Розуміння взаємозв'язку льодовика та океану в протоці Джонс: комплексний підхід
Крістен Резерфорд
Між островом Елсмір і островом Девон знаходиться вузька протока Джонс, розташована в канадській Арктиці, що швидко і різко змінюється. Берегова лінія тут характеризується хитромудрими фіордами, багато з яких перебувають під сильним впливом льодовиків, що сповзають в морі (тобто льодовиків, які закінчуються на початку фіорду і скидають талу воду нижче поверхні океану). Цей регіон з особливо високим ризиком відступу та танення льодовиків та підвищеним стоком цих льодовиків неминуче впливає на морське середовище. Тим не менш, у самій протоці Джонс за останні сто років паркани проб бралися всього кілька разів, і мало що було відомо про те, як на нього впливає збільшення талої льодовикової води.
 |
 |
|
| Група вчених літнього польового сезону 2022 року | Карта місцевості. На врізці у лівому верхньому куті зображена карта частини канадської Арктики з виділеним червоним кольором розташування протоки Джонса, а точки на більшій карті вказують місця вибірок. |
У 2019 році багатопрофільна група вчених приступила до вирішення питань, що залишаються без відповіді в цій галузі. Д-р Майя Бхатія та д-р Ендрю Гамільтон (обидва з університету Альберти) є двома провідними вченими по взаємодії льодовиків та океану. Серед їхніх співробітників д-р Пол Майєрс (університет Альберти), д-р Ерін Бертран (університет Далхаузі), д-р Стефані Уотерман (університет Британської Колумбії), а також численні аспіранти та докторанти. Їхня спільна робота з 2019 року стартувала і за минулий час вони суттєво розширили як науковий моніторинг, так і наше розуміння системи льодовик-океан у протоці Джонс.
Вирішення комплексних дослідницьких цілей
У проекті є безліч міждисциплінарних дослідницьких питань – відображення спеціалізації багатьох залучених до проекту вчених. Однією з цілей дослідження є розуміння біогеохімічного кругообігу поживних речовин та продуктивності, функції та стану харчування фітопланктону. Нещодавно Бхатія та Гамільтон опублікували роботу, засновану на спостереженнях 2019 року, про концентрацію макроелементів, таких як азот, у вкритих льодом фіордах порівняно з фіордами, не вкритими льодом. Ця робота (Bhatia et al. 2021; Williams 2021) показала значне збільшення кількості поживних речовин у фіордах з льодовиками, що сповзають у морі, що узгоджується з попередніми дослідженнями в інших арктичних регіонах, таких як Шпіцберген та Гренландія.
Ще одна мета проекту – дослідження мінливості прісної води у протоці Джонс та вплив атлантичних вод на глибині льодовикових фіордів. У верхніх шарах на глибинах 100-150 м води холодні та прісні; нижче цієї глибини вода тепліша і солоніша через приплив атлантичних вод. «Там, де морське дно досить глибоко, щоб атлантична вода могла контактувати з льодовиками, що сповзають, - говорить д-р Гамільтон, - це може викликати посилене танення льодовиків і сприяти відступу деяких з цих льодовиків.
Ці вимірювання дозволять фізичним океанографам краще зрозуміти просторову та тимчасову мінливість атлантичного шару води в протоці Джонс та навколишніх фіордах, а також передбачати будь-які впливи, які це може вплинути на льодовики в регіоні.
Оптимізація плану вибірок даних за допомогою багатопараметричного зонда RBRmaestro³ C.T.D
Враховуючи широту розв'язуваних дослідницьких питань, зонд RBRmaestro&C.T.D для цього проекту був загалом кращим інструментом. «Отримання багатопараметричного зонда було ключовим, тому що нас цікавила не лише фізична океанографія, а й вплив на морську екосистему харчового ланцюга», - каже д-р Бхатіа.
Робота дослідників досить непроста, тому що в їхньому розпорядженні немає великої розетки датчиків. Але за допомогою RBRmaestro³ і пов'язаного з ним мобільного пристрою з ПЗ Ruskin вони можуть переглядати свої CTD кидки в реальному часі, а потім, після швидкого аналізу CTD результатів, робити паркани пляшкових проб на точній глибині, щоб якнайкраще вирішити свої дослідницькі питання.
Станції вибірок розташовані по всій протоці Джонс, але більшість з них в основному у фіордах південної частини острова Елсмір та північно-східної частини острова Девон. Дослідників найбільше цікавлять льодовикові фіорди, але вони також вибирають ділянки, не вкриті льодовиками, як контрольні. На кожній з цих ділянок вони збирають результати CTD кидків та забори проб води в одну пляшку з певної глибини для моніторингу поживних речовин, мікробного складу та різних типів ізотопів. Крім того, вони виконують CTD закиди на поперечнику з 10 станціями через затоку Джонса між островами Елсмір і Девон, причому на п'яти з цих станцій також беруться пробки в пляшки.
 |
 |
||
| Установка для здійснення CTD вибірок | Террі Ноа працює з лебідкою |
Співпраця з місцевим населенням для здійснення цілорічної вибірки даних
Як і у випадку з більшою частиною океанографії, особливо в Арктиці, час збору даних спочатку був зміщений у бік літа, коли погодні умови сприятливі і вченим з півдня легко дістатися до півночі. Проте влітку 2021 року дослідники перенесли свою базу в Гріз-Фьорд на острові Елсмір, що призвело до унікального партнерства з місцевою спільнотою, що постійно розвивається. Їхній поточний план моніторингу тепер включає південних учених та аспірантів, які вирушають до Гріз-Фьорду навесні та влітку. Співробітники місцевого співтовариства, насамперед Террі Ноа зі служби сервісу Ausuittuq Adventures проводять додаткові вибірки даних восени, взимку та навесні за підтримки грантового фінансування. На станціях фіордів біля Гріз-Фьорда вибірки здійснюються сезонно, тоді як у поперечнику через протоку Джонса часто виконуються лише влітку та навесні, оскільки вибірки дуже трудомісткі. Ці вибірки доповнюються спостереженнями з причалу, оснащеного різними RBR реєстраторами, недалеко від кінця приливно-відливної води льодовика, що сповзає, а також з місця щомісячної вибірки даних, до якого Ноа може легко отримати доступ цілий рік.
Маючи можливість виконувати цілорічні вибірки даних, дослідники розширюють можливості свого устаткування. «Саме тому ми вибрали інструменти RBR, - пояснює д-р Гамільтон - це одні з небагатьох інструментів океанографічної якості, які досить надійні, щоб витримувати температуру -35°C при вибірках даних ».
Насправді, Ноа іноді здійснював вибірки взимку, в умовах снігової бурі при -37°C та у повній темряві. У таких випадках він та його польовий помічник туляться у критому фургоні за його снігоходом та здійснюють вибірки через просвердлений у морському льоду отвір. «Террі - дуже творчий і винахідливий хлопець, тому він постійно вигадує способи покращити зимовий паркан проб і переконатися, що ми зберігаємо здатність проводити вибірки практично в будь-яких умовах», - каже д-р Гамільтон. Вчені сподіваються й надалі розширювати цю співпрацю, прагнучи зробити цілорічні забір проб більш ефективними, доступними та досяжними.
Просування вперед через постійний діалог
Група населення багато інвестувала у цей проект. Грайз-Фьорд - найпівнічніша громада Канади, яка у багатьох відношеннях знаходиться на передньому краї зміни клімату, переживаючи сильні штормові нагони та зміни морського льодового покриву та погоди. Спільнота залежить від цієї швидко мінливої морської екосистеми, покладаючись на неї як на мисливські угіддя та для видобутку продовольства.
 |
||
| Відкриті збори місцевої спільноти та презентація результатів проекту у 2022 р. |
«У нас були формальні зустрічі в невеликому поселенні і багато розмов з людьми, просто щоб з'ясувати, що їм цікаво дізнатися, як вони хочуть, щоб їм були представлені результати, про що вони хочуть дізнатися більше, і в якому напрямку вони хочуть, щоб ми змінювалися, - каже д-р Бхат, - все це завжди в русі. Це постійне обговорення.
Щодо майбутнього наукового спрямування цього проекту, вчені сподіваються розробити чисельні моделі процесів регіону, вивчити вплив льодовиків на більш високі морські трофічні рівні (становище організму в харчовому ланцюгу) та більше співпрацювати з колегами-гляціологами, щоб краще зрозуміти самим регіональні крижані маси. Цей проект, безперечно, заповнив величезну прогалину в наших знаннях і оскільки він продовжує зростати і розвиватися, немає сумнівів, що він продовжуватиме це робити.
