В последние десятилетия в Арктике произошли значительные изменения. В Арктике стало отмечаться значительное увеличение частоты прохождения и интенсивности циклонов, приведшее в итоге к повышению температуры воздуха. На фоне этого потепления чаще стала проявляться экстремальность погодных явлений: увеличиваются максимумы и минимумы температуры, более часто происходят резкие перепады температуры и давления воздуха, увеличивается количество разовых выпадений осадков, более часто наблюдаются штормовые ветры и пр.
Экстремальное усиление циклонической составляющей полярной завихренности и повышение температуры воздуха привело к уменьшению толщины льда и сокращению площади арктических льдов, которое в то же время сопровождалось экстремальными межгодовыми колебаниями ледовитости в различных районах СЛО. Изменения климата вызвали существенные изменения в термохалинной структуры вод Арктического бассейна и арктических морей. С 1987-1989 гг. началось повышение температуры атлантических вод в СЛО, которое в отдельных районах значительно превысило значения за весь исторический с 1887 г. период наблюдений. Произошла трансформация распределения ареалов распресненных вод, как в арктических морях, так и в Арктическом бассейне, отмечаются изменения в циркуляции вод.
Анализ ледовых условий в Мировом океане, выполненный в Мировом центре данных по морскому льду ААНИИ В.М. Смоляницким, показал, что в Арктике сохраняются тренды на уменьшение ледовитости и толщин морских дрейфующих льдов.
Рисунок Х1 – Сглаженные годовым фильтром ежедневные значения ледовитости Северной и Южной полярных областей и Земли в целом за период 1.11.1978 -23.04.2017 на основе пассивного микроволнового зондирования SSMR-SSM/I-SSMIS, алгоритм NASATEAM
Представленные на рисунке Х1 сглаженные годовым фильтром значения ледовитости полярных областей Земли за период 1.11.1978 -23.04.2017 показывают непрекращающееся с 1970-х годов в Северной полярной области сокращение ледовитости. Анализ данных показывает также наличие квазипериодических 2-4 летних и более длительных осцилляций, не изменяющих общего характера изменчивости.
| 
| 
|
| 2010.09.15 | 2011.09.15 | 2012.09.15 |
| 
| 
|
| 2013.09.15 | 2014.09.15 | 2015.09.15 |
| ||
| 2016.09.15 |
Рисунок Х2 – Средневзвешенная толщина морского льда Арктики в моменты летнего минимума на основе оперативной численной модели ACNFS (Arctic Cap Nowcast / Forecast System) за период 2010 – 2016 гг.
Аналогичную картину отрицательного тренда толщин льда можно наблюдать на рисунке Х2, где приведены средневзвешенные толщины морского льда Арктики в моменты летнего минимума 2010 – 2016 гг., диагностированные на основе оперативной численной модели ACNFS (Arctic Cap Nowcast / Forecast System). Следует подчеркнуть, что указанная модель постоянно проходит валидацию результатов на основе данных масс-балансовых ледовых буев в Арктике, а одними из входных массивов данных, ассимилируемых моделью, являются оценки толщин льда на основе данных ИСЗ SMOS и Cryosat. В целом в период с 2010 года видно отчетливое значимое сокращение площадей как старых, так, что в равной степени важно, и толстых однолетних льдов на период летнего минимума, что естественно, постоянно сужает область высадки и усложняет логистику классических дрейфующих станций «Северный Полюс».
В июне 2013 году после разрушения ледяного поля была преждевременно эвакуирована дрейфующая научно-исследовательская станция «Северный полюс-40», ее организации предшествовал длительный (в рамках экспедиции «Арктика-2012» на атомном ледоколе «Россия») недельный поиск подходящего ледяного поля для развертывания станции. Стало ясно, что дальнейшая организация новых дрейфующих станций на льдах недостаточной мощности не позволит продолжить программу работ дрейфующих станций в годовом цикле, осталась возможность организации только сезонных дрейфующих станций в зимне-весенний период.
Количество многолетних льдов толщиной 2-3 м, пригодных для организации дрейфующих станций, существенно уменьшилось. Динамические процессы в ледяном покрове стали более интенсивными, существенно увеличилась вероятность разломов льдин, на которых располагаются дрейфующие станции. Указанные обстоятельства практически лишают уверенности в отыскании надежной ледовой платформы для организации полномасштабной станции с возможностью ее годичной эксплуатации. По выше отмеченным причинам с 2003 г. по 2010 г. потребовалась организация досрочной эвакуации СП-32, СП-34, СП-35, СП-37 и СП-40.
Остро встали вопросы о безопасности работы полярников на подобных дрейфующих льдах, утраты дорогостоящего оборудования и экологического ущерба природной среде. Условия деятельности станций «Северный полюс» (СП) на льду ограничивают возможности применения современной энергоемкой научной аппаратуры, проведения лабораторных исследований на месте, что в конечном итоге существенно снижает отдачу научных исследований в общем балансе затрат на организацию и обеспечение жизнедеятельности дрейфующих станций.
Для продолжения и развития комплексных научных исследований в высоких широтах Северного Ледовитого океана специалисты ААНИИ под руководством В.А. Лихоманова предложили реализовать инновационный проект по созданию плавучей ледостойкой самодвижущейся платформы с высокой прочностью корпуса, с автономностью по запасам топлива 2-3 года и сроком службы – не менее 25 лет, штатом научного персонала до 40 человек – базы будущих дрейфующих научно-исследовательских станций «Северный полюс» - как форпоста российской науки в высоких широтах Арктики.
Наряду с традиционным комплексом исследований создание ледостойкой самодвижущейся платформы позволит расширить спектр исследований и наблюдений в области: ионосферных наблюдений - на основе приемной станции наклонного зондирования ионосферы (современный цифровой ионозонд нового поколения с линейно-частотной модуляцией, ЛЧМ комплекс), предназначенную для оперативной диагностики условий распространения КВ радиоволн внутри северной полярной шапки. Определение диапазона рабочих частот для КВ радиосвязи представляется крайне необходимым для обеспечения безопасности авиационных полетов через Северный полюс, а также для других потребителей, которые используют радиосвязь в КВ диапазоне радиоволн; геологических исследований – на основепробоотборного комплекса для использования поршневых грунтовых труб и драг, мокрых и аналитических лабораторий, кернохранилища проводить расширенный комплекс геологических исследований осадочного слоя малоизученных труднодоступных районов Арктического бассейна; химических и экологических исследований – на основе аналитических комплексов, позволяющих выполнять высокоточный анализ содержания загрязняющих веществ, взвесей, газов, абиотических загрязнителей содержащихся в пробах воды, воздуха, льда, донных осадках; исследований ледовых нагрузок и механики разрушения льда - не проводившиеся ранее исследования механики деформаций и разрушения морского льда с целью совершенствования методов расчета локальных и глобальных ледовых нагрузок на суда и другие инженерные сооружения; акустической томографии Арктического бассейна - слежение (мониторинг) за состоянием гидрофизических полей Северного Ледовитого океана; исследование пограничного слоя и свободной атмосферы в центральной Арктике - на основе усвоения данных о структуре пограничного слоя и свободной атмосферы, полученных с помощью аэростатных и самолетных (беспилотники) измерительных систем, совершенствование метода регионального долгосрочного и краткосрочного прогноза погоды; магнитных и гравитационных исследований – проведение наблюдений для уточнения магнитных и гравитационных полей (карт) в высокоширотной Арктике на основе современных магнитных и гравитационных регистрирующих комплексов и др.
Потребность в круглогодичных исследованиях и наблюдениях за состоянием и изменениями природной среды высокоширотной Арктики «заморожена» до реализации проекта Ледостойкой самодвижущейся дрейфующей платформы (ЛСП) «Северный полюс», который был поддержан Морской коллегией при Правительстве РФ в августе 2010 года, решениями Совета Безопасности Российской Федерации в сентябре 2008 г. и в августе 2011г.
Планируемая деятельность Ледостойкой самодвижущейся платформы направлена на реализациюположенийСтратегии развития Арктической зоны РФ и обеспечения национальной безопасности на период до 2020 года, утвержденную Президентом Российской Федерации 20.02.2013 г., Основ государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективу, утвержденных Президентом Российской Федерации 18.09.08 г. (Пр - 1969), а также Морской доктрины Российской Федерации, утвержденной Президентом Российской Федерации 26.07.2015 г.
Рисунок Х3 Ледостойкая самодвижущаяся платформы в дрейфе.
Создание ЛСП позволит восстановить круглогодичное отечественное присутствие в центральных районах Арктического бассейна.
Ледостойкая самодвижущаяся платформа это судно нового типа, призванное явиться базой для обеспечения современных наблюдений и исследований среди дрейфующих льдов Центральной Арктики. ЛСП будет базой, где ученые и специалисты комфортно живут и работают, мощная энергетическая установка обеспечит значительно больший объем исследований (в области геологии, геофизики, акустики), чем это можно было реализовать на классических дрейфующих станциях, возможность хранить и использовать большие объемы топлива обеспечат сохранность природной среды. Но при этом ученые знают, что судно влияет на природную среду и это неоднократно было проверено в высокоширотных рейсах отечественных и зарубежных научно-исследовательских судов и ледоколов, работ международной дрейфующей станции «Шеба» (в 2008-2009 гг.). Поэтому наряду с наблюдениями, которые планируется проводить с платформы: геологические, гидрографические, акустические, сейсмические, аэрологические и др., на удалении в 400-500 метров от платформы будет разбит на дрейфующем льду исследовательский лагерь с лабораторными домиками, где ученые будут выполнять исследования непосредственно «в природной среде», где будут установлены и развернуты метеорологические приборы, ледовые полигоны, развернуты океанологические комплексы и приборы и т.д. От борта платформы до исследовательского лагеря специалисты будет добираться на снегоходах и на снегоболотоходах.
Рисунок Х4 Функциональная схема движения и дрейфа ЛСП
в Арктическом бассейне и арктических морях.
Общий подход к использованию ЛСП предполагает, что платформа с экспедицией на борту снабжённая топливом и припасами на два-два с половиной года дрейфа выходит в конце сентября из Мурманска и следует своим ходом в Восточно-Сибирское море, где в начале октября входит в разряженные дрейфующие льды швартуется к заранее подобранному по спутниковым данным ледяному полю и начинает работы по развертыванию системы наблюдений. В весенний период (март-апрель) на льдине у которой будет пришвартована ЛСП с помощью бульдозеров будет строится ВПП, через которую будет осуществляться снабжение и ротация личного состава. В летний период (июль-август) экипаж и ученые будет меняться с использованием атомных ледоколов, которые ходят в этот период с туристами к Северному полюсу. При необходимости экспедиции будет оказана авиационная поддержка с «Ледовой базы «Мыс Баранова» на Северной Земле, с Земли Александры на ЗФИ и с архипелага Шпицберген. Дрейф ЛСП предполагается завершать в Гренландском море, после прохождения пролива Фрама, откуда платформа своим ходом приходит в Мурманск.