Научная студенческая экспедиция кафедры гидрологии суши 2022 г. проводилась на просторах Рыбинского водохранилища. 17 человек: 10 волонтеров-первокурсников, второкурсник и второкурсник-магистрант, а также 5 преподавателей кафедры отправились изучать эмиссию метана с акватории водохранилища в зимний период в рамках совместного проекта «Измерение выбросов парниковых газов и оценка поглощающей способности гидро-энергетических объектов» кафедры гидрологии суши географического факультета МГУ, Института физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН и Института глобального климата и экологии имени академика Ю.А. Израэля. Работы на водохранилище, проводимые учеными совместно с «Русгидро», позволяют впервые получить информацию о потоках CH4 из этих водных объектов.
Метан, несмотря на очень малую (1,8 ppm) концентрацию в атмосфере, оказывает значительное влияние на глобальное потепление: молекулы метана в 72 раза активнее задерживают длинноволновую радиацию нашей планеты, чем углекислый газ. Кроме того, углекислый газ может не только эмиссировать из водохранилищ, но и поглощаться ими, в отличие от метана, для которого водохранилища — только источник поступления. Любое антропогенное воздействие на них заметно отражается на потоках метана в атмосферу.
В рамках совместного проекта исследуются 9 крупнейших водохранилищ России: от Колымского до Чиркейского, но для зимних полевых кафедральных исследований наиболее доступным и интересным было признано Рыбинское. Именно для него разрабатывается трехмерная термодинамическая модель с включением биохимического блока, которая повысит точность оценки эмиссии метана и затем будет распространена на остальные водохранилища. Поэтому перед участниками работ была поставлена важная задача подробной метановой съемки перед «весенним метановым выбросом».
Кроме определения концентрации метана были изучены гидрохимические характеристики водных масс (минерализация, содержание кислорода, температура, рН, органическое вещество в донных отложениях), а также толщина и структура льда для его возможного изучения с помощью средств дистанционного зондирования. Впервые были установлены донные метановые камеры — приборы для определения потока метана из грунтов водоема.
Экспедиция началась с 9-часовой автомобильной поездки из Москвы в Череповец — самую северную часть водохранилища. По мнению большинства участников, это был самый трудный этап. Работу осложняло сочетание низкой температуры и высокой влажности. Сильный ветер насквозь продувал одежду, а приборы покрывались ледяной коркой и отказывались работать без предварительного прогревания, постоянно замерзали шприцы-пробоотборники. К сожалению, донная метановая камера не работала в таких условиях. Однако это не остановило ребят, и уже скоро на работы на точке уходило не больше 20 минут. В Череповце мы отметили день рождения Вани Кузнеченко, спели песни и двинулись в Рыбинск.
В пути были запланированы измерения: одна половина группы искала приемлемую глубину для точки около восточного берега, а вторая уехала на снегомерный маршрут по следам альтиметрического спутника. Тут-то мы и столкнулись с таким явлением, как вода на льду. Все промокли, и снегоход засадили так, что с трудом достали. Но к нам на выручку пришли приехавшие коллеги из ИФА РАН, которые оперативно доставили промокших в тепло. А на следующий день, наученные опытом, с новенькой палаткой, с термопакетами и шприцами-пробоотборниками, спрятанными под курткой, мы все-таки получили результат с донной камеры. В подледном режиме — первыми в мире!
На самом деле это очень волнительное занятие, потому что ты сначала полтора часа следишь, чтобы шланг не замерз и отбираешь пробы строго по часам, а только потом, при подъеме, можешь узнать, были твои старания напрасными или на этот раз камера все-таки легла на грунт. В Рыбинске было хорошо — температура поднялась на пару градусов, ветер утих, новые сапоги грели ноги, кругом рыбаки и даже телерепортеры из «Русгидро» приехали. В Рыбинске нам удалось договориться с нашими коллегами о выезде на судне на воздушной подушке. Это позволило — не без приключений — сделать несколько станций на середине водохранилища. Параллельно выполнялась детальная съемка Шекснинского плеса у плотины, позволившая уточнить поступление метана с затопленного русла и разных частей поймы.
Третий этап полевых работ проходил в научном поселке Борок на юго-западе Рыбинского водохранилища. Здесь располагается Институт биологии внутренних вод имени Ивана Дмитриевича Папанина РАН (ИБВВ) — очень крупное научное объединение по изучению гидрологического режима и качества воды водохранилищ Волги и не только.
Полевые дни в Борке были также очень насыщенными — мы наконец-то встали на лыжи. В итоге за два дня накатали около 30 км по Рыбинскому водохранилищу. В эти дни подморозило, так что снег был очень комфортен для лыжных гидрозабегов, а ветра практически не было. Мороз и солнце — день чудесный! Помимо полевых выходов, в Борке нас ждали еще и теоретические знания — нам провели экскурсии в геофизической обсерватории, а в лаборатории гидрологии рассказали об исследованиях донных отложений Волжского каскада водохранилищ. Исследования гранулометрического состава, микроэлементов, вторичного загрязнения тяжелыми металлами — всеми этими актуальными вопросами активно занимаются ученые ИБВВ РАН. А еще мы посетили ихтиологических центр, где проводят эксперименты с ценными породами рыб, обитающих в Волге.
Вечером заключительного дня экспедиции все студенты-волонтеры были тожественно посвящены в НСОшники. Чтобы заслужить этот почетный титул, пришлось попотеть, причем в прямом смысле: и снег мы на гору затаскивали, и конфеты дночерпателем ловили, и определение метана вспоминали (хотя это было легко, оно нам чуть ли не снилось всю эту поездку). В итоге все испытания мы прошли и после обряда посвящения был праздничный ужин, а после него еще и гитарные посиделки — пожалуй, лучший вечер всей экспедиции.
Таким образом, за 11 дней отобраны 124 пробы метана на 26 станциях, получены данные о зимнем режиме Рыбинского водохранилища, а также уточнены характеристики льда на двух профилях протяженностью около 40 км. Это пригодится для калибровки спутниковых альтиметрических данных. Концентрации в притоках достигали 11 мгСН4/л, а в водохранилище варьировали от 1,5 до 8 мгСН4/л. Все эти данные позволили оценить объем метана в водохранилище перед «весенним метановым выбросом».
Зимняя экспедиция каждому запомнилось по-своему, но энтузиазм, азарт, умение преодолевать трудности и работать в дружном научном коллективе навсегда останутся с гидроНСОшниками!
Текст: Антон ВОЛОВОДОВ, 2 курс, Василий Антонович ЕФИМОВ, инженер, Виктор ЛОМОВ, аспирант, кафедра гидрологии суши географического факультета МГУ
Нашим авторам будет приятно, если вы оцените материал лайком и комментарием. Спасибо, что вы с нами :)