Доцент кафедры оптико-электронных систем и дистанционного зондирования РФФ ТГУ Алексей Ольшуков и инженер лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ Василий Леонтьев вместе с коллегами из других вузов и институтов РАН работали на борту научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» в морях восточной Арктики. Основной задачей ученых стало исследование арктического шельфа с различных сторон, в том числе велась оценка экологического состояния акваторий. Международная исследовательская экспедиция в Арктику состоялась в ноябре 2020 года.
Как отметил президент РФ Владимир Путин, обращаясь к участникам форума «Дни Арктики в Москве – 2020», Россия неизменно уделяет приоритетное внимание вопросам гармоничного развития арктических территорий и реализации перспективных проектов в научной, природоохранной, инфраструктурной, гуманитарной сферах. Форум открылся 27 ноября и продолжит свою работу 3 декабря 2020 г.
В Томском госуниверситете арктическими проектами занимаются давно и успешно. В частности, более десяти лет ведутся разработки новых устройств для экологического мониторинга, в том числе и морских акваторий. К настоящему моменту успешно реализован ряд проектов по созданию аппаратно-программных комплексов различного назначения.
Например, комплекс для изучения экологического состояния акваторий имеет модульную структуру и состоит из различных сенсоров, измеряющих важные гидрофизические и гидробиологические параметры: голографического сенсора для измерений планктона и других частиц, датчика микроволновой проводимости, температуры и давления. Он построен на универсальной платформе, и его можно дооснастить другими необходимыми сенсорами. Все датчики помещены в герметичные корпуса, которые рассчитаны на погружение до одного километра.
Эти разработки лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ по исследованию планктона и других частиц (капель нефти, пузырьков газа и пр.) в среде обитания применимы в любых водоемах и акваториях.
– Но, конечно, Арктика занимает сейчас ключевое внимание многих исследователей, в том числе и у нас. Поэтому, например, мы применяли наши методы и оборудование в экспедиции по арктическим морям с Институтом океанологии в 2016 году. Тогда основной целью была демонстрация гидробиологам и планктонологам наших возможностей. После этого были измерения в Кольском заливе, в Мурманском порту, причем, измерения проводились в Кольском заливе, а данные передавались по сотовой связи в Томск и здесь обрабатывались до изображений планктонных частиц, их параметров и характеристик. В экспедиции 2020 года перед нашими сотрудниками стояли уже новые задачи, – комментирует первый проректор ТГУ, зав. лабораторией радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ Виктор Дёмин.
В ноябрьской арктической экспедиции 2020 года основной задачей было использование оборудования ТГУ и методов для исследования особенностей планктонных и других частиц в окрестностях сипов (выхода метана на шельфе). Измерено большое количество данных, сейчас проводится их обработка, и ученые рассчитывают получить по этим данным новую, дополнительную информацию об акваториях сипов, которую не удастся получить другими средствами.
– В основе комплекса – цифровая голографическая камера (DHC-камера), которая позволяет бесконтактно исследовать характеристики и концентрацию планктона в зависимости от глубины. В этом отличие от традиционного метода исследования планктона, когда отбор проб идет со всей толщи воды. Кроме этого, наш комплекс может по голографическим изображениям идентифицировать видовую принадлежность планктонных частиц, оценить скорость их движения в естественной среде обитания. По всем этим признакам можно оценить экологическое состояние акватории в целом, – объяснил участник экспедиции, доцент РФФ Алексей Ольшуков.
Среди преимуществ использования комплекса – отсутствие необходимости отбирать пробы воды с планктоном. То есть исследователи избегают влияния на экосистемы. Что касается исследования сиповых полей, где из-за таяния вечной мерзлоты со дна к поверхности воды поднимаются пузырьки метана, метод голографической съемки хорошо дополняет методы фото- и видеофиксации, которые применяли специалисты Тихоокеанского океанологического института Дальневосточного отделения РАН.
Узнав о программно-аппаратном комплексе, разработанном в ТГУ, известный российский океанолог, член-корреспондент РАН, профессор Игорь Семилетов пригласил коллег войти в состав новой арктической экспедиции.
– До этой экспедиции исследования сипов проводились с помощью подводной видеосъемки. Коллеги из Тихоокеанского океанологического института Дальневосточного отделения РАН установили, что средний размер пузырьков – около 8 мм (более мелкие видеокамера не может зарегистрировать). Голографическая съемка позволила зарегистрировать пузырьки размером около 200 мкм, но при этом текущая конфигурация DHC-камеры не может зафиксировать пузырьки размером более 20 мм. В этом плане два метода хорошо дополняют друг друга. Полагаю, эти данные позволят сделать более точную оценку объёмов выброса парниковых газов с поверхности морей арктического шельфа, – отметил Алексей Ольшуков.
В арктической экспедиции участвовали 69 ученых из 14 стран. Это представители ТГУ, МГУ, Тихоокеанского океанологического института ДО РАН, Института океанологии имени Ширшова РАН, ТПУ, Северного (Арктического) федерального университета, Государственного океанографического института имени Зубова, Института прикладной физики РАН, Института геохимии и аналитической химии имени Вернадского РАН, Института озероведения РАН, Сколковского института науки и технологий и Стокгольмского университета. В команду вошли специалисты из России, Франции, Великобритании, Швеции, Литвы, Германии, Бразилии, Финляндии, Франции, Швеции, Италии, Австрии, Китая и Казахстана.