Лёд и Снег • 2014 • № 4 {128)
Экспресс-информация
УДК 061.62
Перспективы развития Лаборатории изменений климата и окружающей среды ААНИИ Росгидромета после получения гранта Российского научного фонда
© 2014 г. В.Я. Липенков, А.А. Екайкин, Ю.А. Шибаев, И.А. Алехина, А.В. Преображенская,
А.В. Козачек, Д.О. Владимирова
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург
lipenkov@aari.ru
The prospective development of Climate and Environmental Research Laboratory of AARI, Roshydromet,
after gaining the grant of Russian Science Foundation
V.Ya. Lipenkov, A.A. Ekaykin, Yu.A. Shibaev, I.A. Alekhina, A.V. Preobrazhenskaya, A.V. Kozachek, D.O. Vladimirova
Arctic and Antarctic Research Institute, Sankt-Petersburg
Статья принята к печати 8 октября 2014 г. Геохимические методы, ледяные керны, научно-исследовательская лаборатория, окружающая среда, палеоклимат, развитие, Российский научный фонд. Development, environment, geochemical methods, ice cores, paleoclimate, research laboratory, Russian Science Foundation.
Кратко освещены история создания и задачи первой в России научно-исследовательской лаборатории, специализирующейся на комплексном изучении ледяных кернов, палеоклимата и подледниковых озёр Антарктиды. Представлены перспективы развития лаборатории в свете получения гранта Российского научного фонда.
In this article we briefly outlined the main milestones of the establishment of the first Russian research laboratory dedicated to the complex study of ice cores, paleoclimate and Antarctic subglacial lakes. The prospective development of the laboratory, supported by the grant from Russian Science Foundation, is also discussed.
Лаборатория изменений климата и окружающей среды (ЛИКОС) была официально открыта в Арктическом и Антарктическом научно-исследовательском институте 11 ноября 2010 г. и, таким образом, представляет собой относительно молодое подразделение института. Созданию лаборатории предшествовала долгая история, начавшаяся в 1960-х, когда сотрудниками отдела географии полярных стран был задуман и начал реализовывать-ся проект глубокого бурения льда на антарктической станции Восток.
Исследования полученного ледяного керна позволили количественно реконструировать изменения климата и газового состава атмосферы Земли за последние 420 тыс. лет и внесли фундаментальный вклад в понимание механизмов эволюции географической оболочки нашей планеты. Обнаружена тесная связь между глобальными изменениями климата и концентрацией диоксида углерода и метана в атмосфере Земли. Благодаря изучению ледяных кернов Востока эта связь была впервые прослежена на протяжении четырёх больших (100-тысячелетних) климатических циклов. Климатические ряды, полученные по ледяному керну со станции Восток, продемонстри-
ровали беспрецедентность современных высоких концентраций парниковых газов в атмосфере, что было учтено при анализе причин глобальных климатических изменений в отчётах Межправительственной группы экспертов по изменению климата МГЭИК/1РСС (www.ipcc.ch/report/ar5/wg1/).
Вместе с тем, с сожалением отметим, что успехи российских буровиков и гляциологов в то время не были должным образом использованы для развития современных аналитических методов исследования ледяных кернов в нашей стране. Большинство анализов уникальных образцов льда с российской антарктической станции проводилось во французских и американских лабораториях в рамках российско-франко-американского сотрудничества на станции Восток (1989—1998 гг.), что отрицательно сказывалось на развитии собственной лабораторной базы, ограничивало возможности планирования работ и ставило под сомнение приоритет российских учёных в исследованиях керна с Востока.
Ситуацию удалось изменить в период Международного полярного года (МПГ 2007/08). В 2008 г. ААНИИ обратился в Росгидромет с инициативой создания на базе института специализированной
аналитической лаборатории международного класса для проведения исследований ледяных кернов и подледникового озера Восток, а также выполнения работ, связанных с решением задач мониторинга окружающей среды, входящих в сферу деятельности Росгидромета. В июле 2008 г. эта инициатива была поддержана Росгидрометом. Начало реализации проекта создания в ААНИИ Лаборатории изменений климата и окружающей среды было положено в 2009 г. благодаря получению целевого финансирования в размере 22,6 млн руб. из средств федерального бюджета, выделенных на заключительную фазу МПГ. Дополнительное финансирование проекта в размере 6,2 млн руб. было предоставлено из средств института. Работы по реконструкции помещения и монтажу лабораторной инфраструктуры были завершены к концу 2010 г., а уже осенью 2011 г. в ЛИКОС начались изотопные исследования ледяного керна со станции Восток.
В настоящее время ЛИКОС — единственная в нашей стране аналитическая лаборатория, специализирующаяся на исследовании ледяных кернов, полученных на полярных и горных ледниках. Научная деятельность ЛИКОС в основном связана с изучением прошлых изменений климата разных временных масштабов по данным ледяных кернов, а также с комплексными исследованиями уникального подледникового озера Восток в Антарктиде.
К важнейшим направлениям деятельности лаборатории относятся: 1) разработка новых методов изотопных и газовых анализов льда для исследований климата и окружающей среды с использованием новейших технологий; 2) совершенствование существующих и разработка новых методов интерпретации результатов аналитических исследований ледяных кернов с целью количественной реконструкции прошлых изменений климата; 3) подготовка молодых специалистов-исследователей международного класса на базе лаборатории в тесном взаимодействии с заинтересованными вузами.
До 2014 г. лаборатория выполняла основной объём аналитических работ, связанных с изуче-
нием палеоклимата и подледникового озера Восток в рамках проекта «Комплексные исследования уникального подледникового озера Восток, включающие проникновение в озеро с отбором проб озёрной воды, и гляциологические исследования Антарктики» подпрограммы «Изучение и исследование Антарктики» ФЦП «Мировой океан». После приостановки финансирования работ по ФЦП в 2014 г. отдельные исследования в этом направлении были продолжены, хотя и в существенно сокращённых объёмах, в рамках плана НИОКР Росгидромета и проектов Российского фонда фундаментальных исследований.
ЛИКОС ААНИИ — головная организация с российской стороны в Международной ассоциированной лаборатории (МАЛ) «Ледниковые архивы данных о климате и окружающей среде», которая объединяет четыре французских и пять российских научно-исследовательских групп и служит своего рода международным центром коллективного пользования. В рамках научной программы МАЛ в ЛИКОС проводятся детальные изотопные анализы керна, полученного из скважины глубиной 182 м, которая была пробурена специалистами Института географии РАН на Западном ледниковом плато горы Эльбрус, а также ледяного керна из пункта «Пойнт Барнола», полученного французскими специалистами в Центральной Антарктиде.
На базе лаборатории выполняют совместные исследования ААНИИ, МГУ, ИГ РАН и Тюм-ГНГУ (Тюменский государственный нефтегазовый университет) по проекту Международного агентства по атомной энергетике (МАГАТЭ) «Стабильные изотопы воды в криосфере северной Евразии», а также исследования по мониторинговым программам МАГАТЭ-ВМО «Глобальная сеть изотопов в осадках и реках» (ГСИО и ГСИР). ЛИКОС поддерживает тесные контакты с Изотопной лабораторией МАГАТЭ в Вене, которая поставляет международные изотопные стандарты и обеспечивает проведение интеркалибровочных работ на международном уровне.
Общая площадь помещений ЛИКОС около 300 м2. В состав лаборатории входят (рисунок)
План-схема (вверху) и внешний вид (внизу) основных помещений ЛИКОС ААНИИ.
А — масс-спектрометрическая лаборатория; В — помещение для семинаров и презентаций; С — газоаналитическая лаборатория; D — складское помещение и холодильные камеры для хранения ледяных кернов и работы с ними; Е — системы вентиляции, очистки воздуха и поддержания заданных параметров температурного и влажностного режима в помещениях лаборатории
Outline (upper) and appearance (lower) of the main rooms in the Climate and Environmental Research Laboratory - CERL of AARI.
А - mass-spectrometric lab; В - seminar room; С - gas lab; D - storage and cold rooms for ice core storage and processing; Е - supporting systems (ventilation, microclimate, UPS etc.)
масс-спектрометрическая и газоаналитическая лаборатории (А, С), которые соединяются переходным тамбуром с помещением для семинаров и презентаций (В) и подсобным помещением (D). В помещении вентиляционной камеры (Е) расположены системы бесперебойного электропитания, подачи сжатого воздуха, кондиционирования и очистки воздуха от микрочастиц и агрессивных газов (класс 8 ИСО), которые обеспечивают в помещениях масс-спектрометрической и газоаналитической лабораторий стабильные чистые условия работы аналитического оборудования при температуре 22±2 °С и влажности воздуха 60±10%.
Инфраструктурное оборудование ЛИКОС включает в себя морозильную камеру (-20 °С), низкотемпературную лабораторию площадью 8,2 м2, предназначенную для исследования и подготовки образцов снега, фирна и льда, четыре морозильных ларя (от -20 до -45 °С) для хранения образцов и выполнения лабораторных исследований. Лаборатория оснащена лазерным изотопным анализатором фирмы Picarro L2120-/, а также классическим IRMS масс-спектрометром Delta V Plus фирмы Thermo Scientific. Изотопный анализатор Picarro позволяет с высокой производительностью определять изотопный состав (относительную концентрацию дейтерия и кислорода-18) льда и любых природных вод, а также водяного пара атмосферы. Масс-спектрометр Delta V Plus после его предстоящей доукомплектации позволит измерять изотопный состав водорода, кислорода, азота, углерода и серы в органических и неорганических образцах из различных природных сред.
В ЛИКОС хранится постоянно пополняемая коллекция образов снега, льда и воды из Антарктики и других регионов п
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.