Учёные Арктического и антарктического научно-исследовательского института совместно с коллегами из Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН проследили «изотопный след» осадков над бассейном Балтийского моря и разработали методику, позволяющую точнее прогнозировать запасы водных ресурсов и планировать хозяйственную деятельность в регионе в условиях климатических изменений. 

Бассейн Балтийского моря охватывает площадь 1,75 миллиона квадратных километров – от субарктических районов Скандинавии до морских побережий Германии и Польши. Климат в этом регионе принципиально различается: чем дальше от побережья и чем выше над уровнем моря, тем существеннее меняются режим осадков и водный баланс. Именно это делает регион сложным объектом для климатического моделирования и управления водными ресурсами.

Ключевой инструмент исследования – изотопный анализ атмосферных осадков. Учёные измерили концентрацию стабильных изотопов кислорода (δ¹⁸O) и водорода (δ²H) в осадках на всей территории водосбора Балтийского моря. Такой анализ позволяет определить, какой вклад в речной сток вносят зимние и летние осадки, оценить испарение с поверхности водоёмов и отследить смешение речных, подземных и дождевых вод.

Выяснилось, что состав изотопов заметно меняется в зависимости от сезона: зимние осадки – снег – оказываются изотопически «легче», чем летние дожди. На показатели также влияют удалённость от побережья, высота над уровнем моря и характер движения воздушных масс. Для части районов бассейна параметры локальной линии метеорных вод – ключевого эталона в изотопной гидрологии – заметно отличаются от общемировых, что позволяет выявлять дополнительные процессы: испарение или смешение различных водных масс.

Главным методическим результатом работы стал адаптированный алгоритм оценки пространственного сходства, позволяющий сопоставлять изотопный состав осадков с температурой воздуха и количеством осадков одновременно в масштабе всего бассейна. Это открывает возможность отслеживать, как климатические изменения перестраивают водный режим региона, и заблаговременно прогнозировать их последствия для водных ресурсов.
 

«Изотопный состав осадков – это своего рода «паспорт воды», позволяющий отследить её путь от облака до реки. Мы показали, что в пределах Балтийского бассейна этот паспорт существенно меняется в зависимости от сезона, высоты и удалённости от моря. Использование локальной линии метеорных вод вместо глобальной позволяет значительно точнее интерпретировать данные и выявлять такие процессы, как испарение или смешение водных масс, которые иначе остались бы незамеченными. В условиях меняющегося климата это инструмент для долгосрочного управления водными ресурсами региона – не только научный, но и сугубо практический», – отметила научный сотрудник Лаборатории изменений климата и окружающей среды ААНИИ Анна Козачек.

Исследование выполнено в рамках проекта МАГАТЭ RER7013, а также в соответствии с государственными заданиями Министерства науки и высшего образования Российской Федерации для Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН (тема № FMWE-2024-0025) и ААНИИ.

Фото: ИИ

Арктический и антарктический научно-исследовательский институт (ААНИИ) — ведущий мировой научный центр по исследованию полярных областей Земли. Институт проводит весь цикл работ в высоких широтах в интересах Российской Федерации и коммерческих компаний. Научные подразделения института занимаются фундаментальными и прикладными исследованиями климата, процессов в атмосфере, ближнем космосе, морской среде и ледяном покрове. ААНИИ является государственным оператором для организации и осуществления деятельности в Арктике. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 8.10.2012 г. №1872-р Арктический и антарктический научно-исследовательский институт назначен государственным оператором для организации и осуществления деятельности в Антарктике в интересах Российской Федерации. За 105 лет научной работы специалистами института организовано около 1 200 экспедиций в Арктику и Антарктиду. В 1994 году институту был присвоен статус государственного научного центра Российской Федерации. В настоящее время ААНИИ входит в структуру Росгидромета. С 2017 года институт возглавляет доктор географических наук, профессор РАН Александр Макаров.