В. В. ЛУКИН,
участник десяти воздушных высокоширотных экспедиций «Север»
Успешная высадка отважной четверки папанинцев на дрейфующий лед в районе Северного полюса в мае 1937 г. с помощью самолетов убедительно показала преимущества авиации перед другими транспортными средствами того времени для исследования огромных просторов Северного Ледовитого океана. Оценивая работу этой экспедиции, академик О. Ю. Шмидт писал: «Наряду с возможным повторением высадки на лед такой станции, как папанинская, на полюсе или в другом месте центрального бассейна Арктики можно будет широко применять временные посадки самолета на льдину для производства научных работ в течение нескольких дней или недель. Такая летающая обсерватория сможет в один сезон поработать в разных местах Арктики».
Весной 1941 г. самолет СССР-Н-169 под командованием Героя Советского Союза И. И. Черевичного выполнил три исследовательских полета в район Полюса относительной недоступности. Во время этих полетов сотрудниками Арктического научно-исследовательского института Я. С. Либиным, М. Е. Острекиным и Н. Т. Черниговским был проведен комплекс океанографических, метеорологических и геомагнитных наблюдений. За короткий срок при минимуме затрат удалось получить научные данные о неизученном районе Арктики. Исследовательские полеты явились началом экспедиций нового типа. Они вызвали большой интерес, но началась Великая Отечественная война и осуществить задуманные планы удалось лишь весной 1948 г.
В первой после окончания войны воздушной высокоширотной экспедиции «Север-2» работала уже целая группа самолетов-лабораторий. В одном из полетов в 200 милях от полюса была измерена глубина 1290 метров, причем к востоку и западу от нее глубины превышали три и даже четыре километра. Дополнительные промеры, выполненные в следующем, 1949 г., показали, что Арктический бассейн от Новосибирских островов до острова Элсмир пересекает огромный трансарктический подводный хребет. Так было совершено одно из последних крупных географических открытий XX в. — открытие хребта Ломоносова.
Научные результаты, полученные первыми экспедициями «Север», а также первыми дрейфующими станциями «Северный полюс», позволили ученым выявить основные черты морфологии дна Арктического бассейна, характеристики различных типов водных масс, структуру циркуляции вод и льдов.
С 1954 г. воздушные высокоширотные экспедиции «Север» стали проводиться ежегодно. Сначала в центральном районе Арктического бассейна, а затем на арктических морях в районе трассы Северного морского пути. С помощью автоматических радиометеорологических станций, которые участники экспедиций расставляли на льду, удавалось получить сведения о погоде и дрейфе льдов в отдельных районах арктических морей. Было установлено, что одним из основных факторов, формирующих систему постоянных течений в Арктическом бассейне, является ветер. Так, ветры Арктического антициклона формируют антициклоническую систему течений в притихоокеанском секторе бассейна, а ветры над приатлантической частью Северного Ледовитого океана и периферии Арктического антициклона образуют широкое Трансарктическое течение, которое начинается у берегов Чукотки и направляется в пролив, разделяющий Гренландию и Шпицберген. Изменчивость циркуляции поверхностных вод Арктического бассейна в значительной мере определяет ледовый режим арктических морей и, следовательно, условия плавания на трассе Северного морского пути. Исследование и описание полей течений на такой большой акватории удобнее проводить с помощью математических моделей, в которых движение воды описывается системами уравнений. Исходными данными для решения этих уравнений являются поля плотности морской воды, атмосферного давления и рельефа дна. Такие модели позволяют выявить главные черты циркуляции вод, существование и примерное положение так называемых центров действия гидросферы — аналогов стационарных областей высокого и низкого давления в атмосфере.
В 1969 г. воздушная высокоширотная экспедиция установила, что в районах, примыкающих к материковому склону к северу от Карского моря и моря Лаптевых, существует эндемичный для Арктического бассейна тип вод — промежуточные воды зимнего образования. Было высказано предположение, что они образуются под влиянием квазистационарного антициклона в атмосфере и поперечной циркуляции Трансарктического течения и скапливаются в центральных районах Арктического бассейна. В периферийных же районах, а также к северу от Гренландии, Канадского Арктического архипелага и Аляски зимой за счет интенсивного образования льда происходит выхолаживание и осолонение тонкого слоя поверхностных вод. Эти воды, становясь плотнее окружающих, опускаются на глубину и растекаются на значительные пространства. Результаты, полученные экспедициями «Север» в последние годы, подтвердили предположение ученых и позволили уточнить районы образования промежуточных вод и ареалы их распространения.
В конце 1972 г. в ААНИИ была подготовлена программа крупного натурного эксперимента ПОЛЭКС-Север. Одним из разделов программы стало исследование взаимосвязи динамики крупномасштабных элементов циркуляции атмосферы, океана и льда. Состояние атмосферной составляющей системы атмосфера — лед — океан можно достаточно точно описать с помощью данных стандартных метеорологических и аэрологических наблюдений на полярных и дрейфующих станциях, данных искусственных спутников Земли (ИСЗ) и ракетного зондирования верхних слоев атмосферы, а распределение и другие характеристики льда — с помощью данных авиационной ледовой разведки и ИСЗ. Для того чтобы описать океанскую составляющую, нужны данные, которые можно получить только в специально организованных экспедициях. Так как авиация позволяет ученым в сжатые сроки исследовать огромные акватории, не доступные для флота, выполнение этого раздела программы было поручено воздушной высокоширотной экспедиции «Север». Работы начались весной 1973 г. и возобновлялись ежегодно по 1979 г. включительно. Сначала участники экспедиции летали на специально оборудованных самолетах Ил-2, а с 1978 г. на Ан-2. Они определяли глубину океана, от поверхности до дна на различных горизонтах измеряли температуру воды и брали ее пробы для гидрохимических анализов, попутно вели метеорологические наблюдения, измерения морфометрических характеристик ледового и снежного покрова, во время полетов проводили визуальную ледовую разведку. В итоге за семь лет удалось выполнить океанографическую съемку всего Арктического бассейна и арктических морей.
Каждый полет экспедиции — полет в неизвестность, хотя ученые и летчики прекрасно знают район работ. Все дело в посадках, ведь самолетам экспедиции приходится садиться не на подготовленные аэродромы, а на льдины, на которых еще никто не бывал. Неизвестна толщина льдин, не размечена на них взлетно-посадочная полоса. Поэтому необходимые перед посадкой на льдину сведения участники экспедиции определяют визуально, полагаясь на свой опыт, знания и немного на удачу, так как заранее предположить все возможные варианты трудно. А выполнять посадки на лед приходится по нескольку раз в день, больше сотни за экспедицию. Это трудная, опасная, интересная, настоящая мужская работа.
Уже в начальной стадии реализации программы стало ясно, что успех будет возможен лишь при срочном внедрении новых методов производства наблюдений, современных образцов измерительной и вспомогательной техники, автоматизации обработки натурной информации. Вскоре в ААНИИ были созданы малогабаритный эхолот, легкая лебедка «Полюс» с достаточно мощным двигателем, экспедиционный вычислительный комплекс для обработки материалов наблюдений, внедрены новые методы гидрохимических определений. Много нового было также внесено и в привычные способы организации наблюдений.
Ежегодно усложнялись океанологические программы экспедиций «Север». В настоящее время ее участники берут пробы воды, снега и льда для определения содержания в них нефтепродуктов, на припайном льду на длительную автономную работу устанавливают самописцы течений, вокруг дрейфующих станций на мезо-масштабных полигонах проводят исследования пространственно-временной изменчивости различных гидрофизических характеристик.
Самоотверженный, целенаправленный труд участников экспедиции «Север», а также внедрение новых методов исследований позволили получить уникальный в практике мировой океанологии материал о термохалин-ных, ледовых полях и о полях водных масс всего Арктического бассейна и значительной части арктических морей от поверхности до дна. Предварительный анализ этих материалов показал заметную межгодовую изменчивость характеристик водных масс океана. А ведь раньше предполагалось, что в глубинных слоях Северного Ледовитого океана никаких существенных изменений не происходит. Изучая межгодовые и многолетние колебания теплосодержания вод океана атлантического происхождения, ученые обнаружили, что их амплитуда достигает соответственно 419 МДж/м2 и 1131 МДж/м2. Открытие имело принципиальное значение, так как до недавнего времени не было единой точки зрения в вопросе об оценке возможного влияния тепла вод атлантического происхождения на верхние слои Северного Ледовитого океана и атмосферу Арктического бассейна. Обнаруженная изменчивость теплосодержания этих вод доказывает, что такая теплопередача существует.
Собранная воздушными высокоширотными экспедициями «Север» ледово-гидрологическая информация имеет не только чисто научный, но и прикладной характер. Она используется для прогнозирования ледовой обстановки на всей трассе Северного морского пути в летнюю навигацию. Приведу один пример. Весной 1977 г. экспедиция «Север-29» собрала большую ледово-гидрологическую информацию. При сопоставлении данных ледовых наблюдений и рассчитанных полей плотностной циркуляции вод оказалось, что у них много общего. Среди многолетних льдов Арктического бассейна от северной части моря Лаптевых по направлению к полюсу
четко выделялся огромный «заток» молодых и годовалых льдов. Дрейф льда, как известно, на 40-60 процентов определяет циркуляция вод, причем сама циркуляция перестраивается очень медленно, годами. На основании этого ученые сделали вывод о том, что существующая ледовая обстановка сохранится в ближайшие месяцы. Ледовая авиаразведка, проведенная летом, подтвердила вывод. Благоприятная ледовая обстановка была использована для похода атомного ледокола «Арктика» (теперь «Леонид Брежнев») к Северному полюсу летом того же года.
В последние годы экспедиция вновь работает на побережье Сибири. Это связано с началом освоения шельфа арктических морей и круглогодичного плавания на западном участке трассы Северного морского пути. Наибольший интерес у ученых вызывает акватория Карского моря. На ней экспедицией «Север» с 1978 г. ежегодно проводятся подробные океанологические исследования. Результаты этих исследований, дополненные результатами работ, выполненных морскими экспедициями летом, экспедициями на первом в мире научно-исследовательском ледоколе «Отто Шмидт», и данными круглогодичной ледовой авиаразведки, позволяют точно оценить ледово-гидрологический режим этого моря и прогнозировать его изменения в ближайшем будущем.
участник десяти воздушных высокоширотных экспедиций «Север»
Успешная высадка отважной четверки папанинцев на дрейфующий лед в районе Северного полюса в мае 1937 г. с помощью самолетов убедительно показала преимущества авиации перед другими транспортными средствами того времени для исследования огромных просторов Северного Ледовитого океана. Оценивая работу этой экспедиции, академик О. Ю. Шмидт писал: «Наряду с возможным повторением высадки на лед такой станции, как папанинская, на полюсе или в другом месте центрального бассейна Арктики можно будет широко применять временные посадки самолета на льдину для производства научных работ в течение нескольких дней или недель. Такая летающая обсерватория сможет в один сезон поработать в разных местах Арктики».
Весной 1941 г. самолет СССР-Н-169 под командованием Героя Советского Союза И. И. Черевичного выполнил три исследовательских полета в район Полюса относительной недоступности. Во время этих полетов сотрудниками Арктического научно-исследовательского института Я. С. Либиным, М. Е. Острекиным и Н. Т. Черниговским был проведен комплекс океанографических, метеорологических и геомагнитных наблюдений. За короткий срок при минимуме затрат удалось получить научные данные о неизученном районе Арктики. Исследовательские полеты явились началом экспедиций нового типа. Они вызвали большой интерес, но началась Великая Отечественная война и осуществить задуманные планы удалось лишь весной 1948 г.
В первой после окончания войны воздушной высокоширотной экспедиции «Север-2» работала уже целая группа самолетов-лабораторий. В одном из полетов в 200 милях от полюса была измерена глубина 1290 метров, причем к востоку и западу от нее глубины превышали три и даже четыре километра. Дополнительные промеры, выполненные в следующем, 1949 г., показали, что Арктический бассейн от Новосибирских островов до острова Элсмир пересекает огромный трансарктический подводный хребет. Так было совершено одно из последних крупных географических открытий XX в. — открытие хребта Ломоносова.
Научные результаты, полученные первыми экспедициями «Север», а также первыми дрейфующими станциями «Северный полюс», позволили ученым выявить основные черты морфологии дна Арктического бассейна, характеристики различных типов водных масс, структуру циркуляции вод и льдов.
С 1954 г. воздушные высокоширотные экспедиции «Север» стали проводиться ежегодно. Сначала в центральном районе Арктического бассейна, а затем на арктических морях в районе трассы Северного морского пути. С помощью автоматических радиометеорологических станций, которые участники экспедиций расставляли на льду, удавалось получить сведения о погоде и дрейфе льдов в отдельных районах арктических морей. Было установлено, что одним из основных факторов, формирующих систему постоянных течений в Арктическом бассейне, является ветер. Так, ветры Арктического антициклона формируют антициклоническую систему течений в притихоокеанском секторе бассейна, а ветры над приатлантической частью Северного Ледовитого океана и периферии Арктического антициклона образуют широкое Трансарктическое течение, которое начинается у берегов Чукотки и направляется в пролив, разделяющий Гренландию и Шпицберген. Изменчивость циркуляции поверхностных вод Арктического бассейна в значительной мере определяет ледовый режим арктических морей и, следовательно, условия плавания на трассе Северного морского пути. Исследование и описание полей течений на такой большой акватории удобнее проводить с помощью математических моделей, в которых движение воды описывается системами уравнений. Исходными данными для решения этих уравнений являются поля плотности морской воды, атмосферного давления и рельефа дна. Такие модели позволяют выявить главные черты циркуляции вод, существование и примерное положение так называемых центров действия гидросферы — аналогов стационарных областей высокого и низкого давления в атмосфере.
В 1969 г. воздушная высокоширотная экспедиция установила, что в районах, примыкающих к материковому склону к северу от Карского моря и моря Лаптевых, существует эндемичный для Арктического бассейна тип вод — промежуточные воды зимнего образования. Было высказано предположение, что они образуются под влиянием квазистационарного антициклона в атмосфере и поперечной циркуляции Трансарктического течения и скапливаются в центральных районах Арктического бассейна. В периферийных же районах, а также к северу от Гренландии, Канадского Арктического архипелага и Аляски зимой за счет интенсивного образования льда происходит выхолаживание и осолонение тонкого слоя поверхностных вод. Эти воды, становясь плотнее окружающих, опускаются на глубину и растекаются на значительные пространства. Результаты, полученные экспедициями «Север» в последние годы, подтвердили предположение ученых и позволили уточнить районы образования промежуточных вод и ареалы их распространения.
В конце 1972 г. в ААНИИ была подготовлена программа крупного натурного эксперимента ПОЛЭКС-Север. Одним из разделов программы стало исследование взаимосвязи динамики крупномасштабных элементов циркуляции атмосферы, океана и льда. Состояние атмосферной составляющей системы атмосфера — лед — океан можно достаточно точно описать с помощью данных стандартных метеорологических и аэрологических наблюдений на полярных и дрейфующих станциях, данных искусственных спутников Земли (ИСЗ) и ракетного зондирования верхних слоев атмосферы, а распределение и другие характеристики льда — с помощью данных авиационной ледовой разведки и ИСЗ. Для того чтобы описать океанскую составляющую, нужны данные, которые можно получить только в специально организованных экспедициях. Так как авиация позволяет ученым в сжатые сроки исследовать огромные акватории, не доступные для флота, выполнение этого раздела программы было поручено воздушной высокоширотной экспедиции «Север». Работы начались весной 1973 г. и возобновлялись ежегодно по 1979 г. включительно. Сначала участники экспедиции летали на специально оборудованных самолетах Ил-2, а с 1978 г. на Ан-2. Они определяли глубину океана, от поверхности до дна на различных горизонтах измеряли температуру воды и брали ее пробы для гидрохимических анализов, попутно вели метеорологические наблюдения, измерения морфометрических характеристик ледового и снежного покрова, во время полетов проводили визуальную ледовую разведку. В итоге за семь лет удалось выполнить океанографическую съемку всего Арктического бассейна и арктических морей.
Каждый полет экспедиции — полет в неизвестность, хотя ученые и летчики прекрасно знают район работ. Все дело в посадках, ведь самолетам экспедиции приходится садиться не на подготовленные аэродромы, а на льдины, на которых еще никто не бывал. Неизвестна толщина льдин, не размечена на них взлетно-посадочная полоса. Поэтому необходимые перед посадкой на льдину сведения участники экспедиции определяют визуально, полагаясь на свой опыт, знания и немного на удачу, так как заранее предположить все возможные варианты трудно. А выполнять посадки на лед приходится по нескольку раз в день, больше сотни за экспедицию. Это трудная, опасная, интересная, настоящая мужская работа.
Уже в начальной стадии реализации программы стало ясно, что успех будет возможен лишь при срочном внедрении новых методов производства наблюдений, современных образцов измерительной и вспомогательной техники, автоматизации обработки натурной информации. Вскоре в ААНИИ были созданы малогабаритный эхолот, легкая лебедка «Полюс» с достаточно мощным двигателем, экспедиционный вычислительный комплекс для обработки материалов наблюдений, внедрены новые методы гидрохимических определений. Много нового было также внесено и в привычные способы организации наблюдений.
Ежегодно усложнялись океанологические программы экспедиций «Север». В настоящее время ее участники берут пробы воды, снега и льда для определения содержания в них нефтепродуктов, на припайном льду на длительную автономную работу устанавливают самописцы течений, вокруг дрейфующих станций на мезо-масштабных полигонах проводят исследования пространственно-временной изменчивости различных гидрофизических характеристик.
Самоотверженный, целенаправленный труд участников экспедиции «Север», а также внедрение новых методов исследований позволили получить уникальный в практике мировой океанологии материал о термохалин-ных, ледовых полях и о полях водных масс всего Арктического бассейна и значительной части арктических морей от поверхности до дна. Предварительный анализ этих материалов показал заметную межгодовую изменчивость характеристик водных масс океана. А ведь раньше предполагалось, что в глубинных слоях Северного Ледовитого океана никаких существенных изменений не происходит. Изучая межгодовые и многолетние колебания теплосодержания вод океана атлантического происхождения, ученые обнаружили, что их амплитуда достигает соответственно 419 МДж/м2 и 1131 МДж/м2. Открытие имело принципиальное значение, так как до недавнего времени не было единой точки зрения в вопросе об оценке возможного влияния тепла вод атлантического происхождения на верхние слои Северного Ледовитого океана и атмосферу Арктического бассейна. Обнаруженная изменчивость теплосодержания этих вод доказывает, что такая теплопередача существует.
Собранная воздушными высокоширотными экспедициями «Север» ледово-гидрологическая информация имеет не только чисто научный, но и прикладной характер. Она используется для прогнозирования ледовой обстановки на всей трассе Северного морского пути в летнюю навигацию. Приведу один пример. Весной 1977 г. экспедиция «Север-29» собрала большую ледово-гидрологическую информацию. При сопоставлении данных ледовых наблюдений и рассчитанных полей плотностной циркуляции вод оказалось, что у них много общего. Среди многолетних льдов Арктического бассейна от северной части моря Лаптевых по направлению к полюсу
четко выделялся огромный «заток» молодых и годовалых льдов. Дрейф льда, как известно, на 40-60 процентов определяет циркуляция вод, причем сама циркуляция перестраивается очень медленно, годами. На основании этого ученые сделали вывод о том, что существующая ледовая обстановка сохранится в ближайшие месяцы. Ледовая авиаразведка, проведенная летом, подтвердила вывод. Благоприятная ледовая обстановка была использована для похода атомного ледокола «Арктика» (теперь «Леонид Брежнев») к Северному полюсу летом того же года.
В последние годы экспедиция вновь работает на побережье Сибири. Это связано с началом освоения шельфа арктических морей и круглогодичного плавания на западном участке трассы Северного морского пути. Наибольший интерес у ученых вызывает акватория Карского моря. На ней экспедицией «Север» с 1978 г. ежегодно проводятся подробные океанологические исследования. Результаты этих исследований, дополненные результатами работ, выполненных морскими экспедициями летом, экспедициями на первом в мире научно-исследовательском ледоколе «Отто Шмидт», и данными круглогодичной ледовой авиаразведки, позволяют точно оценить ледово-гидрологический режим этого моря и прогнозировать его изменения в ближайшем будущем.