Сергиенко В.И., Семилетов И.П., Шахова Н.Е. Эмиссия метана и
advertisement
ЭМИССИЯ МЕТАНА И УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА НА ВОСТОЧНО-СИБИРСКОМ ШЕЛЬФЕ – ФАКТОР ГЛОБАЛЬНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ Сергиенко В.И.1, Семилетов И.П.2.3, Шахова Н.Е.2,3 1 Президиум дальневосточного отделения РАН 2 Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН 3 Международный арктический научный центр Университета Аляска, США Академик Сергиенко Валентин Иванович Председатель Дальневосточного отделения РАН, директор Института химии ДВО РАН, г. Владивосток Одной из наиболее актуальных проблем современной науки является вопрос о закономерностях миграции основных парниковых газов – диокисида углерода (СО2) и метана (СН4). Как известно, эти компоненты – наиболее подвижное звено в круговороте углерода, являются продуктами аэробной (СО2) или анаэробной деструкции (СН4) органического углерода морского или наземного генезиса. Дисбаланс в глобальном цикле углерода проявляется в первую очередь в изменении атмосферного пула СО2 и СН4, емкость которого определяется направлением и скоростями обмена между основными обменными резервуарами, сформированными в литосфере, гидросфере и атмосфере планеты. Вариации содержания атмосферного СО2 – основного парникового газа – в масштабе 100–103 лет – обычно ассоциируются с изменчивостью обменных процессов между атмосферой, биосферой и океаном, на которые накладывается возрастающая антропогенная эмиссия СО2 в атмосферу. В наше время в результате хозяйственной деятельности человека (сжигания ископаемого топлива, сведения лесов и т.д.) ежегодно в атмосферу поступает примерно (6–7)⋅1015 г избыточного атмосферного углерода (С) в форме СО2. Около половины антропогенного СО2 остается в атмосфере, что и проявляется в усилении парникового эффекта [3]. Другая часть антропогенного СО2 поглощается Мировым океаном и, повидимому, расходуется на дополнительный прирост наземной фитомассы (растительности) [5]. 117 Вторым по значимости парниковым газом в атмосфере в настоящее время является метан (СН4), концентрация которого оставляет всего около 0,5 % от СО2а. Все возрастающий интерес к изучению этого компонента атмосферы объясняется тем, что радиационная активность метана в 20–25, а темпы увеличения концентрации примерно в 2–4 раза выше, чем у СО2 (IPCC, 2001). Экспериментальные данные показали, что в последние десятилетия прошлого века рост концентрации основных парниковых газов в атмосфере составлял СО2 – 0,4, СН4 – 0,3–1,2 % в год, что ассоциировалось с антропогенной деятельностью [32]. Начиная с 2007 г. зарегистрировано увеличение скорости прироста атмосферного метана в высоких широтах Северного полушария. Это привело к накоплению дополнительного количества СН4 в атмосфере [48]. Возможным дополнительным источником СН4 в атмосферу высоких широт Северного полушария является атмосферная эмиссия СН4 вследствие деградации наземной и подводной мерзлоты шельфа Северного Ледовитого океана, где органическое вещество накоплено в количестве, намного превышающем атмосферный пул основных парниковых газов [60, 61, 65]. В связи с этим особую актуальность приобретает вопрос о механизме формирования планетарного максимума СН4 и СО2, зарегистрированного в атмосфере Арктического региона, и роли Северного Ледовитого океана (СЛО) в его формировании. В последние десятилетия наибольшее потепление зарегистрировано над Аляской и в Российском секторе Восточной Арктики (рис. 1, а), где находится примерно 90 % подводной мерзлоты СЛО (рис. 1, б). Окруженный также наземной мерзлотой СЛО находится под отепляющим влиянием речного стока, усиливающегося под влиянием современных климатических изменений, которые в наиболее явном виде проявляются в Арктике. В настоящее время в области исследования газообразных компонентов океанического углеродного цикла сложилась парадоксальная ситуация: с одной стороны, ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что Арктический регион в целом и Северный Ледовитый океан в частности, наиболее чувствительны к глобальным изменениям климата [29] и что глобальное потепление обусловлено парниковым эффектом, который наиболее явно проявляется в Арктике, а с другой – стоки и источники парниковых газов в морях СЛО до последнего времени не изучались [33, 64], а «наиболее репрезентативные» модели эволюции климата, обобщенные в [29] и основанные на предположении, что к концу XXI века содержание СО2 в атмосфере удвоится, не учитывают возможное увеличение количества СН4. Данная работа представляет результаты многолетних исследований, выполненных научным коллективом Лаборатории арктических исследований Тихоокеанского океанологического института Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТОИ ДВО РАН) в сотрудничестве с ведущими исследовательскими институтами ДВО РАН, России, США и Швеции и посвященных изучению основных процессов, связывающих изменения в СЛО и окружающей его суши с характерными особенностями углеродного цикла, динамикой СН4 и СО2 и климатом. В течение 15 лет (1995–2010 гг.) были выполнены более 20 летних и зимних экспедиций в моря Российской Арктики, в основном в Восточно-Сибирское море и море Лаптевых (рис. 2). 118 Рис. 1. Максимальное увеличение температуры поверхности в первой декаде XXI века зарегистрировано над акваторией МВА и прилежащей части суши (а); ~90 % подводной мерзлоты Арктики (показано сиреневым цветом) находится в МВА (б) На основе оригинальных и литературных данных показано, что СЛО, включающий подводную мерзлоту и окруженный деградирующей наземной мерзлотой, является интегратором изменений, происходящих в водосборах арктических рек и на побережье. Установлено, что среди аллохтонных источников органического вещества (ОВ) важнейшими являются речной сток (растворенное ОВ), а также эрозия берегов (взвешенное ОВ), сложенных ледовым комплексом. Показано, что эрозионное взвешенное вещество и терригенные осадки обширного шельфа морей Восточной Арктики (МВА) являются источником СО2 в водную толщу и атмосферу. Рис. 2. Район исследований и положение океанографических станций, где Лабораторией арктических исследований ТОИ ДВО РАН в августе-сентябре 2003–2009 гг. проводились исследования динамики компонентов углеродного цикла включая СО2 и СН4, а также их обмен с атмосферой 119 Впервые обсуждается климатическая роль деградирующей подводной мерзлоты, которая перестает быть газонепроницаемой крышкой для огромного пула СН4, накопленного на шельфе МВА в форме гидратов, природного газа, и собственно ОВ донных осадков, которое при вовлечении в современный биогеохимический цикл может трансформироваться в СН4. Обмен диоксида углерода как недоучтенный элемент баланса и круговорота углерода в Российском секторе Арктики Гетерогенность процессов на арктическом шельфе. Обмен СО2 и СН4 является наиболее подвижным звеном в круговороте углерода. В арктических морях России (АМР) примерно 89 % органического углерода, достигающего дна, минерализуется на дне [13]. Как ранее показано на примере Охотского моря [1, 2], примерно 1/3 органического углерода, достигшего дна, после минерализации возвращается из осадков в воду в основном в форме бикарбонат-иона и растворенного СО2. Из этого следует, что динамика карбонатной системы играет важную роль в балансе углерода опосредованно через потоки в системе дно– вода–атмосфера и изменение общего содержания неорганического углерода в водной толще. Известно, что биогенный фактор доминирует в изымании растворенного СО2 [10, 16, 34] в морях Арктики, примыкающих к Северной Атлантике (Баренцево, Гренладское) и Тихому океану (Чукотское), [66, 67]. Данные моря характеризуются высокой продуктивностью, которая обусловлена высокой прозрачностью вод и относительно большими концентрациями биогенных элементов. В противоположность этому, на обширном и мелководном шельфе Восточно-Сибирского моря и моря Лаптевых, динамика карбонатной системы и цикла углерода в целом определяется мощным латеральным потоком углерода наземного происхождения. Это в первую очередь обусловлено невысокой интенсивностью продукционных процессов. Основной фактор, лимитирующий фотосинтез в МВА – низкая прозрачность воды, которая определяется высоким содержанием гуминовых кислот и определяемой этим содержанием величины CDOM (Colored Dissolved Organic Matter) и взвешенного теригенного вещества [58]. В результате максимум первичной продукции, зарегистрированный в сентябре и составляющий 432 мг С/м-3/день-1, а также максимум биомассы мезозоопланктона, достигающий 890 мг/м-2 [20, 63], не проявляется в явном виде в изымании растворенного СО2, утилизируемого при фотосинтезе. Более того, воды морей Восточной Арктики (МВА) летом и зимой характеризуются высокими значениями рСО2 и являются источником СО2 в атмосферу [11, 12, 16, 18]. Гетерогенность процессов на арктическом шельфе и в прилежащей части суши [4, 6, 13, 18, 43] приводит к высокой изменчивости величин потоков СО2 во времени и пространстве. Более того, само направление результирующего потока углерода через поверхность раздела воздух–вода (лед) непостоянно во времени и пространстве. Поэтому распространенное мнение о том, что СЛО является стоком для СО2, а также предположение о квазипостоянстве 120 среднегодового потока СО2 в океан может привести к большим ошибкам и неопределенностям в расчете элементов потока и баланса масс углерода в системе «атмосфера–суша–шельф» в Арктике. МВА как сток атмосферного СО2. Исследование динамики элементов карбонатной системы и обмена СО2 в системе атмосфера–океан было начато в 1996 г. в Чукотском море [17]. На основе полученных данных показано, что значительная часть акватории Чукотского моря является стоком для атмосферного CO2. Например, только за сентябрь в среднем поглощается ~2 Тг С–CO2, что количественно согласуется с оценками Калтина и Андерсона [40]. В работе (Pipko et. al., 2002) показано, что в летний период в изымании атмосферного CO2 доминирует биологический фактор, а в период осенне-зимнего охлаждения – термический. Можно предположить, что за время безледного периода (не менее двух месяцев) только Чукотское море поглощает около 4–5 Тг С–CO2, что в определенной мере компенсирует эвазию CO2 из прибрежной зоны МВА и Карского моря. Тем не менее вопрос о результирующем направлении потока в системе атмосфера–океан в морях Российской Арктики и СЛО в целом остается открытым. До недавнего времени существовало мнение о том, что морской лед является непроницаемым барьером для переноса СО2 и других газов. Вместе с тем на основе экспериментальных данных Госинка и Келли [35] высказано предположение о том, что морской лед может играть значимую роль в региональном балансе СО2 (сток летом и источник зимой) [41, 42]. Данные натурных наблюдений, полученные со льда Чукотского моря (~72º с.ш., около мыса Барроу) на основе измерения потока микрометеорологическим и камерно-динамическим методом, показали, что, по крайней мере в летний сезон, морской лед проницаем для газов и что подледная вода является значимым стоком для атмосферного СО2 [56]. При этом величина турбулентного потока CO2 (FCO2) изменялась -2 -1 в пределах от 0,01 до 0,02 мг СО2/м с , что соизмеримо с величинами потоков, измеренных в северной части примыкающей тундры [46]. Прямые измерения значений pCO2 в ледовых рассолах и в подледной воде показали низкие значения – в пределах 130–150 мкaтм. Камерно-динамические измерения показали резкое уменьшение равновесной концентрации CO2 над углубляющимися снежницами, особенно в последние 4 дня наблюдений, когда среднесуточная температура воздуха выросла до 0 °C и глубина снежниц увеличилась до 20 см. Эти результаты согласуются с повышением интенсивности проникающей солнечной радиации в снежницах и подо льдом. В масштабе СЛО летом через снежницы может поглощаться до 40 Тг С–СО2 (40·1012 г С–СО2). Это поглощение может быть в какой-то мере скомпенсировано зимним потоком в атмосферу через лед, возможность которого показана на ограниченном количестве данных [41, 42, 56]. Зимние подледные измерения pСО2 in situ показали резкое понижение значений pСО2 с началом полярного рассвета, что дает основание предположить начало раннего фотосинтеза подо льдом [58]. Эта гипотеза согласуется с перенасыщением подледной воды растворенным кислородом (при наличии аномально высоких значений pСО2 – до 5000 мкатм, [56]), обнаруженным подо льдом моря Лаптевых в конце февраля – начале марта (неопубликованные 121 данные Тиксинского Управления по Гидрометеорологии). Подобное перенасыщение подледной воды растворенным кислородом зарегистрировано ранее в Амурском заливе Японского моря, где было обнаружено подледное цветение диатомовых водорослей [19]. При полном подтверждении этой гипотезы роль СЛО как стока СО2 из атмосферы должна быть пересмотрена. МВА как источник атмосферного СО2. Согласно многолетним данным (1994–2009 гг.), наиболее высокие значения рСО2 в МВА обнаруживаются вблизи сильно эродирующих побережий, сложенных ледовым комплексом [12, 16, 18, 54, 58], что хорошо иллюстрирует рис. 3. Видно, что в прибрежной зоне, где скорости эрозии берегов максимальны, наблюдается сопряжение аномалий рСО2 со степенями насыщения морской воды кислородом, а также с величинами суммарных значений нитриты-нитраты [16]. Рис. 3. Схема станций, где проводились комплексные океанографические исследования: СTD-зондирование, измерение течений, гидрохимия, отбор осадков (сентябрь, 1999) (а); Величины рСО2, обнаруженные на станциях, мкатм (синим цветом выделены величины рСО2 на поверхности, желтым – на дне) (б); % О2 – глубина (светлые кружки – поверхностный горизонт, темные – придонный) (в); Диаграмма зависимости (г): неорганический азот – дефицит кислорода; кружки – мористые станции (светлые – поверхностный горизонт, темные – придонный), крестики – поверхностный горизонт ближайших к берегу станций, ромбики – придонный горизонт ближайших к берегу станций; пунктирные линии – теоретический наклон ∆O2/∆NO3- по Ричардсу–Редфильду 122 Аномально высокие значения рСО2 достигали на некоторых станциях 3000– 4000 мкатм от поверхности до дна, что значительно превышает аномальные значения рСО2, когда-либо обнаруженные в Мировом океане. Оказалось, что эти аномалии приходятся на станции 13–15 (рис. 3, б), находящиеся вблизи быстро эродирующего ледового комплекса, расположенного к югу от мыса Буор-Хая. Концентрации органического углерода (ОУ) в конусе выноса на пляже составляли 15,5–16,9 % при величине C/N = 15 [16]. Степень насыщения кислородом на этих станциях снижалась до 40 % при росте суммы нитритынитраты до 20 мМ и значений рСО2 > 3000 мкатм. Вероятно, такая динамика биогеохимических показателей обусловлена окислением эрозионного углерода, содержание которого в донных отложениях быстро уменьшалось от берега в открытое море. Мы полагаем, что древнее ОВ, захороненное в мерзлоте и поступающее на шельф арктических морей в форме взвешенного органического углерода (ВОУ) и растворенного органического углерода (РОУ), биологически доступно и вовлекается в современный биогеохимический цикл, что опровергает мнение о том, что РОУ является биологически инертным [30]. Подтверждением этому служат данные, полученные на осушке у быстро эродирующего ледового комплекса в проливе Лаптева [31]. Молекулярный анализ органической фракции донных отложений показал, что вклад фурфуролов (furfurals), которые характеризуют свежесть (малую степень декомпозиции) ОВ, в масштабах арктических морей России возрастал с запада (приустьевая зона Оби и Енисея) на восток (устье Индигирки) с 32 до 42 % [37]. В то же время относительный вклад нитрилов (nitriles) снижался в этом же направлении, что в сочетании с увеличением относительного вклада фурфуролов свидетельствует о том, что в Восточной Арктике древнее органическое вещество способно к дальнейшей деструкции в большей степени, чем в Западной Арктике (бассейн Карского моря). Другие геохимические индикаторы также свидетельствуют о важной роли процессов береговой эрозии на арктическом побережье в биогеохимии арктических морей. Например, вклад наземного органического вещества (СТОМ) в формирование донных осадков является определяющим и достигает 100 % в составе органического вещества осадков; кроме того, величины отношения C/N органического вещества в донных отложениях также характеризуются терригенными значениями [4, 16, 57]. Аномально высокие значения рСО2 и биогенных элементов в прибрежных водах вблизи быстроэродирующих береговых ледовых комплексов, а также в придонных водах в районах аккумуляции наземного органического вещества свидетельствуют об определяющей роли эрозионного ОУ в биогидрохимии исследуемого района. Исследования, выполненные в Восточно-Сибирском море в сентябре 2003 и 2004 гг. [12, 58] показали, что картина распределения рСО2 в шельфовых водах носит изменчивый характер, причем значения рСО2 в поверхностном слое в сентябре 2003 г. значительно ниже, чем в 2004 г., что отражает изменение совокупности факторов, определяющих гидрологический режим и динамику компонентов карбонатной системы. Для оценки направления потока CO2 между поверхностью моря и атмосферой для 2003, 2004 гг. были рассчитаны величины ∆pCO2 (мкaтм). Согласно полученным данным, в 2004 г. практически вся 123 Рис. 4. Потоки СО2 в атмосферу МВА (красным цветом показана эмиссия, синим – эвазия). Расчетная эмиссия (избыток СО2 относительно значений равновесных с атмосферой, интегрированный в водном столбе) составляет ~20 TgC акватория ВСМ была источником CO2 в атмосферу, а в 2003 г. западная часть ВСМ была источником, а восточная – стоком (рис. 4). Эти различия могут быть объяснены особенностями взаимодействия местных шельфовых вод (распресненных и находящихся в районах, подверженных влиянию эрозии берегов) с водами тихоокеанского происхождения [57, 58]. Данные по распределению pCO2 и ∆pCO2, основанные на традиционной технике расчета рН и щелочности, хорошо согласуются с результатами прямых измерений pCO2 в поверхностной воде (см. рис. 8), произведенных in situ с помощью SAMI СО2-сенсора (www.sunburst.com). Концентрации СО2 в воздухе по тому же разрезу измерялись с помощью недисперсионного ИК-спектрометра «Licor 820». Смена направления потока СО2 в 2003 г. происходила между 167º в.д. и 170º в.д., в то время как в 2004 г. все море было источником CO2. Межгодовая изменчивость в распределении pCO2 составила в среднем 70–100 мкатм с максимальной разницей до 1000 мкатм на траверзе Колымы. Карта потоков CO2 (см. рис. 4) показывает мозаичную картину пространственного распределения, хотя значения эвазии CO2 в 2004 г. существенно превосходят соответствующие величины в 2003 г., что объясняется более высокими значениями ∆pCO2 и скорости ветра в 2004 г. Средние значения потока CO2 в 2004 г. составили 10,4 мМ/м2/день и были на порядок выше, чем в 2003 г. (1,0 мМ/м2/день). Если предположить, что мелководный шельф МВА и Карского моря (площадь ~3 млн км2) в течение 50 сут (безледный период) является источником СО2 в атмосферу (эвазия СО2 = 1 мМ/м2/день), то минимальная оценка летней эмиссии СО2 в атмосферу составит ~4.2 Тг С–СО2, а максимальная ~42 Тг С–СО2. Согласно последним результатам исследований, выполненных в 2008 г. в сотрудничестве с Гетеборгским Университетом, предполагается, что летне-осенняя эмиссия СО2 в атмосферу из МВА (без учета 124 Чукотского моря) составляет примерно 10 Тг С–СО2, что по порядку величин близко к количеству всего ОУ, которое ежегодно захоранивается в морях Российской Арктики [13] и составляет примерно 1/3 от величины, характеризующей увеличение поступления ОУ в донные отложения АМР по сравнению с величиной, осредненной для Голоцена. Обмен метана как недоучтенный элемент баланса и круговорота углерода в Российском секторе Арктики Климатические изменения на шельфе МВА. До недавнего времени предполагалось, что в формировании Арктического максимума СН4 участвуют исключительно наземные северные экосистемы [56, 68], в то время как вклад арктических морских экосистем оценивался как несущественный. В то же время известно, что шельф МВА характеризуется уникальными литологическими и седиментологическими условиями, создающими благоприятные условия для продукции и накопления СН4 в донных отложениях [13, 36]. Вместе с тем, являясь исключительно мелководным, шельф МВА в холодные климатические эпохи обнажается и становится частью наземных северных экосистем [8, 14]. В результате глубокого промерзания на шельфе-суше формируются многолетние мерзлые толщи (далее по тексту – мерзлота), которые не только препятствуют восходящему движению СН4 из донных отложений, но и ограничивают современную продукцию СН4 областями преимущественного накопления осадков (так называемые депоцентры), а также областями формирования таликов в структуре мерзлоты. При последующей смене холодных климатических периодов на теплые и росте уровня океана происходит обратное затопление обнаженной части МВА, в результате чего происходит изменение термического режима мерзлоты и ее постепенная деградация. Термический режим погруженной мерзлоты, которая становится подводной, изменяется гораздо более существенно по сравнению с наземной мерзлотой, поскольку среднегодовая температура морской воды теплее температуры воздуха холодных эпох более чем на 15–17 ˚С, в то время как разница температуры холодных и теплых эпох составляет не более 7–8 ˚С [38]. Согласно палеоклиматическим данным, в результате роста температуры эмиссия СН4 и, соответственно, атмосферные концентрации увеличиваются от 0,3–0,4 ррм (холодные эпохи) до 0,6–0,7 ррм (теплые эпохи). В последние 150 лет наблюдается резкий рост эмиссии метана, который привел к беспрецедентному увеличению атмосферных концентраций СН4 в целом на планете до 1,7 ррм, а в атмосфере Арктического региона до 1,85 ррм. Важно отметить, что в Арктическом регионе наблюдается потепление климата, проявляющееся в росте среднегодовых температур воздуха и воды; сокращении морского и пресного льда; уменьшении толщины снега; таянии ледников; изменении температурного режима наземной мерзлоты [29]. Очевидно, что потепление оказывает влияние и на состояние подводной мерзлоты, которая и без того претерпевает более значительные межклиматические изменения термического режима по сравнению с наземной мерзлотой. 125 Рис. 5. Виды распределения растворенного метана в водной толще МВА Метан в водной толще. По данным 2003–2006 гг., более 80 % придонных проб и более 50 % поверхностных проб, полученных на мелком шельфе (глубина менее 50 м), были перенасыщены растворенным метаном. Пространственное распределение концентраций отличалось выраженной мозаичностью и наличием резких градиентов. Выделялись локализованные области, в которых перенасыщение воды растворенным СН4 достигало 900–18 000 %. Такие области составляли около 10% изученной акваториии и были определены как области плюмов. В вертикальном распределении СН4 в водном столбе было выделено три типа распределения (рис. 5), характерных как для летнего, так и для зимнего периода: первый тип – распределение с наличием придонного максимума растворенного СН4 (а); второй – распределение с наличием поверхностного максимума (б), и третий тип – распределение с отсутствием градиента концентрации в пределах водного столба (в). Транспорт метана в водном столбе осуществляется двумя способами: диффузионным и пузырьковым. В пользу диффузионного переноса свидетельствует первый тип распределения растворенного СН4 в водном столбе, в пользу пузырькового – второй и третий типы. О пузырьковом переносе также свидетельствуют большие скопления пузырей, обнаруженных с помощью геофизических методов в донных отложениях, а с помощью гидроакустических – в толще воды (рис. 6). Для оценки межгодовой изменчивости разработан и реализован количественный метод интегральной оценки запаса растворенного метана в водном столбе и потенциальной эмиссии [24, 59]. Сущность метода заключалась в следующем. На основе имеющихся данных, полученных на разных горизонтах, выполнялась горизонтальная и вертикальная линейная интерполяция данных для получения суммарного значения для области сравнения. Расчет осуществлялся по формуле: H (s) А =∫ ∫ S 0 A( s, z )dzds 126 Рис. 6. Результаты обработки сейсмических и гидроакустических данных: а) пузыри в составе осадков и в толще воды; б) скопления пузырей в водной толще по данным судового эхолота; в) пузыри, выходящие из дна по данным локатора бокового обзора где s = s(x, y), z – соответственно горизонтальные и вертикальные координаты, S – площадь исследуемого района, H(s) – глубины, соответствующие горизонтам отбора проб, A(s, z) – пространственное распределение концентраций метана. Расчеты были выполнены для летнего сезона на основе данных 2003, 2004 гг. Показано, что межгодовой интегральный запас растворенного метана может изменяться в 5 раз и более, в то время как средние концентрации растворенного метана в поверхностных водах изменялись только на 30%. Анализ сезонных различий интегрального запаса метана выполнен для залива Буор-Хая на основе летних данных 2005 г. и зимних данных 2007 г. Концентрации растворенного метана в летнее время в этом районе изменялись в придонном слое в пределах от 2,1 до 651 nM, а в поверхностном – от 2,9 до 298 nM (в сентябре 2009 г. – до 370 nM). В зимнее время самые высокие концентрации растворенного метана, измеренные подо льдом в поверхностном слое воды, достигали 5000nM, а в придонном слое – 2500 nM (рис. 7 а, б). Таким образом, сезонная изменчивость концентраций достигала 8–10 раз [22, 24]. При этом в составе морского льда были зарегистрированы пузыри диаметром до 30 см (рис. 7, в). Расчет интегральных запасов метана в водном столбе изучаемого района (принятой площадью 103 км2) показал, что в летний период он составил 7,6 · 107 г СН4, в то время как в зимний период достиг 60,1 · 107 г СН4 [25, 59, 60]. Метан в приводном слое атмосферы. Содержание метана в приводном слое атмосферы, по данным летней экспедиции 2005 г. и вертолетной съемки 2006 г., также свидетельствует о важности СН4 для эмиссии из шельфа МВА. 127 Рис. 7. Распределение концентраций растворенного метана в водном столбе в районе Буор-Хая, измеренные подо льдом в апреле 2007 г.: а – поверхностный слой воды; б – придонный слой воды; в – пузыри, включенные в состав льда На рис. 8 показано, что концентрации метана в приводном слое по маршруту движения судна резко возросли при выходе из Карского моря в море Лаптевых. Средняя концентрация атмосферного метана в Карском море составила 2,1±0,02 ррм, в море Лаптевых она возросла до 2,97±0,15 ррм, а в ВосточноСибирском море составила 2,66±0,09 ррм. Резкие всплески концентраций достигали в море Лаптевых 8,2 ррм, а в Восточно-Сибирском море 6,4 ррм [22, 25, 27]. Данные, полученные в результате вертолетной съемки, зарегистрировали увеличение атмосферных концентраций метана до высоты 1800 м, которое достигало 5–10 % от величины средней концентрации для данных широт (1,85 ррм). Летние измерения 2005 г. показали, что области повышенных концентраций атмосферного метана коррелируют с областями плюмов растворенного метана. Источники и стоки метана в МВА. Сибирские реки интегрируют особенности углеродного цикла в их водосборах. В частности, это проявляется в увеличении концентраций растворенного СН4 в устьевых районах сибирских рек 128 Рис. 8. Концентрации метана в приводном слое атмосферы (а) вдоль разреза, показанного на рис. (б) в виде пунктирной линии красного цвета; на панели (б) представлены концентрации метана в поверхностном слое воды (сентябрь 2005 г.) (Оби, Енисея, Лены) [60]. В сентябре 2006 г. для уточнения роли латерального переноса метана речным стоком была направлена экспедиция. Ее задача – проследить, как изменяются концентрации растворенного СН4 при выходе речных вод из дельты через основные протоки (Быковская протока) на шельф. Выяснено, что концентрации растворенного СН4 вниз по течению протоки снижались до незначимых, а в шельфовых водах, на достаточном удалении от дельты, вновь увеличивались до 560 nM. Отсюда следует, что шельф МВА является самостоятельным источником СН4. Для выявления значимости стока рек в балансе цикла углерода прибрежной зоны МВА рассчитаны интегральные 129 величины запаса растворенного метана, солености, общего минерального углерода в водном столбе [25, 60], которые показали высокую положительную корреляцию. Интегральные запасы СН4 снижались при уменьшении интегрального запаса соли и общего минерального углерода в водном столбе, из чего следует вывод – речные воды не играют значимой роли в динамике растворенного СН4 на акватории МВА [62]. Теоретически метан в водную толщу МВА может поступать из следующих источников: 1) современной продукции в водном столбе; 2) современной продукции в осадках; 3) из донных залежей и глубинных источников; 4) латерального переноса реками. Каждый источник подвергался детальному анализу. Установлено, что анаэробная продукция метана в водном столбе МВА маловероятна по ряду причин. Во-первых, в изученных районах МВА водная толща является аэробной средой (насыщение О2 ≥ 40 %), поэтому продукция метана может иметь место только в анаэробных линзах, существование которых в морях с нормальной – высокой первичной продукцией (типичные морские экосистемы) предполагается на нижней границе пикноклина. Во-вторых, в изученном районе первичная продукция, которая поставляет субстрат для метаногенеза на пикноклине, резко ограничена недостатком света (светопроницаемость в некоторых районах составляет не более 40 см) и в среднем на 1–2 порядка ниже, чем в типичных морских экосистемах. В-третьих, глубина пикноклина в морях, где обнаруживается феномен анаэробной продукции, обычно составляет 100–150 м. Это позволяет достаточному количеству органического субстрата аккумулироваться в анаэробных линзах для поддержания метаногенеза. В МВА глубина пикноклина изменяется от 0,5 до 20 м, а на значительной площади низкопродуктивного Восточно-Сибирского моря стратификация вообще отсутствует. Это означает, что в условиях МВА создание подходящих условий и накопление достаточного субстрата для продукции в водном столбе маловероятны. Исключение может составлять высокопродуктивное Чукотское море с глубоко залегающим пикноклином, которое в настоящем исследовании изучено в наименьшей степени. Особенности пространственного и вертикального распределения растворенного метана, а также сезонная динамика не могут быть объяснены современной продукцией метана в донных осадках МВА, поскольку территориальное распределение растворенного метана в придонном слое воды в изучаемом районе отличалось высокой степенью мозаичности и не коррелировало с распределением концентраций органического углерода (Сорг) в донных осадках. Например, в проливе Лаптева, где концентрация Сорг минимальна и составляет обычно <0,5 % (по данным 2003, 2004 и 2005 гг.), была зарегистрирована устойчивая аномалия растворенного метана (до 154 nM), равномерно распределенного в водном столбе (распределение третьего типа). Отметим, что Арэ (2001) описаны многочисленные случаи, когда в ходе выполнения работ на Российском арктическом шельфе неоднократно наблюдались прорывы газовых струй из дна в воду-воздух. Например, при поведении взрывных работ для навигационных целей в проливе Лаптева воздух надо льдом загорелся синим пламенем [7], что предположительно свидетельствует о выбросе природного метана из донных залежей. 130 В сентябре 2009 г. (совместно с Университетом Калифорния, Санта Барбара) с помощью погружного многолучевого эхолота исследовался прибрежный район моря Лаптевых. В результате обнаружены сотни холодных сипов, потоки метана из которых достигали поверхности моря и поступали в атмосферу, что проявилось в увеличении концентраций атмосферного СН4 примерно на 25% выше фоновых при аномалиях растворенного метана до 400 nM. Этот факт однозначно свидетельствует о важной роли пузырькового переноса СН4 через водную толщу в атмосферу в МВА, который является доминирующим механизмом вертикального транспорта, позволяющим избежать микробного окисления метана. Обнаружение обширных полей холодных сипов (сотни квадратных километров), на которых эмиссия метана в водную толщу осуществлялась в форме массированных скоплений пузырьков, свидетельствовало в пользу поступления метана из донных залежей. Сравнение результатов летних и зимних исследований, выполненных в северо-западной части губы Буор-Хая, море Лаптевых, показали увеличение зимних концентраций (с максимумом подо льдом) по сравнению с летними в 8–10 раз при увеличении диапазона изменчивости до 10³ раз. Очевидно, что это свидетельствует о наличии круглогодичного источника метана, поступление метана из которого не зависит от современной продукции, которая лимитируется временем и определяется температурным фактором. Окисление метана в водном столбе может привести к значительному понижению концентраций растворенного СН4 вплоть до концентраций ниже равновесных с атмосферой, что и происходит на основной части акватории Мирового океана [47]. Этот процесс работает в глубоком океане как биологический клапан, препятствующий выходу метана из разрушающихся океанических газовых гидратов и других геологических источников в водную толщу и далее в атмосферу [9, 45]. В работе Савичева и др. [53] также показано, что скорости процессов окисления СН4 в осадках в Чукотском море низкие даже летом (в большинстве районов летняя придонная температура выше зимней), и в основном изменяются в пределах 0,03–0,1 nM СН4/l. Эта величина близка к скоростям окисления, обнаруженным в Карском море [44]. Если принять допущение о том, что эти скорости окисления можно распространить на все осадки МВА, то за 100 дней эта величина составит от 3 до 10 nM СН4/l, что, вероятно, не сильно повлияет на диапазон изменчивости измеренных в придонной воде концентраций, который достигает 3 порядков [24, 25]. Кроме того, в этом районе на некоторых станциях скорости метанообразования в поверхностных осадках были ниже, чем скорости окисления метана. По мнению авторов, это свидетельствует о наличии внешнего источника СН4. По аналогии с результатами исследований вклада пузырьковой эмиссии метана из северных озер Сибири и различных районов Мирового океана [68], и полагая, что диффузионный поток составляет 10 – 50 % от общего потока в атмосферу, можно сделать предположение о том, что суммарный поток метана в атмосферу из морей Восточной Арктики составляет примерно 10–50 Тг С–СН4, что в 5 раз выше оценки, приведенной для акватории всего Мирового океана, и соизмеримо со всеми геологическими источниками, поставляющими метан в водную толщу Мирового океана [39]. 131 Рис. 9. Диаграмма взаимосвязи δ13С и δD в изотопной формуле метана в МВА Это означает, что даже при минимальных оценках шельф МВА может рассматриваться как основной современный морской источник СН4 в атмосферу. Он включает в себя все процессы: поступление СН4 из донных источников, микробное образование и окисление в осадках и водной толще. Для идентификации возможных источников метана выполнен изотопный анализ углерода (δ13С) и водорода (δD) метана [61]. Кроме того, выполнен изотопный анализ благородных газов (3Не/4He) в целях подтверждения гипотезы о возможности поступлении в водную толщу МВА мантийных газов. Данные убедительно показали, что изотопная формула метана в изученном районе наилучшим образом характеризует смесь различных источников, в числе которых могут быть как биогенные, так и термогенные (рис. 9). Диапазон изменчивости δ13С составил (-50,9 ‰):(-68,3 ‰), в то время как для δD он составил (-196,1 ‰):(-47,5 ‰). Характерной особенностью распределения изотопных характеристик в водном столбе является отсутствие тенденции к утяжелению изотопной формулы метана при его движении к поверхности воды. Напротив, самые легкие значения как для δ13С, так и для δD регистрировались в поверхностном слое воды, при этом концентрации растворенного метана в поверхностном слое воды на этих станциях были максимальными (до 5 µМ) и во льду регистрировались массивные включения пузырей. Самым тяжелым значениям δ13С соответствовали самые тяжелые значения δD и более низкие, хотя и относительно высокие, концентрации растворенного метана. Предварительные результаты анализа изотопного отношения (3Не/4He) и неона в водной толще МВА показали наличие мантийного источника, что подтверждает нашу гипотезу о нарушении сплошности и газонепроницаемости подводной мерзлоты МВА. На основании полученных данных сделаны следующие выводы: 1. МВА являются источником парниковых газов в атмосферу Арктического региона и важной составной частью морского цикла углерода, поскольку ежегодная эмиссия СН4 в атмосферу Арктического региона из МВА соизмерима с суммарной ежегодной эмиссией метана из акватории всех морей Мирового океана, а эмиссия СО2 соизмерима с величиной предполагаемого поглощения атмосферного СО2 из остальной акватории СЛО. 2. Метан поступает в придонную воду из донных отложений в виде не 132 только растворенного газа (диффузионный транспорт), но пузырьков, о чем свидетельствует вертикальное распределение концентраций в водном столбе, наличие областей экстремально-высоких концентраций, превышение зимних концентраций над летними, превышение поверхностных концентраций над придонными, а также геофизические данные, с помощью которых были зарегистрированы мощные выбросы пузырей в водную толщу. 3. Мощность современной эмиссии парниковых газов в МВА, а также ее будущий прирост зависят от степени вовлечения в современный биогеохимиический цикл метана и органического углерода, накопленного в наземной мерзлоте и донных отложениях в предыдущие климатические эпохи, и определяется скоростью деградации мерзлоты, ростом речного стока, особенностями гидрологического и седиментологического режимов в МВА. Количественные характеристики современных потоков метана в МВА и их пространственно-временная изменчивость зависят от наличия газопроводящих путей в структуре осадочной толщи. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Бордовский О.К., Маккавеев П.Н., Бубнов П.В. Проблема изменчивости карбонатного равновесия в океане // Химия морей и океанов / Отв. ред. O.K. Бордовский и А.Г. Розанов. М.: Наука, 1995. С. 92–111. Бордовский О.К., Семилетов И.П. Обмен углеродом между придонной водой и донными осадками Охотского моря // ДАН, 1989. Т. 306, № 3. С. 697–700. Будыко М.И. Климат в прошлом и будущем. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 351 с. Ветров А.А., Семилетов И.П., Дударев О.В. и др. Исследование состава и образования органического вещества в донных осадках Восточно-Сибирского моря // Геохимия, 2008. № 3. С. 185–195. Заварзин Г.А., Кларк У. Биосфера и климат: взгляд биолога // Природа, 1987. № 6. С. 65– 77. Зимов С.А., Давыдов С.П., Воропаев Ю.В. и др. Почвы Севера - генератор углекислоты // Вест. АН СССР, 1991. № 8. C. 71–83. Зубов Н.Н. Морские воды и льды. Л.: Гидрометеоиздат, 1938. 454 с. Криотермия и натуральные газгидраты в Северном Ледовитом океане / Отв. ред. В.А. Соловьев. Л.: Севморгеология, 1987. 150 c. Лейн А.Ю. Процессы трансформации метана на активных полях холодных метановых сипов: количественные оценки // Новые идеи в океанологии. Т. 2: Геология, 2004. С. 184– 203. Маккавеев П.Н. Растворенный неорганический углерод в Карском море и устьях рек Обь и Енисей // Океанология, 1994. Т. 34, № 5. С. 668–672. Пипко И.И., Семилетов И.П., Пугач С.П. О карбонатной системе вод Восточно-Сибирского моря // ДАН, 2005. Т. 402, № 3. С. 398–401. Пипко И.И., Семилетов И.П., Тищенко П.Я.и др. Изменчивость параметров карбонатной системы в прибрежно-шельфовой зоне Восточно-Сибирского моря в осенний сезон // Океанология, 2008. Т. 48, № 1. С. 59–72. Романкевич Е.А., Ветров А.А. Цикл углерода в арктических морях России. М.: Наука, 2001. 302 с. Романовский Н.Н., Гаврилов А.В., Тумской В.Е. Озерный термокарст и его роль в формировании прибрежной зоны шельфа моря Лаптевых // Криосфера Земли, 1999. Т. III, № 3. С. 79–91. 133 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. Семилетов И.П., Дударев О.В., Пипко И.И. и др. Морские исследования в Арктике на рубеже третьего тысячелетия // Исследования морских экосистем и биоресурсов / Отв. ред. В.А. Акуличев, В.П. Челомин. М.: Наука, 2007. С. 309–324. Семилетов И.П. Разрушение мерзлых пород побережья как важный фактор биогеохимии шельфовых вод Арктики // Докл. РАН, 1999. Т. 368, № 5. С. 679–682. Семилетов И.П., Тищенко П.Я., Христенсен Дж.П. и др. О карбонатной системе Чукотского моря // Докл. РАН, 1999. Т. 364, № 3. С. 382–386. Семилетов И.П. Углеродный цикл и глобальные изменения в прошлом и настоящем // Химия морей и океанов / Отв. ред. О.К. Бордовский. М.: Наука, 1995. С. 130–154. Семилетов И.П., Зимов С.А., Воропаев Ю.В. и др. Атмосферный метан в прошлом и настоящем // Докл. РАН, 1994. Т. 339, № 2. С. 253–256. Сорокин Ю.И., Сорокин П.Ю., Проткова Ю.В. Первичная продукция и распределение планктона в эстуарии реки Лены и прилегающем районе моря Лаптевых // Докл. РАН, 1993. Т. 333, № 4. С. 522–525. Шахова Н.Е., Сергиенко В.И., Семилетов И.П. Вклад Восточно-Сибирского шельфа в современный цикл метана // Вестник РАН, 2009. Т. 79, № 6. С. 507–518. Шахова Н.Е., Никольский Д.Ю., Семилетов И.П. О современном состоянии подводной мерзлоты на Восточно-Сибирском шельфе: тестирование результатов моделирования данными натурных измерений // Докл. РАН, 2009б. Шахова Н.Е., Алексеев В.А., Семилетов И.П. Прогноз эмиссии метана на ВосточноСибирском шельфе // Докл. РАН, 2010. Т. 430, № 1. С. 1–5. Шахова Н.Е., Семилетов И.П. Характерные особенности цикла углерода на мелководном шельфе Восточного сектора Российской Арктики // Изменение окружающей среды и климата (природные и связанные с ними катастрофы) / отв. ред. Н.П. Лаверов и др., ИФХ и БПП РАН, 2008а. Т. 4. С. 167–181. Шахова Н.Е., Сергиенко В.И., Семилетов И.П. и др. О роли Восточно-Сибирского арктического шельфа в современном цикле метана и глобальных климатических процессах // Вест. ДВО РАН, 2008б. № 4. C. 3–15. Шахова Н.Е., Сергиенко В.И., Семилетов И.П. и др. Состояние вопроса о роли ВосточноСибирского шельфа в современном цикле метана // Изменение окружающей среды и климата (природные и связанные с ними катастрофы) / Отв. ред. Н.П. Лаверов и др. ИФХ и БПП РАН, 2008в. Т. 6. С. 112–116. Шахова Н.Е., Семилетов И.П., Салюк А.Н. и др. Аномалии метана в приводном слое атмосферы на шельфе Восточно-Сибирской Арктики // Докл. РАН, 2007а. Т. 414, № 6. С. 819–823. Шахова Н.Е., Семилетов И.П., Бельчева Н.А. Великие сибирские реки как источники метана на Арктическом шельфе // Докл. РАН, 2007б. Т. 414, № 5. С. 683–685. ACIA (Arctic Climate Impact Assesment): Overview report. Cambridge Univ. Press. 2004. 140 p. Dittmar T. and Kattner G. The biogeochemistry of the river and shelf ecosystem of the Arctic Ocean: a review // Mar. Chem., 2003. V. 83. P. 103–120. Dudarev O.V., Semiletov I.P. The Coastal Erosion as a Significant Source of the Particulate Matter into the Arctic Shelf // Second Wadati Conference on Global Change and the Polar Climate, March 7–9, 2001, Tsukuba, Japan. P. 176–178. Etheridge D.M., Steele L.P., Francey R.J., Langenfelds R.L. Atmospheric methane between 1000 A.D. and present: Evidence of anthropogenic emission and climatic variability // Geophys. Res., 1998. V. 103. No. D13. P. 15979–15993. Feely R.A., Sabine C.L., Takahashi T., Wanninkhof R. Uptake and Storage of carbon dioxide in the ocean: the global CO2 Survey // Oceanography, 2001. V. 14. No. 4. P. 18–32. Fransson A., Chierici M., Anderson L.G. et. al. The importance of shelf processes for the modification of chemical constituents in the waters of the Eurasian Arctic Ocean: implication for carbon fluxes // Continental Shelf Research, 2001. V. 21. P. 225–242. Gosink T.A., Pearson J.G., Kelley J.J. Gas movement through sea ice // Nature, 1976. V. 263. P. 41–42. 134 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. Gramberg I.S., Kulakov Yu.N., Pogrebitsky Yu.E., Sorokov D.S. Arctic oil and gas super basin: X World Petroleum Congress. L., 1983. P. 93–99. Guo L., Semiletov I., Gustafsson O. et. al. Characterization of Siberian Arctic coastal sediments: implications for terrestrial organic carbon export // Global Biogeochemical Сycles, 2004. V. 18. GB1036. doi:10.1029/2003GB002087. IPCC, 2001: Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 881 p. Judd A.G. Natural seabed gas seeps as sources of atmospheric methane // Environmental Geology, 2004. V. 48(8). Р. 988–996. Kaltin S., Anderson L.G. Uptake of atmospheric carbon dioxide in Arctic shelf seas: evaluation of the relative importance of processes that influence pCO2 in water transported over the Bering-Chukchi Sea shelf. Mar. Chem., 2005. V. 94. P. 67–79. Kelley J.J. Carbon dioxide in the surface waters of the North Atlantic Ocean and the Barents and Kara Sea // Limnol. Oceanogr., 1970. V. 15, P. 80–87. Kelley J.J., Gosink T.A. Gases in Sea Ice. Final Report: Contract N 000 14-76C-0331, Institute of Marine Science, University of Alaska. Fairbanks, Alaska, 1979. 107 p. Macdonald R.W., Anderson L.G., Christensen J.P. et. al. The Arctic Ocean: budgets and fluxes // Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins: A Global Synthesis / Ed. K.-K. Liu, L. Atkinson, R. Quinones, L. Talaue-McManus. Springer-Verlag. P. 291–303. Namsaraev B.B., Rusanov I.I., Mitskevich I.N. et. al. Bacterial Methane Oxidation in the River Yenisei Estuary, Kara Sea, Okeanologiya, 1995. V. 35, № 1. Р. 88–93. Naudts L., Greinert J., Artemov Yu. et. al. Geological and morphological settings of 2778 methane seeps in the Dnepr paleo-delta, northwestern Black Sea // Mar. geol., 2006. V. 227. P. 177–199. Oechel W.C., Hastings S.J., Vourlitis G. et. al. Recent change of arctic tundra ecosystems from a net carbon dioxide sink to a source // Nature, 1993. V. 361. P. 520–523. Reeburg W.S. Oceanic methane biogeochemistry // Chem. Rev., 2007. V. 107. P. 486–513. Rigby M., Prinn R.G., Fraser P.J. et. al. Renewed growth of atmospheric methane // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35, L22805/ doi:10.1029/2008GL036037. Romanovskii N.N., Gavriliov A.V., Pustovoit G.P. et. al. Off-shore permafrost distribution of the Laptevs Sea shelf // Cryosphere of the Earth, 1997. V. 1, № 3. P. 9–18. Romanovskii N.N., Gavrilov A.V., Tumskoy V.E. et. al. Thermokarst and its role in the formation of the near shore zone // Cryosphere of Earth, 1999. V. 3 (III). P. 79–91. Romanovskii N.N., Hubberten H.-W. Results of permafrost modeling of the lowlands and shelf of the Laptev Sea region, Russia // Permafrost and Periglacial Processes, 2001. Vol.12, (2). P. 191–202. Romanovskii N.N., Hubberten H.-W., Gavrilov A.V. et. al. Offshore permafrost and gas hydrate stability zone on the shelf of East Siberian Seas // Geo-mar. Lett., 2005. V. 25. P. 167–182. Savvichev A.S., Rusanov I.I., Pimenov N.V., et al. Microbial Processes of Carbon and Sulfur Cycles in the Chukchi Sea // Mikrobiologiya, 2007. V. 76. P. 603–613. Semiletov I.P. On aquatic sources and sinks of CO2 and CH4 in the Polar Regions // J. Atmos. Sci., 1999. V. 56. P. 286–306. Semiletov I.P., Savelieva N.I., Weller G.E. et. al. The dispersion of Siberian river flows into coastal waters: Meteorological, hydrological and hydrochemical aspects // The Freshwater Budget of the Arctic Ocean, NATO Meeting. NATO ASI Series / Ed. E.L. Lewis. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2000. P. 323–367. Semiletov I.P., Makshtas A.P., Akasofu S., Andreas E. Atmospheric CO2 balance: The role of Arctic sea ice // Geophys. Res. Lett., 2004b. V. 31, No. 5. L05121. 10.1029/2003GL017996. Semiletov I., Dudarev О., Luchin V. et. al. The East-Siberian Sea as a transition zone between the Pacific origin water and local shelf water // Geophys. Res. Lett., 2005. No. 32. L10614. doi:10.1029/2005GL022490. Semiletov I., Pipko I.I., Repina I.A., Shakhova N. Carbonate dynamics and carbon dioxide fluxes across the atmosphere-ice-water interfaces in the Arctic Ocean Pacific sector of the Arctic // Mar. Syst., 2007. V. 66. P. 204–226. 135 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. Shakhova N., Semiletov I., Panteleev G. The distribution of methane on the Siberian Arctic shelves: Implications for the marine methane cycle // Geophys. Res. Lett., 2005. V. 32. L09601. doi:10 1029/2005GL022751. Shakhova N., Semiletov I. Methane release and coastal environment in the East Siberian Arctic shelf // Mari. Syst., 2007. V. 66. P. 227–243. Shakhova N.E. Semiletov I.P. Methane Hydrate Feedbacks // Arctic Climate Feedbacks: Global Implications / Ed. M. Sommerkorn, S. J. Hassol // WWF International Arctic Programme, August, 2009. P. 81–92. Shakhova N., Semiletov I., Salyuk A. et. al. Еxtensive methane venting to the atmosphere from sediments of the East Siberian Arctic Shelf // Sci., 2010. V. 327. P. 1247 – 1250. Sorokin Y.I., Sorokin P.Y. Plankton and primary production in the Lena River estuary and in the south-eastern Laptev Sea // Estuar. Coast. Shelf Sci., 1996. V. 43. P. 399–418. Takahashi T., Sutherland S.C., Sweeney C. et. al. Global sea-air CO2 flux based on climatological surface ocean pCO2, and seasonal biological and temperature effects // Deep-Sea Res, 2002. V. 49, No. II. P. 1601–1622. Tarnocai C., Canadell J.G., Schuur E.A.G. et. al. Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region // Global Biogeochem. Сycles, 2009. V. 23. GB2023, doi:10.1029/2008GBO03327. Vetrov A.A., Romankevich E.A. Carbon Cycle in the Russian Arctic seas. B.: Springer, 2004. 307 p. Walsh J.J., McRoy C.P., Coachman L.K. et al. Carbon and nitrogen cycling within the Bering – Chukchi Seas: Source regions for organic matter effecting AOU demands of the Arctic Ocean // Progress in Oceanography, 1989. V. 22. P. 277–359. Zimov S.A., Voropaev Yu.V., Semiletov I.P. et. al. North Siberian Lakes: a methane source fueled by Pleistocene carbon // Sci., 1997. Vol. 277. P. 800–802. 136
