«Океан — это легкие планеты»: 6 вопро­сов океанологу про климат и мор­ские экспедиции

В 2023 году средняя температура океана увеличилась на 1,45 °C.

Это беспрецедентное потепление морской воды, и экологи по всему миру бьют тревогу, ведь это значит, что глобальное потепление ускоряется. Мы поговорили с океанологом и метеорологом Полиной Вереземской о том, как океан влияет на климат, откуда в Южной Атлантике берутся гигантские жуки и чем океанологи занимаются в морских экспедициях.

Многие романтизируют профессию океанолога, но наша работа — это не только наблюдение за океаном. Мы изучаем химические и физические процессы в морских и океанических водах и на основе полученных данных прогнозируем, как будут меняться условия в океане.

Океан называют легкими планеты, ведь то количество кислорода, которое производит живущий в нем планктон, не производит ни один лес в мире. Сегодня океан поглощает 25% всего излишка углекислого газа, создаваемого человеком, — так он спасает нас от еще большего потепления. Кроме того, океан вбирает в себя 90% самого тепла, задержанного парниковыми газами в атмосфере. В результате в океанской воде остается меньше кислорода, а растворенный в ней углекислый газ превращается в углекислоту. Это создает невыносимые условия для существования многих видов растений и животных.

Океанологи изучают прошлое и настоящее океана, особенно его способность регулировать климат на Земле, и пытаются предсказать и скорректировать последствия глобального потепления климата.

Одно из таких последствий — увеличение количества экстремальных природных явлений. Засухи, наводнения, ураганы уже сейчас приводят к разрушению инфраструктуры и гибели людей и животных. Если мы сможем более достоверно предсказывать поведение климатической системы  в условиях изменения климата, мы сможем разработать и внедрить более эффективные способы предотвращения его последствий.

Например, человечество сможет проектировать и строить мосты, дороги, взлетно-посадочные полосы и дома с учетом климатических изменений и в первую очередь увеличивающегося количества опасных явлений. ООН выделяет пять способов сделать здания устойчивыми к изменениям климата. Один из них — строительство домов на столбах для защиты от наводнений и круглых зданий в районах, где бывают ураганы.

Хотя главный объект интереса океанологов — моря и океаны, мы можем изучать его с разных ракурсов. В океанологии существуют три главных направления (сайт недоступен из РФ).

Голубая океанология изучает физические свойства океана и процессы, происходящие в нем. То есть силы, вызывающие движение океана, и то, как оно происходит.

Белая океанология изучает морские льды, их свойства и поведение в прошлом, настоящем и будущем. В эпоху глобального потепления вся экосистема вокруг белого океана претерпевает огромные изменения.

Например, вместе с таянием льдов уменьшается площадь лежбищ морских котиков и моржей. Для животных это стресс, и в результате происходит снижение популяции.

Также в Антарктике из-за таяния льда сокращается популяция императорских пингвинов. В 2023 году вышло исследование, в котором говорится о том, что если ничего не предпринять, императорские пингвины полностью исчезнут к 2100 году. Потому что когда их птенцы вылупляются — обычно в августе, перед началом Антарктического лета, — они покрыты мягким, пушистым и не водоотталкивающим пухом. Из-за трещин, которые из-за глобального потепления появляются во льду, птенцы иногда оказываются разделенными с родителями и прыгают в воду, чтобы до них добраться. Но из-за того, что они еще не оперились, пух намокает и под тяжестью собственного веса птенцы тонут.

Глобальная температура в Арктике повышается в три раза быстрее, чем по всему земному шару. Это катастрофа: экосистема там очень хрупкая, и если какого-то ресурса не хватает, все ломается. Например, если из-за неблагоприятных условий среды не зацветет планктон, рыбам не хватит еды, тюленям не хватит рыбы, а медведям — тюленей.

С 1979 года в Арктике летняя площадь морского льда сократилась на 43% — это три миллиона квадратных метров. Из-за этого живущим там белым медведям стало сложнее охотиться, искать партнера и поддерживать популяцию. В результате мы получаем провал в популяции всех видов, которые живут в экосистеме Арктики.

Зеленая океанология изучает биогеохимию океана. Это закономерности географического распространения растений, микроорганизмов и животных, а также то, как на их распределение и поведение влияют физико-химические свойства океана.

Еще зеленые океанологи смотрят на распределение и перемещение в океане питательных веществ, которые необходимы для развития жизни на Земле. Например, некоторые микроэлементы, которые нужны для строительства клеток в организме человека и его корректной работы, добываются в океане. Так, некоторые тесты, применяемые для диагностики коронавируса, разработаны с использованием ферментов, обнаруженных в глубоководных микроорганизмах.

Я работаю над несколькими проектами. Вместе с коллегами из Института океанологии Российской академии наук и Сколковского института науки и технологий мы создали модели Баренцева и Карского морей для «Газпром-нефти» и модель Арктики для «Росатома».

В рамках этих проектов мы пытаемся сделать максимально точный прогноз движения морского льда и течений на ближайшие трое суток. Это нужно для морского судоходства в этих регионах. В основном там ходят ледоколы и танкеры — они перевозят нефть и газ с местонахождений.

Эти судна выбрасывают продукты сгорания топлива и дым в атмосферу, что ее сильно загрязняет. С помощью наших прогнозов навигационные службы компаний могут прокладывать такие маршруты для кораблей, чтобы они тратили на путь меньше времени и так сокращали количество выброшенного в атмосферу углерода — карбонового следа  .

Еще в ИО РАН я изучаю субполярную Северную Атлантику. Это самый климатически интересный регион во всем мире. Там много чего происходит, в том числе глубокая конвекция — процесс, в результате которого океан откачивает из атмосферы излишек углекислого газа и тепла. С точки зрения сдерживания глобального потепления, глубокая конвекция — наш важный союзник.

Кроме того, я работаю научным сотрудником в Льежском университете в Бельгии. И как бы смешно это ни звучало, изучаю там биогеохимию Черного моря. Тут одна из самых сильных в мире научных школ, занимающихся его исследованием.

Экспедиции бывают разные.

Научно-исследовательские рейсы организуют на деньги из госбюджета или гранты. Их проводят только для решения научных задач. Все полученные данные принадлежат ученым, их можно использовать, например, для научной статьи.

Научные рейсы — серьезное и опасное мероприятие, попасть на него можно, если вы старше 18 лет и имеете отношение к науке. Для студентов и молодых ученых ИО РАН при поддержке Минобразования организует «Плавучий университет». Это научно-образовательная программа, которая работает по принципу «обучение через исследование». Обычно теоретический этап проходит в феврале в разных городах России, а экспедиционная часть — в июле или августе в Северном Ледовитом океане.

Коммерческие рейсы чаще всего организуются для разведки местонахождений полезных ископаемых и исследования условий для прокладки трубопроводов. Чаще всего там нужны гидрологи и геологи, иногда экологи. В таких рейсах платят больше, чем в бюджетных, но, на мой взгляд, там скучно.

Рейсовый сезон длится с мая по октябрь — в зависимости от территории. Но в некоторые рейсы ходят зимой. Например, в Антарктиду и к Южной Америке.

Длительность у рейсов тоже разная, чаще всего — 40—45 суток, но есть и более продолжительные. В 2017 году я участвовала в экспедиции из города Тяньцзиня на северо-востоке Китая в Калининград — она заняла 3,5 месяца. А полноценный рейс в Антарктиду длится четыре месяца.

В начале каждого года в ИО РАН начальники экспедиций составляют рейсовые планы. А дальше начинается бюрократия во всем ее величии: планы утверждают на ученых советах, определяют сроки и бюджет, количество участников, необходимое им количество еды, воды и так далее. Я один раз была начальником рейса — это тот опыт, который я больше не хочу повторять. Нужно продумать абсолютно все.

Рейс начинается после того, как будут решены все бюрократические вопросы. В России экспедиции в основном стартуют из Калининграда, Архангельска, Владивостока. В последнее время несколько рейсов вышло из Мурманска, потому что из-за геополитической ситуации есть проблема с выходом в Балтику. Маленькое судно для научных экспедиций есть и на Черном море, в Геленджике. Оно называется «Ашамба» — это крошечный пароход, можно сказать, лодочка.

Работа спланирована так, чтобы исследования не прекращались. Выходных нет. Например, в нашей экспедиции по Северной Атлантике мы работали 38 дней из 40. Обычно у нас восьмичасовая вахта. Мы меняемся безостановочно и круглосуточно.

В рейсе чаще всего нет никакой связи, нет новостей. Это очень медитативно — изо дня в день повторяющееся расписание. И каждый день новые открытия: вода другого цвета или медузы другие плывут. «Оп, киты!» — и вы все идете смотреть на них. Это отличный детокс для мозга. В одной из экспедиций я написала две главы диссертации.

Первая встреча с животными шокирует. Я помню, как в районе Южно-Китайского моря появились летучие рыбы. А потом — кальмары, когда вечером посветили фонариком в океан. В такие моменты ты, конечно, испытываешь дикий восторг.

Однажды мы купались в Индийском океане, где водятся акулы. И специальный человек — shark watcher, — следил за тем, не появятся ли они поблизости. А наш капитан называл нас «супом с клецками». Это было довольно страшно, но акул, к счастью, я не видела.

Когда ходишь вдоль Африки на юг по Атлантике, попадаешь в песчаное облако под названием «море мрака». Из Сахары на пароход долетают огромные жуки: гигантские сверчки, навозные жуки, саранча, мотыльки. Фантастика.

На судно прилетают птицы, особенно много их возле Исландии. Однажды ко мне в окно каюты влетела маленькая птичка, мы ее поймали и отправили обратно.

А в 2019 году на наш пароход в Северной Атлантике ночью буквально упала стая диких гусей, их было штук 20. Мы не знаем, почему это произошло, — то ли они сбились курса, то ли обессилили, то ли увидели наш фонарик. Это было ужасно. Вся палуба была в крови и перьях. Мы долго ее убирали. А гусей спасти не удалось, большинство отправилось в море, некоторые — на камбуз  .

Но самое захватывающее, что я видела в океане, — киты. Когда первый раз тебе говорят: «О, смотри там кит», — ты смотришь, видишь его и не понимаешь, как вообще с тобой все это произошло.

В экспедициях с биологическим уклоном обычно есть специалист, который считает всех морских млекопитающих или птиц, встречающихся на пути судна. Обычно этот человек занимается не только наблюдениями, но и производственно-экологическим контролем. Он оценивает экологический потенциал территории, выявляет все части экосистемы и связи между ними.

Это нужно, чтобы разработать безопасные для окружающей среды проекты объектов инфраструктуры. Например, трубопроводов или станций добычи. Называют эту должность по-разному: например, наблюдатель за морскими млекопитающими или супервайзер по производственному экологическому мониторингу и контролю.

Все данные о животных заносятся в специальный журнал. Наблюдатель указывает вид, количество особей, координаты и время встречи, что это млекопитающее делало, когда его заметили.

Потом эти данные, фото и видео используют для обучения систем распознавания животных. Они используются в научных исследованиях и могут заменять человека. Например, с помощью таких систем можно анализировать популяцию животных (сайт недоступен из РФ) или изучать малоизвестные виды.

Всегда хорошо, когда в команде есть такой наблюдатель. Иногда сядешь рядом с ним после смены, и он тебе расскажет сказку про кита: какой он, что умеет, какой у него ус  . Это безумно интересно.

Правила безопасности в экспедициях суровы. Ученый считается членом экипажа судна, поэтому должен иметь морские документы — сертификат SOLAS  . Для этого нужно пройти обучение. В России его проводит Московский морской центр ДОСААФ России. Учеба длится от трех до пяти дней и включает лекции и практические занятия.

На практике инструкторы учат оказывать первую помощь при ожогах, утоплении и переохлаждении, тушить пожары, устранять пробоины. Для этого в центре есть ангары, в которых симулируют разные экстренные ситуации. Мне кажется, это очень полезно, даже если человек не планирует оказаться в открытом море: никогда не знаешь, что в жизни пригодится.

Еще на курсах SOLAS учат правильно утилизировать отходы, чтобы не загрязнять океан. Например, пластик нельзя сжигать, его можно утилизировать только в порту. В 12- и 200-мильной зоне  государств разные правила утилизации пищевых и биоразлагаемых отходов. Чем ближе к берегу, тем сильнее они должны быть измельчены.

Для рейсов в южные широты существует специальный пиратский SOLAS. Там учат прятаться в цитадели  , если на судно напали пираты. В ней есть туалет, запасы еды и воды. Члены экипажа могут там находиться несколько дней, пока не придет подмога. В наше время пираты обычно требуют выкуп за людей, поэтому главное — не попасть к ним в руки.