған 2019-06-12.
  11. ^ «BBC World Service - Newshour, неге ғалымдар қайықтарының Арктикалық мұзға кептеліп қалуын қалайды». BBC. Алынған 2019-06-12.
  12. ^ «MOSAiC мектебі 2019». Полярлық алғашқы мансап ғалымдарының қауымдастығы. Алынған 21 қаңтар 2019.

Сыртқы сілтемелер