Арктика в моделях и в реальности

Российские и японские специалисты устанавливают "Профилограф полярного океана" – прибор дрейфует вместе со льдиной, на которой он установлен, и в автономном режиме измеряет температуру и соленость в слое 5–750 м. Измеренная информация немедленно передается береговым потребителям по спутниковым каналам связи. "Живучесть" прибора – до двух лет.
Фото автора

Ледяной покров Арктики за последние десятилетия заметно уменьшился. В сентябре 2007 года наблюдался абсолютный минимум площади льда в Центральной Арктике, за которым последовали второй и третий по величине минимумы в сентябре прошлого и нынешнего годов. Это бесспорные факты. Но с одной необходимой для понимания современной ситуации оговоркой. Перечисленные минимумы площади льда всей Арктики достигнуты за период спутниковых наблюдений, продолжительность которых на сегодняшний день не превышает 30 лет.

Если к этому добавить, что первый специализированный полет для «ледовой разведки» был выполнен летчиком Чухновским в августе 1924-го, а сравнимые в некоторой степени со спутниковыми, авиационные измерения в морях российской Арктики стали производиться не ранее 1970-х, то у нас просто нет оснований утверждать, что наблюдаемые сейчас минимумы площади льда не имеют аналогов, скажем, за последние 100 лет.

Известно, например, что в период так называемого потепления Арктики 1920–1940-х годов экспедиция под руководством Н.Н.Зубова на деревянном 25-метровом парусно-моторном боте «Николай Книпович» обогнула архипелаг Земля Франца-Иосифа с севера. Но кто и как может достоверно оценить площадь льда по всей Арктике в год этой беспримерной экспедиции? Кстати сказать, не так далеко от маршрута, по которому прошел бот в 1932 году, в 2007 году не сумела выполнить запланированный для этого района объем работ международная экспедиция на борту мощного германского ледокола «Поларштерн», в которой и я принимал участие. Причина – ледокол не смог продраться сквозь сжатый всторошенный лед.

Площадь льда – это важнейший индикатор теплового состояния высоких широт Земли, но не единственный. А вот более объективный индикатор – объем льда – измерить гораздо сложнее. Поэтому, хотя и объем льда в Арктике тоже явно уменьшается, о степени этого уменьшения нет такого же однозначного мнения, как о площади.

Так или иначе большинство специалистов согласны с тем, что ускоренное уменьшение площади арктического летнего льда, начавшееся в 2005 году, стало результатом плавного уменьшения средней толщины льда в течение 30 лет. Если добавить к этому, что за последние 100 лет температура воздуха в Арктике (эту характеристику измеряют надежнее и дольше по сравнению с параметрами океана и льда) увеличилась практически в два раза, то становятся понятны прогнозы многих региональных арктических моделей. А они утверждают, что лет через 30 Арктика будет летом свободна ото льда. Что ж, может быть, и так...

Однако мне, не специалисту в моделях, а скорее специалисту в области измерений и анализа наблюдений в полярных океанах, трудно пока поверить в правомочность утверждений на основе этих моделей. И вот почему.

Повторяю, минимум площади арктического льда был зафиксирован летом 2007 года. В этот год благодаря проведению Международного полярного года была аномально высокая экспедиционная активность в Центральной Арктике. Но разве в июле–августе 2007 года кто-либо предвидел надвигающийся к середине сентября минимум площади льда? Как один из научных руководителей (таких 45 человек, надо заметить) самого крупного европейского проекта Международного полярного года DAMOCLES («Развитие моделей и систем наблюдений для изучения окружающей среды Арктики»), как эксперт ряда других международных арктических программ отвечаю – нет, не предсказал.

После 2007 года одним нашим американским коллегой была выдвинута интересная инициатива. Он предложил всем желающим, используя более или менее привычные научные подходы к созданию и использованию моделей, попытаться спрогнозировать площадь льда в Арктике в сентябре очередного года. Результаты прогнозов публикуются раз в два месяца начиная с января. В сентябре становится понятным, кто прав. Я с интересом слежу за этими публикациями. Уже ясно, что лучше работают модели, использующие в том числе ассимиляцию измеренных данных.

Несколько упрощая, процесс сводится к тому, что, получая какие-то измеренные данные в ограниченном районе и за ограниченное время (экспедиции не работают всюду и постоянно), модель «подправляет» на этой основе свои результаты. В этом году, например, по стечению обстоятельств зимой в приполюсном районе на дрейфующих льдах работала только одна экспедиция. Это была экспедиция нашего института. Так вот, мои собственные, довольно скромные из-за ограниченных материальных экспедиционных ресурсов апрельские измерения были нарасхват ассимилированы несколькими моделями. Результаты, как показал сентябрь 2009-го, у этих моделей улучшились.

В методах наблюдений в Арктике за последние пять лет произошел качественный скачок. Появилось семейство автономных дрейфующих и плавающих измерительных средств, фиксирующих физические характеристики океана, атмосферы и льда, по нескольку раз в день. Все они передают информацию по спутниковым каналам к береговым пользователям в реальном масштабе времени. (Увы, среди них нет на сегодня отечественных разработок.)

Эффективность использования новых автономных устройств невозможно переоценить. Так, например, нашему институту, приобретя за внебюджетные средства пару таких измерителей, удалось войти в сообщество пользователей так называемых дрейфующих CTD плофилографов. В результате только за два года и только небольшой группой специалистов ИО РАН собран массив данных профилей температуры и солености Центральной Арктики, равный по объему таким же измерениям за все советское время.

Таким образом, мы живем во время, когда научная результативность исследований в Арктике потенциально выше, чем когда-либо ранее. С другой стороны, традиционная для России практическая направленность арктических исследований, как к этому ни относиться, сегодня явно перестает быть нашей монополией или даже монополией арктических государств.

Вернувшись менее месяца назад из седьмой по счету арктической высокоширотной судовой японской экспедиции, не могу не заметить, что та полезная для экспедиционной работы избыточность, с которой снабжаются измерительной техникой и снаряжением полярные экспедиции Японии, уже дала свои плоды. Целая генерация сравнительно молодых японских ученых обоснованно выдвигается на лидирующие позиции в мировом рейтинге экспертов по состоянию окружающей среды Арктики. А экипаж судна, установивший, кстати, в этой экспедиции рекорд для японских судов в проникновении на Север, уверенно управляет судном в ледовых условиях.

При такой ситуации, когда и природа Арктики сильно меняется, и международная соревновательность в этом регионе явно возрастает, более чем неразумно не сохранить и не развить свои пока еще хорошие позиции в этой области знаний и технологий. Ведь Арктика для России не просто сфера каких-либо интересов, это большая часть нашей национальной жизни.