​Руководитель лаборатории арктических исследований Тихоокеанского океанологического института Дальневосточного отделения РАН Игорь Петрович Семилетов вот уже более трёх десятилетий изучает цикл обмена углеводородов в системе «атмосфера-суша-шельф» в Восточной Арктике. Мы решили побеседовать с учёным о том, как влияют выбросы метана на глобальное потепление и чем исследования океанологов могут помочь российской экономике, научный журналист Валерий Чумаков. 
 
Смотрим вглубь

Ловцы метана

Поймай метан, если сможешь…

Газировка шельфа 

 
– Игорь Петрович, добрый день. Рады вас видеть. 

– Приветствую. 

– Сразу хочу сказать, что несколько раз бывал в Томске, в вашем политехе, и это один из моих любимых сибирских городов. По-моему, он такой прекрасный, так много молодежи, так много студентов. Нигде столько не видел. 

– Томск – это прекрасное место, где я провел много лет, выполняя наши совместные проекты, которые поддерживаются правительством Российской Федерации, которые в народе называют «мега-гранты». Это было с 2014 года по 2018. Мы продолжаем работать. Но основное мое место работы, это Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного отделения Российской Академии наук, где я руковожу созданной мной лабораторией арктических исследований с середины 90-х годов.

– То есть вы ближе к Тихому океану находитесь?

– Я не ближе, я тихоокеанский, я дальневосточник. 

– Скажите, вот у нас сейчас много идет разговоров о таянии ледников, о глобальном потеплении. Мы все его страшно боимся почему-то. Мне как-то. Не знаю, мне как-то в детстве, когда впервые услышал про глобальное потепление, казалось, что это очень хорошо. Значит, у нас будет тепло, у нас будет здорово, нам не нужно будет ездить на море, отдыхать, мы сможем загорать прямо здесь, в нашей средней полосе. Почему его так боятся?

– Если говорить в научных терминах, ученые не должны бояться, они должны предвидеть, предвосхищать, рекомендовать, советовать и говорить о том, что может случиться в ближайшем будущем, то, что может не случиться, а если случится, то когда, и что нужно делать для того, чтобы максимально сгладить последствия те, которые нельзя предотвратить. Как известно, изменение климата, попытки остановить антропогенное загрязнение атмосферы парниковыми газами, делаются. Но пока мы не видим эффективности от этих действий. Тут еще важный момент, на котором мы должны остановиться, это то, что антропогенные изменения климата, это важнейшие изменения, которые происходят в последние 200-250 лет. Конечно же, они происходят, конечно же, антропогенное воздействие есть. Консенсус на сегодня большинства ученых, «все ученые» никогда нельзя сказать, есть оппозиция, которая имеет более или менее убедительные аргументы. Но большинство ученых на сегодня склоняется, что основная причина, того, что мы называем «глобальное изменение», наверное, всех больше интересует в терминах потепления. Как вы отметили, таяние ледников, деградация мерзлоты и все прочее. Но вот на сегодня принято считать, подчеркиваю, принято считать, что основной виновник, это сжигание ископаемого горючего топлива, то, что в форме СО2 поступает, двуокиси углерода, конечного продукта окисления этого углерода, ископаемого топлива, поступает в атмосферу в форме двуокиси углерода, и метан. Вот эти два основных парниковых газа принято считать, что они определяют те изменения, которые происходят на сегодня. Но прямого эффекта от увеличения концентраций этих газов недостаточно для объяснения зарегистрированного потепления. Они, как в последнее время считают большинство ученых, играют роль триггера, спускового крючка в климатической системе, которая усиливает потепление за счет ряда пока малопонятных факторов. Парниковый эффект, сказать простыми словами, объяснить, или все понимают, что такое парниковый эффект.

– В двух словах, я думаю, что не помешает. 

– В принципе, можно просто сравнить поверхность нашей планеты с теплицей, в которой роль стекла играют парниковые газы. В теплице теплее, чем за ее пределами. Как работает стекло теплицы или пленка парника? Пленка, стекло пропускают приходящее солнечное излучение, полный спектр, которое нагревают поверхность земли. Пленка или стекло, не выпускают обратно инфракрасное излучение, то, что мы называем парниковым эффектом, то, что приводит к реальному потеплению. Чем больше парникового газа, тем у нас эффективнее работает парник. Нас, в первую очередь, интересует температура поверхности планеты.

– Конечно.

– Итак, нас интересуют последствия парникового эффекта на поверхности планеты. Но я сразу должен оговориться. То, с чего мы начали. Впрямую парникового эффекта недостаточно для тех изменений, которые происходят. На сегодня большинство ученых объясняют то, что происходит, сложным взаимодействием многочисленных и пока малопонятных обратных связей в климатической системе. Обратные связи могут быть положительные и отрицательные. Взаимодействие этих связей экспериментально изучить очень сложно. Поэтому в настоящее время доминируют ученые, которые занимаются моделированием природных процессов. Модели бывают более корректные, менее корректные, то что мы называем репрезентативные и нерепрезентативные. Репрезентативные – это те, которые откалиброваны по данным наблюдений. К сожалению, таких моделей немного. Ряд моделей, конечно, очень красивых, опубликованных в известных журналах, они говорят о том, что вот через 50 лет будет, скажем, сокращение площади мерзлоты на территории Российской Федерации в два раза. Красиво напечатали, опубликовали. Дело в том, что никто их сейчас не проверит, только через 50 лет. Маловероятно, что эти авторы будут еще ходить по нашей земле.

– Я делал несколько материалов с академиком Клименко по его климатической модели. У него там все четко тоже получается. Тоже уменьшение слоя вечной мерзлоты и так далее, и тому подобное. Но, хотя, с другой стороны, говоря с климатическими скептиками некоторыми, они говорят, а вот почему тогда вот основные, большие выбросы были в 30-х, 50-х годах, когда паровозы работали, когда у нас уголь жегся нещадно. Но тогда таких вот изменений климатических не было, было даже наоборот, похолодание некоторое. А сейчас, когда мы стали чище, наоборот пошло вот это потепление. Как так?

– Вопрос сложный и требует продолжительного обсуждения. Давайте просмотрим последние декады, которые наиболее надежно документированы данными наблюдений.

– 300 лет у нас всего климатические наблюдения ведутся?

– Давайте назовем те результаты, те данные, которые не вызывают сомнений, не вызывают дискуссию. Будем называть это «аргументы и факты». Например, в последние 3-4 декады (десятилетия) документировано, что площадь ледового покрова Северного Ледовитого океана драматически сокращается, это факт. Первопричины этого явления пока малопонятны. В основном, это гипотезы. Одна из гипотез, что мы уже с вами начали обсуждать, это эффект парниковый. Опять же, этот парниковый эффект, он проявляется не только в прямом потеплении, которое незначительно. Последствия от парникового эффекта проявляются в усилении атмосферной циркуляции, ветровой деятельности, увеличение числа и глубины циклонов, не только тропических, но и внетропических. В Арктике документировано усиление частоты и глубины циклонов внетропических, простыми терминами – арктических циклонов. Про Антарктиду мы, наверное, не будем говорить. Давайте больше про Арктику. Мы арктическая страна, нам это гораздо ближе. Половина Арктики, это российский сектор, Северного ледовитого океана, половина, большая половина шельфа Ледовитого океана, это наш, российский шельф.

– Вообще у нас большая часть успешных промышленных предприятий находится на Севере, многие – за полярным кругом, тот же Норильск, тот же Мурманск, и так далее.

– Позвольте мне с вами в этом месте небольшую дискуссию провести. Дело в том, что вы затронули очень интересный вопрос о концентрации антропогенной промышленной деятельности. Факты говорят о том, что основная концентрация антропогенной деятельности или промышленной деятельности находится в умеренных широтах Северного полушария, это южнее 60-го градуса. На этой картинке представлены результаты измерений атмосферного метана на нашей планете за последние десятилетия. Из рассмотрения этой картинки видно, что концентрация атмосферного метана над Арктикой на 8-10% выше, чем где-либо, это факт.

– Метан, он более эффективный парниковый газ, чем углекислота?

– Если сравнивать, молекула к молекуле, то молекула метана (СН4) примерно в 30 - 70 раз более эффективна, чем молекула двуокиси углерода (СО2). Но я вас успокою. Концентрация СН4 в атмосфере примерно в 200 раз ниже, чем концентрация СО2.

– Слава Богу, все перекрывает.

– Тем не менее, из современных оценок следует, что вклад СН4 в современный парниковый эффект примерно составляет 30-35% от вклада СО2. Это происходит за счет ряда обратных связей в климатической системе, которые мы обсуждать не будем, потому что уйдем в продолжительную научную дискуссию.

– Да. Это эффект спускового крючка, небольшое усилие запускает какой-то глобальный большой процесс.

– Здесь, я могу только отметить такой, наверное, понятный факт. Вот как работает метановый триггер. Метан попал в атмосферу, он уже стал выполнять функцию парниковой пленки. Но когда он попадает в тропосферу, в нижнюю стратосферу, происходит окисление метана до СО2 и паров воды- тоже парникового газа... Окисление метана происходит во всей толще атмосферы, что связано с присутствием гидроксил радикала ОН в атмосфере - основным фактором, определяющим сток атмосферного метана. Метан окисляется гидроксил радикалами в атмосфере до двуокиси углерода и паров воды. Двуокись углерода и пары воды - парниковые газы.

– Тоже парниковые газы.

– Так вот, принято считать, что единственный источник паров воды в нижней стратосфере, это именно окисление метана до паров воды и двуокиси углерода. И вот этот микровброс паров воды в нижнюю стратосферу за счет окисления СН4 воздействует на эффективность инсоляции или проникновения приходящей солнечной радиации. Но это просто один из примеров, я не хочу отклоняться далеко.

– Да, конечно.

– Мы, наверное, все-таки спустимся на землю. Это к вопросу о планетарном максимум СН4, который мы посмотрели на этой картинке. Видно, что концентрация метана в атмосфере растет с каждым годом. В настоящее время среднепланетарная концентрация метана в измеряемая как часть на миллион составляет примерно 1.80-1,85 ppm. В Арктике концентрация СН4 значительно выше, и это за пределами средних широт, где сконцентрирована основная антропогенная активность. Поэтому этот факт стал основой для формирования гипотезы, которые мы сформулировали еще в середине 90-х годов. Эта гипотеза заключается в предположении о том, что повышение концентрации метана в атмосфере над Арктикой связано с каким-то региональным источником метана.  Провели литературный поиск по этому вопросу, и обнаружили, что подобный максимум существовал в предыдущие теплые климатические эпохи. Известно, климатический цикл – примерно 105 тысяч лет, который включает ледниковый период более продолжительный и межледниковый период. Мы живем сейчас в период межледниковый, который называется голоцен. Так вот в предыдущие теплые эпохи, по крайней мере, 4 климатических цикла, концентрация атмосферного метана над Арктикой была примерно на 8-10%, тоже выше, хотя абсолютные значения были совсем другие. Этот результат опубликован на основе сравнения палеосодержания метана в атмосфере по ледниковым кернам, это Антарктида, станция Восток, и Гренландия. 

– Гляциологические исследования.

Мы тоже принимали участие в этой работе совместно с институтом Арктики, Антарктики (ААНИИ), в 80-е годы у нас был совместный проект. Я участвовал в этом проекте, поэтому в теме. Владимир Липенков, это один из ведущих гляциологов нашей страны, мира, он работает в ААНИИ. Мы работали с известными гляциологами Н.И. Барковым и В.Я. Липенковым в 80-е годы по этой тематике. Стало понятно, что механизм формирования этого максимума не связан с антропогеном, а связан с какими-то природными явлениями регионального масштаба источником регионального масштаба. Мы предположили, что наилучшим кандидатом для такого периодического источника является деградация (таяние) мерзлоты, которая происходит в теплые геологические эпохи и отсутствует в холодные. На первом этапе исследований мы сделали предположение о том, что это связано с развитием термокарстовых озер. 

– Что такое термокарстовое озеро? 

– Это понятие связано с деградацией мерзлоты, которая у нас занимает обширные территории. Наша страна вообще самая мерзлотная в мире. Наверное, только Канада может с нами конкурировать по мерзлотности. Примерно 70% Российской Федерации находится на мерзлоте различного типа. Чем ближе к Ледовитому океану, тем она более мощная и более сплошная. Так вот, как происходит один из механизмов деградации мерзлоты? Образуются лужи, какие-то лужи углубляются с годами. Когда глубина этой лужи становится больше 2 метров - это толщина ледового покрова, средняя толщина для высокой Арктики (Тикси, Черский…). Так вот, когда глубина становится больше 2 метров, остается небольшое количество воды подо льдом, которая сохраняет зимой положительную температуру, небольшую, но положительную. Это приводит к тому, что мерзлота начинает оттаивать, деградировать. Когда это происходит в течение сотен лет, иногда тысяч лет, это приводит к образованию озер, их называют термокарстовые озера, потому что это явление называется карст, провал.

– Карстовый провал, известная ситуация.

– Термический провал, скажем так. Не будем вдаваться в терминологию, это называется термокарстовые озера. Так вот, вот развитие термокарстовых озер, приводит к «заозеренности» северных территорий. Например, более 50% территории Колымо-Индигирской низменности покрыто озерами. Под озерами происходит заглубление кровли мерзлоты, что приводит к вовлечению в современный биогеохимический цикл древнего органического вещества, ранее законсервированного в мерзлоте. То есть, древний углерод окисляется до СО2, парникового газа, а в анаэробных, то есть бескислородных условиях, углерод восстанавливается до метана, и выделяется в форме пузырьков метана. Мы все знаем, кто был на Севере, что, когда лед становится на озерах и болотах, он весь в пузырях.

– Красивая такая картинка.

– То, что называется болотный газ-метан. Это есть на озерах, но есть и в море. Эти пузыри захватываются льдом во время его формирования. Когда льда нет, пузыри СН4 свободно поступают в атмосферу. До декабря интенсивные пузырьковые потоки поддерживают такие дырки во льду - природные майны. Поступление метана в атмосферу происходит через эти дырки. Мы начали этим заниматься в начале 90-х годов прошлого века, наверное, одни из первых, кто начали этим заниматься в России. Эти работы, мы проводили на базе Северо-Восточной научной станции, вблизи поселка Черского. Эта станция известна как станция Сергея Зимова. Мы вместе начинали в те годы. Результатом этих исследований стало то, что мы показали, что да, озерный источник- очень важный источник. Были статьи опубликованы в «Science» и «J. Atmospheric Sciences», в других журналах. Но оказалось, что этого источника недостаточно, поэтому я вернулся обратно в море. Начиная где-то с 1994 года, мы начали изучать, что происходит на арктическом шельфе. У нас были очень ограниченные возможности. Вспомните 90-е годы, когда наука обрушилась в финансовую яму.

– Тяжело было.

– Да, вы помните, обвал был полный. Но, как ни парадоксально, мы в это время начали наши исследования в Арктике. Я Арктикой занимаюсь с 1990 года. До этого занимался циклом углерода в различных океанах. Но с 1990 года - Арктика, вот эта гипотеза, про которую я сказал, она стала нашим, как сейчас говорят, «драйвером», двигателем наших исследований. Вот уже 30 лет мы занимаемся поиском аргументов для доказательства этой гипотезы. Начали мы, как я говорил, с термокарстовых озер Колымо-Индигирской низменности, а затем Приморской низменности вблизи дельты реки Лены. В то время экспедиции делали по 2-3 человека с рюкзаками, на снегоходах, на лыжах, потом на буранах, на вездеходах.

– Приехали, палатку поставили.

– Развитие было не очень быстрое, но оно было. Где-то в 1994 году мы выиграли большой грант от Фонда Сороса. Сейчас его ругают.

– Но в то время он был одним из очень, кто поддержал нашу науку, не дал ей умереть.

– Многие благодарны Джорджу Соросу за то, что он спас нас в науке в тот тяжелый период. Я думаю, что очень многие ученые моей генерации подтвердят это. Более того, в то время российское правительство с ним сотрудничало. Я получил один из самых больших грантов на эти работы, связанные с изучением этого планетарного процесса. Эта идея понравилась, было независимое рецензирование высокого мирового уровня. Было два больших гранта выделено. Один грант получил Сергей Сергеевич Лаппо, известный ученый, который в то время был директором ГОИНа, и потом – директором Института океанологии имени П.П. Ширшова, который, к сожалению, ушел уже много лет назад. Второй грант дали мне, простому научному сотруднику, кандидату наук. Это были гранты по 75 тысяч долларов, и еще правительство Российской Федерации поддержало в размере 25 тысяч долларов. 

– Это были огромные деньги.

– Огромные. Мы на эти деньги и развились, в 90-е годы выжили в науке. И не просто выжили, а развили наше направление исследований – первыми вышли исследовать природу потоков СО2 и СН4 на арктическом шельфе Российской Федерации. У меня появилась возможность приобрести аппаратуру, оплачивать экспедиции. Мы начали массированные исследования на мелководном Арктическом шельфе, в начале с простых измерений растворенного метана. Я вам сразу скажу, что те первые измерения, которые мы сделали в начале пути, были не очень обнадеживающие. Были какие-то аномалии, но эти аномалии, кроме одной-самой мощной (20 микромолей СН4), были несоизмеримы с тем, что мы находили в озерах. Даже были такие мысли, что, наверное, шельф не дает такого эффекта как озера.

– Вот такого же эффекта.

– В 1999 году мы вышли на маломерном судне “Дунай” в море Лаптевых, а в 2000-ом начали работать на судах Гидрографической службы Северного морского пути. Мы в то время полностью делали экспедиции на деньги, которые сами находили в рамках грантов. Та ситуация, которая существует в наше время - уникальная. Сейчас Министерство науки оплачивает, как мы называем, «мокрый фрахт». Имеется в виду, научно-исследовательское судно с заправкой топливом. То есть, у нас остается только найти деньги на все остальное, это тоже, конечно, огромные деньги. Но такой уникальной возможности у нас в то время не было. С конца 1990-х до 2015-го мы работали полностью сами, экспедиции делали, приобретали оборудование на те деньги, которые мы находили, на наши гранты. Эти деньги мы эффективно использовали, 100 тысяч долларов мы растянули, с 1994 году до конца 1990-х. Потом РФФИ появился. Первый Российский научный фонд был создан академиком Фортовым, который потом стал министром науки. Помните эти времена?

– Конечно.

– Вот в это время самые первые гранты РФФИ тоже оказали нам огромную поддержку. С тех пор они использовались как «сиидмани» (seed money).

– Деньги-семена?

– То есть, немножко денег, из которых потом делаем много денег. Они как лавина нарастают, если повезет. Так у нас получалось получать деньги из всех фондов, и российских, и американских, и прочих. В то время это приветствовалось, было проще гораздо в нашей стране. Мы тогда смогли расширить масштаб наших исследований, вышли на шельфы всех российских морей, в рамках более крупных экспедиций. Трансарктическая, первая экспедиция, это 2000 год. Мы из Архангельска до Владивостока шли без ледовой поддержки, и выполнили просто уникальные работы в море Лаптевых, Восточносибирском море, Чукотском море. Но с фокусом на динамике карбонатной системы и растворенном метане. Мы нашли первые аномалии растворенного метана и растворенного СО2. Третья, четвертая, пятая… на сегодня мы выполнили 49 всесезонных экспедиций, на различных судах, размером от 26 метров и водоизмещением 90 тонн до ледоколов размером более 100 м и водоизмещением до 12 тыс. тонн. На малых мы ходили из Ломоносова и Ладожского озера по Беломорканалу, по всем российским арктическим морям, и SOS давали, и всякое было. Летом мы работали на различных судах, а зимой - с вездеходов и транспортных караванов -на том что было в Арктике доступно. 49-я экспедиция в этом году на флагмане Российского флота «Академик Келдыш», вот такое красивое развитие, которое происходит на сегодня. Но начиналось все вот так.
 
В конечном итоге, что мы получили? Мы обнаружили, что шельф морей восточной Арктики значительно перенасыщен по метану. Это шло в разрез с теми представлениями, которые были на то время. Тогда считалось, что подводная мерзлота сплошная и стабильная. Нарушения сплошности подводной мерзлоты разрешались только в зонах тектонических разломов, где существует аномальный геотермический поток снизу. Но это не более 5-7% от площади моря Лаптевых, а в Восточно- Сибирском море предполагалось отсутствие сейсмотектонической активности. Это была парадигма, принятая во всем мире. Получился вот такой парадокс: перенасыщение по метану в воде есть, аномалии метана есть, что невозможно при наличии сплошной подводной мерзлоты. Я вам покажу сейчас картинки. 

Вот они не просто есть, они вот так выглядят. Это из статьи в журнале «Science», опубликованной нами в 2010 году, результат этих измерений. Этот район выделенный в красном цвете е, это перенасыщение растворенным метаном в поверхностных и придонных водах. Это основано на огромном количестве измерений. На сегодня у нас уже на порядки больше данных, технологии измерений - другие. Но вот те данные, которые мы получили до 2010-го года дали основание документировать то, что воды перенасыщены и являются источником метана в атмосферу. Мы сделали предположение, что это связано с тем, что подводная мерзлота не такая стабильная и сплошная, как раньше было принято считать. Модели состояния подводной мерзлоты, в то время были очень ограниченны данными, и выполнялись на основе моделей, которые были разработаны для суши, без учета солевого эффекта, без учета данных по реальной температуре и солености придонной воды. Просто моделировали мерзлотоведы сухопутные, которые не работали в океане, они не океанологи. 

– Разные механизмы. 

– Да, разные механизмы. Вот этот конфликт, который и до сих пор еще существует между морскими и наземными исследованиями. Но, этот конфликт существует не в таком явном виде, как было в то время. В то время вообще, когда вышел на берег, это считался у океанологов дурным тоном. Мне говорили известные океанологи и в России, и в других странах: «Что ты делаешь? Ты сухопутной Арктикой занимаешься? Зачем на сушу вылез?». После четырёх лет работы на суше (1990-1994 гг), я вернулся в море, и где-то в 2008-2009 гг, нам повезло познакомится с Николаем Никитичем Романовским, который был один из основоположников моделирования состояния подводной мерзлоты, профессор Московского государственного университета. Он был вице-президентом Международной ассоциации мерзлотоведов. Это мировая величина, крупный ученый. К сожалению, он ушел от нас несколько лет назад. Но мы тогда встретились, и у нас была очень горячая дискуссия с ним и с Натальей Шаховой, которая присоединилась к нашей команде в 2004 году, и занялась метановой темой. Я про метан больше говорю, на самом-то деле мы занимаемся изучением основных компонентов цикла углерода в Арктике, включая перекачку древнего органического вещества в системе суша-шельф-атмосфера. То есть, мы изучаем не только деградацию подводной мерзлоты и эмиссию метана, а полный цикл углерода. Метановые исследования возглавила Наталья Шахова, что позволило поднять это направление в нашем коллективе на самый высокий уровень. В наиболее важных статьях, опубликованных в Science и Nature Наталья - первый автор. Мы с Николаем Никитичем поспорили в начале, а потом договорились, что нужно объединить усилия, и пересмотреть вообще все. Потому что старая парадигма не работала, ее нужно ломать, она уже просто не дееспособна. Но это до сих пор еще многим не нравится. Но, слава Богу, мы это сделали, да, мы ушли далеко вперед, и объединили усилия не только многих крупных российских ученых из ведущих институтов Российской Академии наук (ТОИ ДВО РАН, ИОРАН, ГЕОХИ, ФИЦ Биотехнологии, ИПФ РАН), Сколтеха и топ университетов (МГУ, МФТИ, ТПУ, ТГУ, САФУ), но и зарубежных ученых из ведущих университетов шести стран: Швеции, Норвегии, Великобритании, Италии, США, Нидерландов. Сейчас мы работаем с лучшими мерзлотоведами нашей страны. Это ученые с кафедры геокриологии МГУ, это и Якутский институт мерзлотоведения имени Мельникова, Сибирской отделение Российской академии наук в Якутске, Михаил Григорьев, Владимир Тумской, Геннадий Типенко и другие ученые, с которыми мы работаем. Николай Никитич ушел, но то, что мы называем «гнездо Николая Никитича», это сейчас ребята, с которыми мы работаем, это лучшие на сегодня. Кто-то ушел в Сколтех работать, как Евгений Чувилин – один из мировых лидеров по изучению гидратного метана. Кто-то остался и занимается в основном сушей, но участвует в наших экспедициях. Я не буду все имена называть. Но у нас есть эта команда, мощная команда, которая умеет изучать состояние мерзлоты комплексом современных методов. Андрей Кошурников разработал модификацию метода электропрофилирования, которую мы вместе откалибровали по данным бурения, что позволяет определить положение залегания кровли подводной мерзлоты. Ряд других методов мы тоже используем, включая непрерывное сейсмопрофилирование (НСП) высокого разрешения, спаркеры (электроискровые излучатели) и другие методы.

– Сейсморазведку.

– Тут все сложнее. Необходимо использовать полный комплекс всех методов. Глубинная сейсморазведка работает на низких частотах с помощью пневмопушек, что позволяет получить данные по глубинной структуре осадков, но у них теряется верхушка, верхние где-то 200 метров, они не видят, что там происходит, а нас интересует именно верхушка. Так вот оказалось, что НСП и спаркеры не пробивают осадок глубже нескольких метров из-за высокой загазованности осадков, то есть эти методы не работают для изучения положения и структуры кровли подводной мерзлоты. То, есть Роснефть, Росатом, Газпром не видят положения кровли мерзлоты, что критически важно для решения задач безопасного освоения ресурсов шельфа и решения инженерных задач по установке буровых платформ, прокладывания подводных трубопроводов, создания портовой инфраструктуры. 

– Видят картинку на глубине километр, два-три километра, а то, что близко к поверхности, для них это только размытое представление.

– Вы же понимаете, что глубокая сейсмика, это для изучения залегания земной коры, задач по расширению шельфа, это один из основных методов, для поиска нефтегазовых структур. Это работает прекрасно, но это не работает для цели выявления состояния подводной мерзлоты. Мы на сегодня являемся единственной в мире группой, которая умеет достоверно определять положение кровли подводной мерзлоты. Это электропрофилирование, которое делает команда Андрея Кошурникова из МГУ-научным центром МГУ Геофизик. Начиная с 2011 года, мы вместе 5 лет бурили с припаянного льда подводную мерзлоту, и пытались разобраться с тем, что происходит. Андрей присоединился к нам со своим электромагнитным методом. Он вслепую оценил электромагнитным методом положения кровли мерзлоты, которое мы сразу же заверили бурением, с точностью до 1 метра. После этого было очень много и других точек, где была определена глубина залегания кровли подводной мерзлоты, которую мы заверили бурением. Это пока единственный метод в мире, который работает и заверен бурением. Результаты были опубликованы в Докладах РАН, в Nature Communications и в других журналах.

– Аргументы подтверждены фактами.

– Да, аргументы подтверждены фактами. Мы на сегодня используем этот метод как представительный, или, говорят, репрезентативный метод для картирования положения кровли подводной мерзлоты. Мы используем этот метод, начиная с 2012 года каждый год во всех морских экспедициях, во всех наших буровых зимних экспедициях. Поэтому мы имеем реальные данные о положении и состоянии кровли подводной мерзлоты. С подошвой, с нижней границей подводной мерзлоты, все сложнее. Но с кровлей мы умеем работать. Оказалось, что кровля подводной мерзлоты отсутствует в тех местах, где мы определили мощные прорывы газа, которые мы называем «мегасипы». 

Это акустическая картинка, данные эхолотов, которые работают на правильных частотах. Это величина обратного рассеивания, она говорит об интенсивности пузырьковой разгрузки. Мы, опять же, первая команда, которая откалибровала природные потоки искусственными потоками метана. Мы умеем сейчас использовать, то есть, рассчитывать по измеренным величинам обратного акустического рассеивания общий расход газов, который поступает из осадков в воду. Это все опубликовано в топе профессиональных журналов. Прошло очень жесткое ревью, это опубликовано, сейчас не вызывает никакого сомнения. Но до сих пор мы единственная группа, которая это использует на нашем арктическом шельфе. Тут, естественно, необходимо сказать очень коротко о том, что наши исследования, связаны с изучением климата в конечном итоге. Мы ищем механизмы формирования планетарного максимума метана над Арктикой, что важно для понимания баланса атмосферного метана и климата. Почему мы концентрируем наши исследования на морях восточной Арктики? Потому что это самый широкий, самый мелководный шельф мирового океана. Около 80% всей поверхности шельфа имеет глубину менее 50 метров. Здесь же представлено около 80% всей подводной мерзлоты на нашей планете, и порядка 80% предсказанных арктических гидратов залегают тоже в этом районе. 

– Мелководье такое, большое.

– Да, это самый широкий, самый мелководный шельф Мирового океана, где сконцентрированы гигантские ресурсы углеводородов. Почему там идет борьба за эти зоны, участки? Наши нефтегазовые гиганты там разобрали все эти лицензии, потому что там гигантские запасы углеводорода.

– Да. Поскольку не глубоко, то и добывать, наверное, дешевле.

– Насчет дешевле, большой вопрос, это Арктика. Известно, что основные запасы нефти и газа находятся на глубинах осадков примерно 3 километра. Мерзлота находится в верхних сотнях метров. Там, где мощные выбросы выходят, она просто протаяла насквозь, она деградировала насквозь. В одном интервью все не расскажешь. Я просто такие штрихи, кратко скажу, то, что связано с климатом. Мы же начали про климат. Я вернусь к тому, все-таки, хорошо этот или плохо, наверное, в конце нашего разговора. Я просто хочу донести до слушателя то, что максимум атмосферного метана присутствует над Арктикой и шельф вносит значительный вклад. Насколько значительный, это большой вопрос. Потому что это научный вызов всему человечеству, ответить на этот вопрос, потому что работы очень дорогие. Последние 20 лет мы занимаемся исключительно арктическим шельфом. За эти 20 лет мы накопили гигантское количество данных. До 2010 года мы выполнили измерений растворенного метана в морях Восточной Арктики больше, чем все измерения, сделанные океанографами всего мира по изучению растворенного метана во всем Мировом океане. В журнале «Science» мы опубликовали все данные, которые были на то время известны, в приложении, и показали наши данные. Надо сказать, я вас удивлю, около тысячи измерений было всего в Мировом океане сделано до нас.

– Очень мало.

– У нас было 1100, представляете. Но на сегодня у нас, конечно, измерений на порядки больше. Сейчас у нас реализованы технологии, позволяющие измерять непрерывно содержание растворенного метана в поверхностной воде. Прокачиваем воду с поверхности моря через специальную систему, где эта вода уравновешивается с газом-носителем, который мы используем. Измерения выполняются на лазерных спектрометрах высокого разрешения каждую секунду. В экспедиции этого года было выполнено только в поверхностном слое воды примерно 300 миллионов измерений.

– Это такой непрерывный поток идет.

– Непрерывные измерения. Вот в этой экспедиции конкретной около 300 миллионов измерений содержания растворенного метана в поверхностной воде. Сравните с 1000 измерений 10 лет назад.

– Есть разница.

– 300 миллионов или 1000. То есть, мы ушли на 5 порядков вперед.

– Порядков, да.

– Да. Это я говорю о прогрессе. То есть, прогресс в науке есть. Как говорят во всем мире, ученые должны отвечать, на что они свои деньги тратят, они должны расходоваться эффективно. Позволю заметить, что мы их используем эффективно. Это дорогие исследования, но мы честно их отрабатываем, что подтверждается, публикациями в наиболее престижных журналах.

– Science, вы сказали, Nature.

– У нас 15 статей в группе Science и Nature уже опубликовано. Последняя статья вышла пока мы были в экспедиции. Это Science Advances, дочка Science. В октябре вышла статья, посвященная изучению перекачки эрозионного углерода, который включается в циклы за счет деградации мерзлоты за три последних климатических цикла. То есть, мы уже ушли в этом направлении очень далеко. Часть работ мы, конечно, делаем совместно с нашими зарубежными коллегами. Как я уже отметил, мы доминируем по каким-то направлениям, мы лидеры, в каких-то направлениях мы учимся, в каких-то направлениях – сотрудничаем. Естественно, современная наука невозможна без взаимодействия, плотного сотрудничества. В нашем случае это равноправное сотрудничество с ведущими лабораториями Европы. Это Стокгольмский университет, Утрехтский университет, в Соединенных Штатах -Аляскинский университет в Фэрбенксе и другие известные учреждения. Мы в настоящее время работаем с шестью странами, уже выполнен ряд совместных экспедиций. Эффективность наших исследований от этого повышается, потому что мы используем самые передовые технологии, которые только появляются в мире. Даже газоанализаторы, которые мы используем по измерению метана, мы самые первые начали их использовать вообще в Арктике. У меня анализатор был, лазерный спектрометр для изменения точных концентраций атмосферного метана. У него заводской номер был 003. С 2006-го года мы начали использовать эти технологии. Я просто к тому, что то, что мы делаем, делается на самом высоком мировом уровне. Про метан я закончу тем, что согласно консервативным оценкам, которые опубликованы в 2014 году в “Nature Geoscience” нашей авторской группой (Шахова Наталья, я второй автор) примерно 17 миллионов тонн метана выделяется из морей Восточной Арктики в атмосферу каждый год. 

– Это много это или мало? 


Автор: Валерий Чумаков.

 Видео: Александр Козлов.

 Фотообработка: Арег Гукасян.

Источники

"А у нас из шельфа - газ, а у вас?
Научная Россия (scientificrussia.ru), 01/12/2020

Похожие новости

  • 28/12/2020

    Научные события – итоги 2020: ежегодный рейтинг телеканала «Наука»

    ​Ежегодно в конце декабря телеканал «Наука» совместно с Институтом современных медиа (MOMRI), и с 2020 года – при поддержке Российской академии наук (РАН), проводят опрос российских ученых и обычных россиян о ключевых научных событиях уходящего года.
    194
  • 26/11/2020

    Андрей Юрченко: мы разрабатываем систему экомониторинга Норильска

    ​​​​​Большая норильская экспедиция Сибирского отделения Российской академии наук – это не только полевые и лабораторные работы, за деятельностью промышленных предприятий начали внимательно следить со спутников.
    617
  • 25/09/2018

    В России создадут систему прогнозов состояния арктических морей

    ​Создание системы оперативного прогноза ситуации в арктических морях представляется для России крайне важным проектом, ввиду стоящей задачи освоения Арктики. Такая система сможет предоставлять прогностическую информацию о гидрометеорологических изменениях в акватории.
    1078
  • 11/11/2020

    Как ученые спасают экологию Арктики

    ​Арктика – бескрайние заснеженные просторы, где средняя температура в июле не превышает +10°C. Ее уникальная природная территория включает более 20 тысяч видов растений, животных, грибов и микроорганизмов.
    292
  • 18/06/2020

    «Биоинформатика — это не просто "поставьте компьютер и считайте"»

    ​Кандидат биологических наук, сотрудник факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М. В. Ломоносова и Института биоорганической химии РАН Артур Залевский в интервью Indicator.Ru рассказал о «синусоидах» в карьере биолога, о проклятии «тыжбиоинформатика» и о невзятых рубежах научпопа в России.
    1471
  • 11/12/2020

    Главный результат Большой Норильской экспедиции: исследования необходимо продолжать

    ​На московской площадке Российской академии наук состоялось обсуждение итогов полевого и лабораторного этапов Большой Норильской экспедиции (БНЭ), организованной Сибирским отделением РАН и компанией «Норникель».
    769
  • 08/01/2019

    Гонка квантовых компьютеров и лечение рака: ведущие российские ученые выделили главные исследования года

    ​​Сжатие информации, гонка квантовых компьютеров, борьба с раком и постижение Арктики - российские академики по нашей просьбе выделили наиболее, на их взгляд, прорывные научные результаты 2018 года. Квантовые компьютеры Академик РАН, экс-председатель Сибирского отделения РАН, физик Александр Асеев: - Я бы выделил три направления, которые «выстрелили» в этом году в области электроники.
    2233
  • 20/11/2020

    Конференция «Все меняется» позволила сделать важный шаг сближения гуманитарных и естественных наук

    ​B ТюмГУ прошла международная онлайн конференция "Все меняется: климат, общество, ландшафты в исторической перспективе". Современные ученые говорят о том, что мы живем в новой геологической эпохе - антропоцене, в которой деятельность человека является определяющим фактором в изменении климата и окружающей среды.
    736
  • 18/12/2020

    Климат становится нервным. "В Мире науки" №12, 2020

    ​​Продолжаем публикацию серии интервью, посвященных глобальному потеплению. Начало в публикации от 6 декабря 2020 г.  ЛЕС УХОДИТ НА СЕВЕР Леса не просто поглощают углекислый газ, который считается главной причиной ускоренного изменения климата, но и накапливают его.
    493
  • 11/08/2020

    Байкал оценят «цифрой»: о создании системы мониторинга экологии озера

    ​​Учёные из Сибири получили грант Министерства науки и высшего образования России в размере 300 млн рублей на создание фундаментальной основы и разработку технологий цифрового мониторинга и прогнозирования экологической обстановки на Байкале.
    747