Глава 3. ДОСТИЖЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И МЕЖДУНАРОДНЫХ ПРОЕКТОВ 1990-2010 ГОДОВ.

Российские исследования Тихого океана на современном этапе ведутся с применением глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА) «Мир-1» и «Мир-2» (1987-2005 гг.). Интегрированная система сбора данных, объединяющая разнообразное измерительное оборудование и вычислительные средства 15 лабораторий, дает возможность осуществлять автоматический сбор, обработку и регистрацию данных об атмосфере, водной среде и донном грунте. Огромное значение для научных исследований имеет уникальная рабочая глубина «Миров» – 6000 м.

Исследования продолжаются, в частности, в Марианской впадине в 2005 г.: «На дне самой глубокой в мире Марианской впадины в центре Тихого океана японские исследователи обнаружили 13 видов неведомых науке одноклеточных, существующих в неизменном виде уже почти миллиард лет» [16]. Микроорганизмы были найдены в пробах грунта, которые осенью 2002 г. взял в разломе Челленджера японский автоматический батискаф «Кайко» на глубине 10900 метров. В 10 см³ почвы группа специалистов во главе с профессором Х. Китадзато из японской Организации по изучению и освоению океана обнаружила 449 неизвестных первобытных одноклеточных.

Команда австралийских ученых в 2006 г. исследовала желоб в зоне разлома Тасмании. Осуществленные погружения помогли исследовать самую глубокую известную австралийскую фауну, в том числе хищного морского шприца, морских пауков и гигантских губок.

В мае 2009 г. при помощи дистанционно управляемого подводного аппарата «Дженсон» океанографы смогли обнаружить и записать первое видео и сделать фотографии самого глубокого подводного вулкана, извергающего расплавленную лаву на дно океана. Это явление на глубине приблизительно
1,2 км под поверхностью Тихого океана, в районе вулканического пояса, вблизи Фиджи, Тонга и Самоа. Образцы, собранные около вулкана, показали высокую кислотность морской воды. Несмотря на суровые условия, здесь живет один вид креветок.

Беспилотный робот «Нерей» достиг самой глубокой известной части океана и стал третьим в истории судном, изучившим Марианскую впадину в западной части Тихого океана. 31 мая 2009 г. «Нерей» опустился на глубину примерно 10902 м и выдержал давление в более чем 1000 раз превышающее атмосферное [29].

Океанографы из Института морских исследований им. Лейбница в декабре 2009 г. совершили плавание на немецком исследовательском судне «Зонне» в бассейн Вудларк восточнее Папуа-Новой Гвинеи. Целью экспедиции являлось исследование океанического дна в геологически сложном и активном регионе Земли [6].

Рис. 3.1. Область исследования немецкого судна «Зонне» [16].

В этом регионе на небольшом участке сталкиваются несколько плит, вследствие чего возникает новое морское дно. Как результат – многочисленные землетрясения, проявления вулканической активности, и связанные с ними такие опасные явления как цунами. Находясь на исследовательском судне «Зонне», немецкие океанографы в течение шести недель провели детальные исследования этих комплексных структур в бассейне Вудларк [6].

Важным направлением современных исследований является экологическое: мировой океан замусорен отходами, которые вызывают негативное воздействие не только на подводный мир, но и на прибрежную жизнь и экологию (рис. 3.2.).

Рис. 3.2. Загрязнение океана [сост. автором по 12].

В 2009 г. ООН по защите окружающей среды подготовила доклад «Морской мусор: глобальный вызов». Значительная часть мусора попадает в океан с земли. В Австралии проведенный эксперимент выявил, что 80 % океанического мусора было выброшено на земле. Наиболее остро проблема загрязнения стоит для Тихого океана, в котором американские суда «Новый Горизонт» и «Проект Кайсеи» в августе 2009 г. исследовали «остров» из мусора, который был замечен учеными ещё в 2004 г. [6].

Рис. 3.3. Перемещение мусора в северной части Тихого океана [16].

Рис. 3.4. Регионы исследований Тихого океана [сост. автором по 6, 16, 23, 29].

3.1. Международный проект «Арго»

Проект «Арго», по сути, сводится к созданию долговременной глобальной сети постоянных океанографических станций на основе дрейфующих буев-измерителей.

Данные с этой сети поступают ежедневно и в большом количестве (при плановом количестве в 3000 буев ежегодно должно производиться около 100 000 СТД - станций). Дискретность измерения каждого буя составляет 10 суток, а плановый нижний горизонт измерений- 2000 м.

Каждый буй дрейфует в течение 10 суток на заданной глубине, затем опускается на горизонт 2000 м. С горизонта 2000 м он всплывает на поверхность, измеряя температуру и соленость (электропроводность). Затем, в течение 6 часов данные передаются на несколько спутников «Аргос», которые непрерывно пересылают их в два береговых центра «Аргос». После этого буй опускается на глубину дрейфа, и цикл продолжается до тех пор, пока не истощатся батареи (рабочий период составляет около 4 лет или примерно 120 станций).

Буй может закончить свою работу преждевременно (попасть в рыбацкие сети или быть выброшен на берег). Некоторые районы Мирового океана из-за дрейфа буев могут быть оголены. Для возмещения этого предусматривается пополнение буев и их повторное использование. В перспективе предусматривается самостоятельное движение буев в конце цикла по команде и использование обратной связи для изменения параметров работы (например, глубины дрейфа).

Кроме океанографических станций при использовании буев определяются характеристики глубинных (на горизонте дрейфа) течений, поверхностные течения (за период нахождения на поверхности).

Измерения течений, температуры, солености, а также определенной по ним плотности вместе с данными о возвышении морской поверхности со специальных спутников дают комплексную картину о состоянии океана.

Созданная сеть океанографических станций полезна как для целей мониторинга состояния Мирового океана, так и для долговременного прогноза погоды. Вместе с сетью существующих поверхностных буев и сетью прибрежных метеостанций, создаваемая сеть составляет основу новой океанографической науки - оперативной океанографии.

Технология производства буев была создана во время проекта по изучению циркуляции вод Мирового океана (WOCE). В настоящее время буи производятся в корпорациях ВЕББ (Фалмут, США), трех организациях США и во Франции.

Все данные наблюдений с буев поступают через приемные спутниковые станции в два центра данных «Арго» и в национальные центры данных «Арго».

В настоящее время существует два глобальных Центра данных «Арго»: в Монтеррее (США) и в Тулузе (Франция).

Национальные центры данных имеют все страны-участницы проекта (США, Франция, Великобритания, Канада, Австралия, Германия, Япония, Южная Корея).

Все данные по проекту «Арго» объявлены свободно доступными мировому сообществу (через мировую сеть ГСТ). Полные наблюдения, прошедшие контроль (т.н. задержанные данные) доступны через национальные центры данных «Арго» с задержкой до 5 месяцев.

Следует отметить, что буи-измерители использовались до начала проекта (2001), а также, некоторые измерения, произведенные с их помощью, используются и вне этого проекта.

В течение 10 ближайших лет глобальная сеть буев «Арго» позволит улучшить понимание процессов, происходящих в Мировом океане, и его влияние на процессы в атмосфере, а именно:

· определить структуру вод Мирового океана и ее изменчивость;

· уточнить характер глобальной циркуляции вод в Мировом океане;

· оценить меридиональный перенос тепла в океане;

· определить влияние долговременных аномалий температуры поверхности океана на изменение циркуляции атмосферы;

· изучить причинно-следственные связи таких явлений, как Эль-Ниньо и др.;

· дать оценку роли Мирового океана в изменении климата.

Этот круг задач может быть расширен в зависимости от полноты данных по Мировому океану, как по пространству, так и по времени.

Для получения новой оперативной информации по Мировому океану следует разработать:

методики восстановления параметров поверхности океана на основе спутниковых данных и данных, полученных с буев-измерителей;

расчетные методы для картирования параметров, позволяющих оценить состояние океана (вертикальное и горизонтальное распределение T, S, TS-кривые, динамические высоты, карты течений на поверхности и на горизонте 2000 м и др.);

новые численные модели циркуляции океана и усовершенствовать существующие для прогнозов гидрометеорологических параметров;

процедуры четырехмерного объективного анализа океанических параметров.

Руководящими органами проекта являются:

· информационный центр «Арго» (Тулуза);

· Научный Комитет «Арго» (заседает раз в год);

· Комитет по данным «Арго» (собирается также ежегодно).

К настоящему времени состоялись 4 заседания Научного комитета и два - Комитета по данным [19].

«Арго» состоит из пяти региональных центров (Тихого океана, Индийского океана, северной части Атлантического океана, южной части Атлантического океана, Южного океана), которые разделены, главным образом, океанским бассейном. Эти региональные центры – важная часть программы «Арго», так как они помогают гарантировать качество данных «Арго» более целенаправленно, чем DACs (Данные анализа Центра программного обеспечения) или GDACs (Глобальная координационная сеть оповещения о стихийных бедствиях), но в более широком смысле, чем отдельные PIs. Они могут также способствовать участию и сотрудничеству между большим количеством стран, работающих над тем же самым регионом океана [27].

Тихоокеанский региональный центр «Арго» (PARC) был создан в качестве совместного сотрудничества между Японией и морского научно-технического центра (JAMSTEC), а также Международного Тихоокеанского научно-исследовательского центра (IPRC) в Гавайском университете, и Содружества по научным и промышленным исследованиям (CSIRO). PARC берет обязанность зарегистрировать все данные о плавании в Тихом океане, посредством строгого исследования и получить подробную информацию, основанную на этих плаваниях [34].

На нижеприведенном рисунке показано месторасположение всех буев, которые развернуты в Тихом океане:

Рис. 3.5. Месторасположение всех буев [35].