Эволюция климата, оледенения и подледниковой среды Антарктиды по данным исследований ледяных кернов и проб воды озера Восток

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 14-27-00030

НазваниеЭволюция климата, оледенения и подледниковой среды Антарктиды по данным исследований ледяных кернов и проб воды озера Восток

Руководитель Липенков Владимир Яковлевич, Кандидат географических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" , г Санкт-Петербург

Конкурс №2 - Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований коллективами существующих научных лабораторий (кафедр)»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-703 - Гляциология

Ключевые слова Антарктида, ледяной керн, палеоклиматическая реконструкция, глобальные изменения, озеро Восток, гидрологический режим, изотопия, газовый анализ, моделирование

Код ГРНТИ37.23.29

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Характерное время многих процессов, определяющих ход глобальных изменений на нашей планете (колебания климата, изменения объема континентального льда и уровня моря, перераспределение СО2 между океаном, атмосферой и биосферой), значительно превышает период инструментальных наблюдений. В связи с этим, исследование этих процессов и их адекватное представление в прогностических моделях климата возможны только на основе реконструкции и анализа временных рядов, количественно характеризующих состояние и состав атмосферы, гидросферы и криосферы Земли в прошлом. Керны древнего атмосферного льда, добываемые при колонковом бурении глубоких скважин в современных ледниковых покровах, содержат наиболее полную информацию об изменении основных климатообразующих факторов и характеристик климата и природной среды планеты в масштабах времени от десятков лет до сотен тысяч и миллионов лет. В ходе реализации предлагаемого проекта планируется завершить разработку целого ряда новых методов палеоклиматических исследований, использование которых позволит значительно увеличить объем и улучшить качество информации о прошлых изменениях климата, получаемой по данным ледяных кернов. К ним относятся: новый метод абсолютного датирования льда, основанный на одновременном использовании двух независимых индикаторов местной инсоляции – общего газосодержания льда и соотношения O2/N2 в захваченном льдом воздухе; усовершенствованный метод реконструкции температуры воздуха, основанный на использовании сразу трех изотопов воды (дейтерия, кислорода 18 и кислорода 17) и учитывающий пост-депозиционные процессы в снежном покрове; метод реконструкции высоты поверхности ледникового покрова по данным об изотопном составе льда и его газосодержании, учитывающий недавно обнаруженную зависимость газосодержания льда от местной инсоляции. Вновь разработанные методы палеоклиматических реконструкций будут использованы для получения новых и уточнения существующих данных о прошлых изменениях климата (температура воздуха, количество осадков) и мощности ледникового покрова Восточной Антарктиды за последние 400 тыс. лет по результатам исследований ледяных кернов из глубокой скважины на станции Восток, а также кернов, полученных в других пунктах Восточной Антарктиды (Купол С, Купол Фуджи, станция Конен). Сравнение откорректированных и заново датированных палеоклиматических рядов ледяных кернов с расчетными кривыми инсоляции и независимо датированными изотопными кривыми морских осадков позволит уточнить фазовые соотношения между вариациями основных климатообразующих факторов и характеристик климата и природной среды Антарктиды, что приблизит нас к пониманию механизмов глобальных климатических изменений. Известно, что подледниковая гидрологическая система Антарктиды во многом определяет форму и динамику антарктического ледникового покрова в условиях меняющегося климата планеты. Кроме этого, она является уникальной средой обитания микроорганизмов, сравнимой по своим условиям с подледниковыми средами, по-видимому, существующими на покрытых льдом планетах и лунах Солнечной системы. Среди других элементов гидрологической системы Антарктиды, наибольший интерес ученых привлекает крупнейшее на нашей планете подледниковое озеро Восток. Ожидается, что комплексные исследования этого уникального водоема позволят получить ценную информацию о прямых и обратных связях, существующих между глобальными изменениями климата и эволюцией оледенения и подледниковой среды Антарктиды. В ходе реализации проекта планируется разработать и применить на практике способ определения основных параметров гидрологического режима подледникового озера Восток по данным об изотопном и газовом составе керна озерного льда и проб озерной воды, поднятых из скважины на станции Восток. Полученные новые знания о гидрологическом режиме озера будут использованы для разработки проекта прямых исследований его водной толщи с помощью зондирующих и пробоотборных аппаратов, спускаемых в озеро в специальном доставочном устройстве через глубокую скважину на станции Восток.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Екайкин А.А., Липенков В.Я., Попов С.В., Туркеев А.В., Козачек А.В., Владимирова Д.О. Пространственная изменчивость характеристик снежного покрова антарктических мегадюн в районе подледникового озера Восток Проблемы Арктики и Антарктики, № 4 (102). С. 78–89. (год публикации - 2014)

2. Litvinenko V.S., Vasiliev N.I., Lipenkov V.Ya., Dmitriev A.N., Podoliak A.V. Special aspects of ice drilling and results of 5G hole drilling at Vostok station, Antarctica Annals of Glaciology, Volume: 55 Issue: 68 Pages: 173-178 (год публикации - 2014)
10.3189/2014AoG68A040

3. Липенков В.Я., Екайкин А.А., Шибаев Ю.А., Алехина И.А., Преображенская А.В., Козачек А.В., Владимирова Д.О. Перспективы развития Лаборатории изменений климата и окружающей среды ААНИИ Росгидромета после получения гранта Российского научного фонда Лед и Снег, № 4 (128). С. 135-139. (год публикации - 2014)
10.15356/2076-6734-2014-4-135-139

Публикации

1. Екайкин А.А., Заровчатский В.А., Липенков В.Я. Измерение скорости сублимации снега на станции Восток, Центральная Антарктида Проблемы Арктики и Антарктики, №4 (106). С. 20-25 (год публикации - 2015)

2. Ekaykin A.A., Lipenkov V.Ya., Kozachek A.V., Vladimirova D.O. Stable water isotopic composition of the Antarctic Subglacial Lake Vostok: implications for undrestanding the Lake's hydrology Isotopes in Environmental & Health Studies, Volume: 52 Issue: 4-5 Pages: 468-476 (год публикации - 2016)
10.1080/10256016.2015.1129327

3. Lipenkov V.Y., Raynaud D. The Mid-Pleistocene Transition and the Vostok Oldest Ice Challenge Лед и Снег, №4 (55). С. 95-103 (год публикации - 2015)
10.15356/2076-6734-2015-4-95-106

4. Leitchenkov G.L., Antonov A.V., Luneov P.I., Lipenkov V.Y. Geology and environments of subglacial Lake Vostok Phillosophical Transactions Royal Society A, Volume: 374 Issue: 2059 Paper: 20140302 Published JAN 28 2016 (год публикации - 2016)
10.1098/rsta.2014.0302

5. Lipenkov V.Y., Ekaykin A.A., Polyakova E.V., Raynaud D. Characterization of subglacial Lake Vostok as seen from physical and isotope properties of accreted ice Phillosophical Transactions Royal Society A, Volume: 374 Issue: 2059 Paper: 20140303 Published JAN 28 2016 (год публикации - 2016)
10.1098/rsta.2014.0303

6. Чихачев К.Б., Липенков В.Я. Опыт моделирования нестационарного процесса уплотнения снежно-фирновых отложений в холодной рекристаллизационной зоне льдообразования Проблемы Арктики и Антарктики, №4 (106). С. 76-87. (год публикации - 2015)

Публикации

1. Alekhina I., Ekaykin A., Moskvin A., Lipenkov V. Chemical characteristics of the ice cores obtained after the first unsealing of subglacial Lake Vostok. Exploration of Subsurface Antarctica: Uncovering Past Changes and Modern Processes. Geological Society, London, Special Publications (год публикации - 2017)

2. Vasilev N.I., Dmitriev A.N., Podoliak A.V., Lukin V.V., Turkeev A.V. Maintaining differential pressure in boreholes drilled in ice and the effect of ice hydrofracturing. International Journal of Applied Engineering Research, Volume: 11 Issue: 19 Pages: 9740-9747 (год публикации - 2016)

3. Vasilev N.I., Bolshunov A.V., Dmitriev A.N., Podoliak A.V. Round-trip assembly for investigations of Subglacial Lake Vostok International Journal of Applied Engineering Research, Volume: 11 Issue: 9 Pages: 6376-6380 (год публикации - 2016)

4. Скакун А.А., Волобуев Д.М. Contribution of the Solar constant variations to calculations of insolation for the Holocene period Geomagnetism and Aeronomy, Vol. 57, No. 7, p. 902-905 (год публикации - 2017)
10.1134/S0016793217070180

5. Липенков В.Я., Екайкин А.А., Алехина И.А., Шибаев Ю.А., Козачек А.В., Владимирова Д.О., Васильев Н.И., Преображенская А.В Основные итоги работ по проекту РНФ "Эволюция климата, оледенения и подледниковой среды Антарктиды по данным исследований ледяных кернов и проб воды озера Восток" (2014-2016 гг.) Лед и Снег, №1 (57) (год публикации - 2017)

6. Ekaykin A., Eberlein L., Lipenkov V., Popov S., Scheinert M., Schröder L., Turkeev A. Non-climatic signal in ice core records: lessons from Antarctic mega-dunes The Cyosphere, Volume: 10 Issue: 3 Pages: 1217-1227 (год публикации - 2016)
10.5194/tc-10-1217-2016

7. Скакун А.А., Липенков В.Я. Исследование погрешностей орбитального метода датирования льда по данным о его газосодержании на примере ледяного керна со станции купол Фуджи (Антарктида). Проблемы Арктики и Антарктики, № 4 (110). С. 14-29. (год публикации - 2016)

8. Алехина И.А., Москвин А.Л., Екайкин А.А., Липенков В.Я. Фенольные соединения в скважине 5Г на станции Восток после вскрытия подледникового озера Лед и Снег (год публикации - 2017)

9. Верес А.Н., Екайкин А.А., Владимирова Д.О., Козачек А.В., Липенков В.Я., Скакун А.А. Климатическая изменчивость в эпоху МИС‑11 (370–440 тыс. лет назад) по данным изотопного состава (δd, δ18o, δ17o) ледяного керна станции Восток Лед и Снег, Т. 58, № 2, С. 149-158 (год публикации - 2018)
10.15356/2076-6734-2018-2-149-158

10. Васильев Н.И., Большунов А.В., Дмитриев А.Н., Подоляк А.В., Сербин Д.В. Спускоподъемное устройство с полиспастной системой для исследования подледникового озера Восток. Международный научно-исследовательский журнал, № 9-2 (51). С. 137-140 (год публикации - 2016)
10.18454/IRJ.2016.51.062

11. Васильев Н.И., Дмитриев А.Н., Липенков В.Я. Результаты бурения скважины 5Г на российской станции «Восток» и исследования кернов льда. Записки Горного института, Т. 218. С. 161-171 (год публикации - 2016)

12. Екайкин А.А. Стабильные изотопы воды в гляциологии и палеогеографии Стабильные изотопы воды в гляциологии и палеогеографии. Санкт-Петербург: ГНЦ РФ ААНИИ, 63 с. (год публикации - 2016)

13. Манаков А.Ю., Ильдяков А.В., Липенков В.Я., Екайкин А.А., Ходжер Т.В. Образование клатратного гидрата фреона HCFC-141b в глубокой скважине на станции Восток (Антарктида) в процессе вскрытия подледникового озера Восток. Криосфера Земли, Т. 21. № 3 (год публикации - 2017)

14. Липенков В.Я. Закономерности формирования системы включений воздуха в рекристаллизационном льду Криосфера Земли, Т. 22,№ 2, с. 16–28 (год публикации - 2018)
10.21782/KZ1560-7496-2018-2(16-28)

15. Ekaykin A.A., Vladimirova D.O., Lipenkov V.Y., Masson-Delmotte V. Climatic variability in Princess Elizabeth Land (East Antarctica) over the last 350 years Climate of the Past (год публикации - 2016)