НИС «Академик Мстислав Келдыш» (рейс № 87): комплексные исследования в атлантическом секторе Южного океана

Часть 1

2 декабря 2021. После прошедшего снегопада 30.11 и 1.12 удачно вылетели из Владивостока через Москву в Калининград, удачно приземлились, доехали на такси до проходной рыбного порта поздним вечером и по заснеженной и ледяной дороге, почти как на лыжах, против ветра с тяжелым багажом добрались до причала и поднялись на борт НИС «Академик Мстислав Келдыш».

Встретились с заместителем начальника экспедиции. Дмитрий Ильич Фрей познакомил нас с оборудованием гидрологической лаборатории, в том числе с недавно приобретенным гидрологическим зондом, и гостеприимно предложил нам родниковой воды, чему мы были очень рады.

Поселились в каюты. Удалось хорошо выспаться после перелетов, проснулись бодрыми.

3 декабря позавтракали тем, что привезли с собой из Владивостока, поскольку на довольствие обещали поставить через двое суток. Завезли заказанные ранее химикаты, ведра и необходимые инструменты для лаборатории гидробиологических исследований.

4 декабря съездили втроем в центр Калининграда на такси за 120 руб. Купили роутер для работы в интернете в каютах на своих ноутбуках, а также необходимые средства личной гигиены, кружки, чай и т.д. Днем начался обильный снегопад, и мы доехали до проходной причала на такси уже за 450 руб.

5-6 декабря. Поставили на довольствие. Выход с борта НИС запрещен до отхода от причала 7.12. Сдали морские и медицинские документы. Сдали тест на коронавирус. Павел настроил интернет-связь для работы в лаборатории и каютах. Устанавливали оборудование. Всем объявили, что коронавирус ни у кого не обнаружен. Началась обычная работа перед выходом в море.

7 декабря. Вскоре после завтрака начался осмотр судна. Прошли контроль у пограничников, сдав заграничные паспорта и удостоверения личности моряка. Через некоторое время объявили, что выходим в рейс, и отошли от причала. За кормой остались небольшая безлюдная заснеженная площадь у причала с маленькой часовней и заброшенные здания прошлого века.

От причала вышли в Калининградский морской канал, унося на отдельных участках палубы и чехлах лебедок белый снег и льдинки в Балтийское море. Приятная солнечная погода, голубое небо, белые облака, рисунки ряби на поверхности воды.

Вышли в Балтийское море и в первый же вечер, 8 декабря, увидели малиновый закат на горизонте, как на картине художника. Балтийское море приветствовало нас своим спокойствием и красками.

9 декабря в Балтийском море солнце закрыто облаками, усилился ветер, белеют барашки ветровых волн, видна длинная зыбь.

Вечером прошли встречным курсом с вышедшим на свободу НИС «Академик Иоффе», который возвращался домой после того, как датский суд вынес решение о недопустимости его ареста.

10 декабря. Вышли через пролив Скагеррак в Северное море. Погода нормальная. Катит длинная зыбь. Слегка покачивает. Состоялось собрание руководителей отрядов. Познакомились с планами гидрологических съёмок и последовательностью выполнения измерений. Павел Салюк и коллеги установили и настроили проточную систему наблюдений.

Часть 2. Экспедиционные исследования, совещания, семинары и морские пейзажи

12 декабря 2021. Широта 54º40’N, долгота 14º57’E. Погода на удивление благоприятная. Проходим со скоростью около 9 узлов последние мили Северного моря, часто сурового в это время года: в начале Антарктической экспедиции осенью 1981 г. экстремальный шторм захватил НИС «Профессор Визе» уже в Финском заливе и Балтийском море сразу после выхода из Ленинграда. В Северном море в это время развивались волны высотой до 15 м. Поэтому они штормовали у датских проливов и зашли в Гамбург только через 10 суток после выхода в экспедицию.

А мы сегодня, уже через 5 суток после выхода, приближаемся к проливу Па-Де-Кале - самой узкой части пролива Ла-Манш, где море синее, небо голубое и солнышко, хоть и не блестит пока, но уже готово нас согреть.

Морские пейзажи и хорошая погода радуют и вдохновляют на научные исследования, которые уже в полном разгаре. На фото 2 - проточная система, установленная руководителем отряда ТОИ ДВО РАН Павлом Анатольевичем Салюком и аспирантом Андреем Олеговичем Холмогоровым с коллегами на самой нижней палубе номер один. Ниже её - только подводная часть корпуса НИС и верхний слой океана, откуда морская вода непрерывно поступает в проточную систему на ходу судна.

С частотой 5 секунд измеряются температура и электропроводность, рассчитывается соленость морской воды на глубине около 5 м. Значения температуры и солености непрерывно выводятся на монитор ноутбука в виде графиков зависимости от времени (фото 2). Здесь же с частотой 20 секунд измеряются спектры флюоресценции морской воды, из которых с помощью подготовленных программ рассчитываются содержания органического вещества, хлорофилла а и фикоэритрина – пигмента фитопланктона, являющегося признаком наличия криптофитовых водорослей и цианобактерий. Измеряемые и рассчитываемые характеристики морской воды сохраняются в одном файле и выводятся в графическом виде на монитор лабораторного компьютера.

Старший научный сотрудник лаборатории палеоокеанологии Елена Аркадьевна Штрайхерт (фото 3) подготовила отборник морской воды из крана проточной системы и установку фильтрации этой воды для измерения оптических характеристик экстракта фитопланктона и определения концентрации хлорофилла a в судовой лаборатории. Эти лабораторные измерения с интервалом одни сутки или чаще также начались после установки проточной системы. Они необходимы для калибровки датчика флюоресценции хлорофилла a проточной системы и сопоставления данных судовых измерений со спутниковыми измерениями цвета океана.

13 декабря, 8:43. Широта 49º48’ N, долгота 3 ºЕ. Температура воздуха 11ºС, воды 12,5ºС. Идём в проливе Ла-Манш курсом на запад, скорость 8,8 узлов.

Продолжается анализ результатов наблюдений, полученных в предыдущей Антарктической экспедиции на НИС «Академик Мстислав Келдыш», а именно - результатов измерений скорости течения с помощью акустического доплеровского измерителя течения (ADCP), содержания хлорофилла a в морской воде из проточной системы и спутникового дистанционного зондирования в районе Фолклендского (Мальвинского) и Бразильского течений, течения над склоном Патагонского шельфа.

14 декабря. Пересекли меридиан Гринвича со скоростью до 9.5 узлов, вышли в Западное полушарие и живем по времени UTC. Температура воздуха 11ºС, воды 12ºС. Ветер северо-западный, 7 м/с.

Ветровые волны и зыбь, направленные примерно под углом 30º в правый борт, усиливаются, пытаясь задержать нас в проливе с богатой мирной и военной историей. Чувствуется дыхание Северной Атлантики, известное суровым нравом со времен викингов (896 г., 985 г.), которые за пять веков до Колумба побывали в Северной Америке в районе полуострова Ньюфаундленд, названного первопроходцами землей Винланд.

15 декабря. Широта 45º6’N, долгота 11º38’,25W, температура воздуха 12ºС. Ветер 6 м/с, восточный – юго-восточный. Длинная зыбь такого же направления идет в левый борт.

Вышли на широкие просторы Атлантического океана, повернув на юг, к желанному теплу и солнцу тропиков. Это один из древнейших торговых путей, проложенных тамплиерами к Средиземному морю (1118 г.,1345 г., Фрерс Эрнесто «Пираты и тамплиеры». Глава 6 «Древнейшие морские пути»).

Облака и солнце создают живописные шедевры на небосводе, которые постепенно изменяются в течение каждого дня, как в калейдоскопе. Сегодня солнечные лучи на горизонте уже достигли поверхности океана. Прямо по курсу мы видим самый яркий солнечный луч в конце тоннеля между серым небом и тёмной водой Северной Атлантики (фото 4). Надеемся, что скоро выйдем к солнечному свету и подводной горе Тропик, где будут работы с драгой и сетью и СТД-зондирование. Там же отряд из Института морских технологий РАН отправит в кратковременный подводный поход автономный аппарат, именуемый здесь «жёлтой торпедой».

Известные штормами ревущие сороковые Северной Атлантики пока не ревут и дают нам возможность спокойно работать, анализировать данные измерений хлорофилла a и скорости течений в Южной Атлантике, полученные в предшествующей антарктической экспедиции на НИС «Академик Мстислав Келдыш».

Елена Аркадьевна ежедневно измеряет в лаборатории оптические характеристики экстракта фитопланктона и концентрации хлорофилла a в пробах фильтрованной морской воды проточной системы. Павел Анатольевич анализирует результаты всех измерений характеристик морской воды в проточной системе в районе «Древнейшего морского пути». Научные сотрудники и инженеры гидрологического отряда оснащают розетту батометрами, акустическим доплеровским измерителем скорости течения, СТД-зондом IDRONAUT. На розетту крепится акустический измеритель глубины моря с любого горизонта - «Пингер», точности которого недостаточно при приближении розетты ко дну. Поэтому на розетте поместили новый итальянский альтиметр, который измеряет расстояние от розетты до дна по мере приближения к нему на 90-50 м и ниже (кому как повезёт).

Гидрологи выкатывают розетту из «мокрого» помещения гидрологической лаборатории на палубу бака по специальным разборным рельсам (фото 5). Примерно такая же железная дорога для розетты, но меньших масштабов была построена в конце прошлого века на НИС «Академик Лаврентьев» под руководством Александра Воронина, руководителя сектора гидрологических измерений ТОИ ДВО РАН.

Совместно с членами палубной команды гидрологи установили на П-раме лебёдки на баке тяжёлый блок, через который протянули трос от барабана лебёдки к розетте, стоящей в «мокром» помещении гидрологической лаборатории (фото 5-6). Молодому матросу Никите Калинину, забравшемуся по стойке П-рамы до верхней перекладины, пришлось обнимать стойку двумя ногами и одной рукой, чтобы подготовить стропы для подъема блока (фото 6). Коллективными усилиями тяжелый блок успешно прикрепили на скобе к П-раме, и кабель-трос лебедки вывели через этот вращающийся блок к розетте.

16 декабря, 8:20 UTC. Широта 42º26’,38 N, долгота 15º 24’,55 W. Курс 230º. Скорость 9,5–10 узлов. Ветер юго-восточный в левый борт, зыбь с запада в правый борт. Началась обычная бортовая качка. Идем на траверзе Бискайского залива, где когда-то погибла в экстремальном шторме Испанская Армада. Этот хорошо вооруженный флот испанских кораблей направлялся к Британским островам. Повезло англичанам.

На побережье центральной части Бискайского залива расположена знаменитая крепость Ла-Рошель, которую англичане пытались захватить, как стратегический форт на побережье с защищенными от ветра бухтами. Атаки англичан успешно отражали восхитительные мушкетеры французского короля – герои известного романа Александра Дюма. В этом эпизоде романа многим штурмующим крепость англичанам очень не повезло в борьбе с отважными мушкетерами.

НИС «Академик Мстислав Келдыш» проходит траверз Бискайского залива и «ревущие 40-е» без штормов. Обсуждаются планы работы всех научных отрядов экспедиции в районе Фолклендского (Мальвинского) и Бразильского течений, море Уэдделла, зоне слияния вод морей Уэделла и Скотия (или, на некоторых морских картах, Скоша).

Аспирант Андрей Холмогоров круглосуточно отбирает пробы морской воды из проточной системы (фото 8): каждые два часа днём и каждые три часа ночью. Он определяет концентрации растворенного метана, кислорода, азота и углекислого газа на борту НИС с помощью газового хроматографа «Кристаллюкс-4000М». Также он готовит пробы морской воды, чтобы по возвращении во Владивосток средствами лаборатории комплексных исследований окружающей среды и минеральных ресурсов ТОИ определить содержание в них растворённого гелия и водорода. Кроме того, раз в сутки-двое Андрей отбирает пробы атмосферного воздуха для определения содержания в нём метана, кислорода, азота и углекислого газа при помощи хроматографа.

На фото 9 слева на столе - хроматограф «Кристаллюкс-4000М», при помощи которого Андрей измеряет содержание перечисленных выше растворённых газов в морской воде. Предварительно он с помощью шприца добавляет в пробы гелий, чтобы создать газовую среду в бутылке с морской водой. Второй шприц используется для выхода из бутылки морской воды, замещённой гелием.

Затем пробы ставятся на шейкер (на фото справа от Андрея), на котором содержимое бутылочек интенсивно перемешивается. При этом растворённые в морской воде газы переходят в газовую фазу содержимого бутылки. Проба объемом 10 мл тем же способом с двумя шприцами загружается в камеру хроматографа объемом 6 мл. После этих филигранных операций со шприцами и пробами хроматограф определяет концентрацию каждого из газов в ppm (1 ppm – миллионная доля процента от 10-миллилитровой пробы). Результаты сохраняются в файле и выводятся на экран монитора в виде графиков или таблицы. Значения содержания каждого газа в ppm пересчитываются в единицы системы СИ - наномоли на литр (нм/л).

17 декабря, 8:11. Широта 40ºN, долгота 17º 35’,7W. Идем курсом 180º на юг. Под килем 4595 м. Скорость ветра и зыбь - как в прошедшие сутки, но сегодня на горизонте с левого борта наконец-то появилось долгожданное большое и яркое восходящее солнце, которое темно-серые облака нижнего яруса пытались спрятать под свое толстое покрывало (фото 10).

Через несколько часов на помощь облачному авангарду с юго-запада подошла серая армия облаков атмосферного фронта (виден на фото 10 справа на горизонте) и закрыла яркое солнышко (фото 11).

Этот ослабленный циклон занесло в чужой район: по средним климатическим нормам он принадлежит Азорскому антициклону, который в декабре 2021 года в силу аномалий атмосферной циркуляции в средней и верхней тропосфере сместился погреться на юго-запад. Возможно, в январе после новогодних каникул на юге он опять займет своё обычное место в районе Азорских островов. Проходивший же по криволинейной траектории циклон вызвал только усиление ветра до умеренного, ветровые волны и зыбь, не причинив дискомфорта. На прощание его мрачный облачный фронт в образе фантастического чудовища с головой, крыльями и хвостовым опереньем закрыл красивый закат солнца (фото 12).

Примерно в это же время молодой сильный циклон со штормовой скоростью ветра шел на восток-северо-восток из западного района Северной Атлантики. Однако он опаздывает на свидание, и встреча с ним не состоится. Мы уже приближаемся к широтам пролива Гибралтар и северной Африки.

18 декабря, 8:20 UTC. Широта 36º 33‘,475 N, Долгота 18º18‘,230W. Курс 190º, скорость 8,8 узлов. Под килем по эхолоту четыре пятерки: 5555 м. Температура воздуха и воды 18ºС. Солнце приветствует нас из-за светлого покрывала кучевых облаков, зажигая их вершины яркими факелами (фото 13).

Непрерывные измерения температуры, солености, содержания хлорофилла а и других характеристик морской воды верхнего перемешанного слоя океана в проточной системе на ходу судна достигают длины рядов данных наблюдений полусферного масштаба. Количественный анализ этих данных измерений проводится ежедневно на всех ноутбуках участников группы ТОИ.

Андрей продолжает каждые два часа днем и три часа ночью наворачивать круги по всем внутренним трапам и палубам НИС «Академик Мстислав Келдыш», масштабы которого древние мореходы даже и представить себе не могли. Из своей каюты на пятой палубе Андрей спускается по главному трапу на первую палубу за пробами из проточной системы. Аналогичный этаж ниже уровня земли в больших торговых центрах называется минус первым, а по-английски - underground. Аналогично, первая палуба нашего научного лайнера может называться «underwater deck -1». Из этой легендарной лаборатории, расположенной ниже уровня океана, неутомимый Андрей поднимается на четвертую палубу, пробегает по ней и спускается по другому трапу на третью палубу с пробами, упакованными в спецконтейнер, чтобы не выпадали по дороге. На третьей палубе после нескольких поворотов на 90 градусов он попадает в лабораторию, где будет готовить пробы отмеченным ранее способом и измерять концентрации газов на хроматографе. Пробы для последующего определения содержания в них водорода и гелия Андрей подготовит к длительному хранению до возвращения во Владивосток.

19 декабря, 9:15 UTC. Широта 33º 45‘,26 N, долгота 18º 51‘,81 W. Курс 180º на юг, скорость 7-8 узлов против встречной зыби с юго-запада. Скорость ветра 10 м/с. Температура воздуха и воды 20ºС.

Начальник экспедиции Евгений Георгиевич Морозов на семинаре подробно рассказал о целях экспедиции, касающихся исследования как физических процессов в Южном океане, так и биологических - в частности, связанных с ростом численности популяции сальп, поедающих личинки криля. Также он рассказал о предшествующих океанографических исследованиях распространения холодной придонной воды Мирового океана, образующейся зимой в море Уэдделла и имеющей потенциальную температуру менее 2ºС. Евгений Георгиевич объяснил, как эта водная масса формируется в антарктическом море и затем через разломы, каналы и проходы в подводных возвышенностях и хребтах проникает в глубокие котловины Северной Атлантики.

Заместитель начальника экспедиции Дмитрий Ильич Фрей обсудил на семинаре планируемые в рейсе комплексные океанографические исследования в зоне слияния вод морей Уэдделла и Скотия, Фолклендском и Бразильском течениях. Обсуждались расположение разрезов и станций СТД-зондирования до 800 м и до дна в мезомасштабных циклоническом и антициклоническом вихрях, измерения скорости течения с использованием судового акустического доплеровского измерителя течения (ADCP). Дмитрий Ильич рассказал о предстоящих ADCP-измерениях скорости экваториальных течений, в том числе глубинного противотечения Ломоносова.

20 декабря, 8:22 UTC. Широта 30º42‘,59 N, Долгота 18º26‘,96 W. Курс 180º, скорость 7-8 узлов. Скорость ветра 4 м/с. Зыбь высотой около полутора метров идет с юго-запада. Температура воздуха и воды 20ºС. Ждём, когда можно будет купаться в бассейне на седьмой палубе.

Молодой сильный циклон, перемещавшийся с 17 декабря на восток-северо-восток вдоль ложбины низкого давления, подошел к известному нам заполняющемуся циклону. К 20 декабря он усилился и охватил всю северо-восточную часть Атлантики от Бискайского залива до Британских островов и Исландии. Максимальная скорость ветра в приводном пограничном слое этого циклона достигает 26 м/с. Своевременный выход из Калининграда помог избежать встречи с этим штормовым циклоном в Северной Атлантике. Поэтому сейчас быстро приближаемся к тропикам, анализируя данные измерений и наблюдая за чередованием декораций и красок в средних широтах Атлантического океана и атмосферы Северного полушария.