Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Семилетов Игорь Петрович Россия
Номер договора
14.Z50.31.0012
Период реализации проекта
2014-2018
46
Количество специалистов
94
научных публикаций
3
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

В 2014 году на базе Национального исследовательского Томского политехнического университета была создана Международная научно-образовательная лаборатория изучения углерода арктических морей. По данным исследований на шельфе морей Восточной Арктики — самом широком и мелководном шельфе Мирового океана, усиливаются процессы ледового выпахивания донных осадков (процессы ледовой экзарации), а также были обнаружены процессы выбросов метана на дне шельфа. Перечисленные процессы представляют опасность практически для всех видов деятельности, включая эксплуатацию Северного морского пути (СМП), а также освоения нефтегазовых месторождений шельфа. Работа лаборатории направлена на поиск способов минимизации рисков при освоении шельфа.

Название проекта: Сибирский арктический шельф как источник парниковых газов планетарной значимости: количественная оценка потоков и выявление возможных экологических и климатических последствий

Приоритет СНТР: е


Цели и задачи

Направления исследований:

  • Развитие и расширение комплексных исследований, направленных на уточнение роли подводной мерзлоты, возможной дестабилизации гидратов, восходящего потока газа из глубинных геологических источников – процессов, которые определяют величину выброса метана из осадков в воду/атмосферу
  • Выявление и изучение основных процессов, ответственных за формирование пула древнего органического вещества (ОВ) наземного происхождения в современных донных отложениях

Цель проекта: Выявление характерных особенностей и оценка масштабов пространственно-временной изменчивости основных компонентов цикла углерода на Сибирском арктическом шельфе в условиях потепления и деградации мерзлоты, с фокусом на самом широком и мелководном шельфе Мирового океана – морях Восточной Арктики (МВА) – как на источнике парниковых газов глобальной значимости

Практическое значение исследования
  • Выполнена количественная оценка потока пузырькового метана на шельфе морей Восточной Арктики (МВА) на основе комплексных биогеохимических, геофизических, и геологических исследований. Установлено, что в зависимости от состояния подводной мерзлоты (данные колонкового бурения, геофизических исследований и усовершенствованная математическая модель) величина потока может изменяться на 5 порядков – от мг до сотен граммов с квадратного метра в сутки.
  • Установлено с помощью более чем 200 000 000 прецизионных измерений концентрации атмосферного метана и двуокиси углерода и более чем 14 000 измерений концентрации растворенного метана, что в МВА наблюдаются аномально высокие концентрации этих форм метана. Причем наиболее высокие значения содержания газа были обнаружены в районах массированных выбросов пузырькового метана, где они достигали значений до 3,5–8,0 ppm – кратно выше среднепланетарных концентраций, что, исходя из фундаментальных принципов сохранения масс-баланса, требует величины эмиссии метана из океана в атмосферу от десятков г СН4 м-2сут-1 до более 100 г СН4 м-2сут-1.
  • Проведены в течение двух лет наземные измерения на базе Полярной геофизической обсерватории с помощью аппаратуры, идентичной использованной в море. На основе этих измерений показано, что при доминировании ветров северных румбов (с моря) концентрации атмосферного метана возрастали до 2,4–2,6 ppm и что наземные экосистемы Севера (Якутия) являются менее значимым источником атмосферного метана (измерены околофоновые концентрации, при доминирующих ветрах южных румбов).
  • Показано, что источником пузырькового выброса метана являются не только районы моря Лаптевых с высокой сейсмотектонической активностью, но и пассивные в геологическом отношении районы шельфа МВА, а также морские лагуны. Предполагается, что открытие мощных выбросов пузырькового метана, обнаруженных в центральной части Восточно-Сибирского моря, может свидетельствовать о наличии аномального геотермического потока, что противоречит принятой парадигме о сейсмотектонической пассивности Восточно-Сибирского моря.
  • Подтверждена гипотеза о том, что наблюдаемые аномалии метана на шельфе МВА имеют различный генезис, включая термогенный, биогенный и, возможно, абиогенный. Из рассмотрения изотопных характеристик (δ13С-СН4, δ14С-СН4, δD-СН4) различных видов метана и данных, полученных в воде и осадках (кернах) моря Лаптевых, следует, что в изучаемых пробах присутствует газ из всех известных источников, в то время как метан, обнаруженный в Восточно-Сибирском море, скорее всего, является преимущественно термогенным. На основе изучения более 500 проб сделан вывод о том, что диапазон изменчивости изотопного состава метана (δ13С-СН4, δ14С-СН4, δD-СН4) выходит за рамки диапазона всех ранее известных изотопных данных, что требует дополнительных междисциплинарных исследований.
  • Показана возможность восходящего просачивания легких нефтяных углеводородов на основании анализа распределения четных и нечетных н-алканов в поверхностных осадках в районе массированного пузырькового выброса метана в море Лаптевых и в 40-метровом керне, отобранном в Ивашкинской лагуне. Это свидетельствует о наличии глубинных путей миграции для газожидкостного флюида даже в лагуне – бывшем термокарстовом озере, в геологическом масштабе недавно соединенном с морем.
  • Показано, что за последние восемь лет площадь ареала распространения СН4 из МВА в атмосферу (концентрация растворенного СН4 выше 20 нМ) увеличилась примерно в 8–10 раз, что демонстрирует прогрессирующую деградацию подводной мерзлоты темпами намного выше ожидаемых.
  • Доказано, что основными факторами, определяющими значительное перенасыщение вод МВА двуокисью углерода (аномально высокие значения рСО2 в поверхностных водах) и экстремальную асидификацию вод МВА, являются возрастающее влияние речного стока и деградации многолетней мерзлоты, что проявляется в увеличении количества эрозионного наземного органического вещества, минерализирующегося на шельфе, а также рост температуры поверхностных вод в условиях сокращения ледовитости арктических морей.
  • Впервые выявлена изменчивость экспорта наземного ОВ различного генезиса за последние 9500 лет. Оказалось, что все время доминировал экспорт эрозионного углерода, причем этот сигнал более выражен в Восточно-Сибирском море, чем в море Лаптевых, по той причине, что в нем более значимым оказался вклад почвенного легкого ОВ.

Внедрение результатов исследования:

Полезная модель «Устройство для оценки потока газа, переносимого всплывающими в водоемах пузырьками», полезная модель «Устройство для оценки потока газа, переносимого всплывающими пузырьками, выходящими из дна водоема», изобретение «Способ определения подпора воды при ледовых заторах и зажорах на реках».

Образование и переподготовка кадров:

- Защиты: 4 докторские диссертации, 9 кандидатских диссертаций, 2 выпускные квалификационные работ магистра, 2 выпускные квалификационные работы специалиста.

- Организованы стажировки в Стокгольмском университете (Швеция, 2014-2015 гг.), Исследовательском институте хроматографии (Бельгия, 2015 г.), University of Naples Federico (Италия, 2017 г.), Московском институте стали и сплавов (Россия, 2015 г.).

- Проведены лекции для студентов, в том числе приглашенными лекторами из российских и западных университетов.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Создание на базе Лаборатории Международного арктического сибирского научного центра (МАСНЦ).

Другие результаты:

- Сделано около 100 научных докладов на национальном и мировом уровне, включая Осеннюю сессию Американского геофизического союза (более 20 тысяч участников из 200 стран) (2015 г.).

- Организован и проведен на базе Стокгольмского университета второй Арктический партнерский форум-2018 в рамках деятельности МАСНЦ – «Криосфера – углерод – климат в Сибирской Арктике: современное состояние и перспективы». Первый Арктический партнерский форум был проведен в ТПУ в ноябре 2016 г.

Сотрудничество:

- Стокгольмский университет (Швеция): совместные исследования, обмены аспирантами и молодыми учеными, совместные научные мероприятия, совместные публикации

- Калифорнийский университет в Санта-Барбаре (США): совместные исследования, совместные публикации, обмен молодыми учеными

- Гётеборгский университет (Швеция): совместные исследования, совместные научные мероприятия, совместные публикации

- Утрехтский университет (Нидерланды), Манчестерский университет (Великобритания), Амстердамский свободный университет (Нидерланды), Брюссельский университет (Бельгия), Аляскинский университет в Фэрбанксе (США), Университет Джорджии в Атенс (США): совместные исследования, совместные публикации

Скрыть Показать полностью
Semiletov I., Pipko I., Gustafsson Ö., Anderson L.G., Sergienko V., Pugach S., Dudarev O., Charkin A., Gukov A., Bröder L., Andersson A., Spivak E., Shakhova N.
Acidification of East Siberian Arctic Shelf Waters through Addition of Freshwater and Terrestrial Carbon. Nature Geoscience 9(5): 361–365 (2016).
Shakhova N., Semiletov I., Sergienko V., Lobkovsky L., Yusupov V., Salyuk A., Salomatin A., Chernykh D., Kosmach D., Panteleev G., Nicolsky D., Samarkin V., Joye S., Charkin A., Dudarev O., Meluzov A. and Gustafsson Ö.
The East Siberian Arctic Shelf: Towards Further Assessment of Permafrost-Related Methane Fluxes and Role of Sea Ice. Philosophical Transactions of the Royal Society A. Mathematical Physical and Engineering Sciences 373(2052): 2014.0451 (2015).
Shakhova N., Semiletov I., Leifer I., Sergienko V., Salyuk A., Kosmach D., Chernykh D., Stubbs C., Nicolsky D., Tumskoy V., et al.
Ebullition and Storm-Induced Methane Release from the East Siberian Arctic Shelf. Nature Geoscience 7 (1): 64–70 (2014).
Дударев О. В., Чаркин А. Н., Шахова Н. Е., Мазуров А. К., Семилетов И. П.
Современный литоморфогенез на восточно-арктическом шельфе России. Томск: Изд-во Томск. политех. ун-та, 2016. 192 с.
Семилетов И. П., Дударев О. В., Пипко И. И., Пугач С. П., Сергиенко В. И., Чубик П. С., Мазуров А. К., Шахова Н. Е.
Цикл углерода в морях Восточной Арктики на рубеже XX–XXI веков. Книга 1. Транспорт и трансформация углерода в системе «суша–шельф». Томск: Изд-во Томск. политех. ун-та, 2017. 545 с.
Шахова Н.Е., Сергиенко В.И., Семилетов И.П.
Цикл углерода в морях Восточной Арктики на рубеже XX–XXI веков. Книга 2. Метан: Результаты первых исследований (1994-2010 гг.). Владивосток: Изд-во Дальнаука, 2018. 240 с.
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Лаборатория орогенеза

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт земной коры Сибирского отделения Российской академии наук

Науки о Земле и смежные экологические науки

Иркутск

Писаревский Сергей Анатольевич

Австралия, Россия

2019-2021

Вычислительная лаборатория подземной физико-химической гидро-геомеханики

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"

Науки о Земле и смежные экологические науки

Москва

Подладчиков Юрий Юрьевич

Россия

2019-2021

Лаборатория комплексного изучения и мониторинга геодинамических процессов в Курило-Камчатской зоне субдукции

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физики Земли имени О. Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН)»

Науки о Земле и смежные экологические науки

Москва

Шапиро Николай Михайлович

Франция, Россия

2018-2020