أوضح علماء من روسيا سبب عدم خضوع مياه بيتشورا في بحر بارنتس لهذا الموسم

تشكل أكبر الأنهار السيبيرية، ينيسي ولينا وأوب، مناطق عملاقة محلاة في البحار القطبية الشمالية، مما يؤثر بشكل كبير على دوران المياه وتكوين الجليد البحري. وتستقبل هذه المياه أكثر من 10% من إجمالي تدفق الأنهار إلى المحيط العالمي، على الرغم من أن مساحة القطب الشمالي لا تتجاوز أربعة بالمائة من مساحتها. ونتيجة لذلك، تجلب الأنهار كميات هائلة من المياه العذبة إلى البحار القطبية الشمالية. وعلى نطاق القطب الشمالي بأكمله، فإن مساهمتها أكبر من إمدادات المياه الناتجة عن ذوبان الأنهار الجليدية الأرضية. في الوقت نفسه، فإن تأثير الأنهار المتوسطة الحجم، مثل بيتشورا، الذي لا يمكن وصف متوسط ​​تدفقه السنوي بأنه منخفض (حوالي أربعة آلاف متر مكعب في الثانية، أي أقل بحوالي خمس مرات من نهر أوب)، لم تتم دراسته بشكل كامل. كان من المعتقد منذ فترة طويلة أن عمود بيتشورا هو ظاهرة موسمية بحتة، ولا يصل إلى الحد الأقصى إلا في يونيو ويوليو، مباشرة بعد ذروة الفيضان. ومع ذلك، فإن وجهة النظر هذه كانت مبنية على ملاحظات مجزأة، والتي لم تسمح لنا برؤية الصورة الكاملة لتقلب العمود. قامت مجموعة من علماء المحيطات بدراسة الحركة اليومية لعمود بيتشورا خلال موسم الخلو من الجليد بأكمله من يونيو إلى أكتوبر لمدة عقد كامل – 2015-2024 وتوصلوا إلى استنتاجات جديدة. تم نشر العمل في مجلة Frontiers in Marine Science وبدعم من منحة من مؤسسة العلوم الروسية (المشروع رقم 25-27-00335). “لقد ركزنا على الجزء الجنوبي الشرقي من بحر بارنتس الذي لم تتم دراسته إلا قليلاً – بحر بيتشورا، الذي يستقبل أكثر من نصف تدفق نهر بحر بارنتس بأكمله. تتمتع هذه المنطقة الصغيرة نسبيًا من المياه الضحلة بأهمية اقتصادية وبيئية كبيرة. وتقع هنا المنصة البحرية الثابتة الوحيدة المقاومة للجليد في القطب الشمالي الروسي، بريرازلومنايا، والمصممة لإنتاج النفط، وهناك أيضًا موائل للفظ الأطلسي، وهو نوع نادر مدرج في الكتاب الأحمر لروسيا”. فلاديمير روجوزين، باحث مبتدئ في معهد علم المحيطات التابع لأكاديمية العلوم الروسية، يتحدث عن هذا العمل. وأكد العالم أن انتشار عمود نهر بيتشورا له تأثير مباشر على جميع العمليات في هذه النقاط المهمة. “تؤثر المياه المحلاة على مجتمعات العوالق النباتية والعوالق الحيوانية، وفي بعض الحالات، مجتمعات الماكروزوبنثوس – سكان قاع البحر. لذلك، من خلال فهم كيفية تأثير الظروف الهيدرولوجية على المكونات المختلفة للنظام البيئي البحري، يمكننا في نهاية المطاف تقييم كيفية تأثير عمود النهر على الشخصيات الرئيسية في بحر بيتشورا – الفظ الأطلسي. هناك أيضًا جانب عملي مهم. الظروف في بحر بيتشورا قاسية: تكون مياهه في جزء كبير من العام وأوضح فلاديمير روجوزين أن الجليد المتكون في المياه المحلاة من عمود النهر قد يختلف في خصائصه عن الجليد المتكون في مياه البحر الأكثر ملوحة، بمعرفة أين وكيف ينتشر العمود، يمكننا التنبؤ بشكل أفضل بعمليات تكوين الجليد: تقدير مساحة الغطاء الجليدي، وتوقيت تكوينه وتركيزه المحتمل في المستقبل، وهذا سيجعل من الممكن التنبؤ بشكل أكثر دقة بالظروف الجليدية وزيادة سلامة الملاحة. كما تم الحصول على بيانات جديدة من خلال حل مشكلة نموذجية في مياه القطب الشمالي: الماء البارد والملوحة المنخفضة يشوهان إشارة قياسات الملوحة القياسية عبر الأقمار الصناعية. لذلك، استخدم علماء المحيطات نهجًا مبتكرًا – حيث تمت إعادة حساب البيانات الواردة من القمر الصناعي الأمريكي SMAP (رطوبة التربة السلبية النشطة) باستخدام خوارزمية الشبكة العصبية المدربة على مجموعة من القياسات الميدانية لدرجة الحرارة والملوحة في البحار القطبية الشمالية. استخدم المطورون هذه الخوارزمية في البداية لتحديد درجة ملوحة سطح الماء في المحيط المتجمد الشمالي. يوفر النموذج الذي تم إنشاؤه القدرة على الحصول على البيانات في الوقت الفعلي تقريبًا، مما يمكن أن يوفر الموارد بشكل كبير عند مد طرق كاسحات الجليد عبر البحار القطبية الشمالية. وفي الدراسة الجديدة، أنتج نهج مبتكر خرائط للملوحة السطحية بدقة 25 كيلومترًا كل ثلاثة أيام وحقق تفاصيل غير مسبوقة. وتمت مقارنة النتائج بالقياسات الحقيقية التي تم إجراؤها على متن سفينة الأبحاث “البروفيسور مولتشانوف” في يوليو 2022 وفي عام 2024 خلال الرحلات الاستكشافية في إطار برنامج “الجامعة العائمة” التابع لـ MIPT-IO RAS. ونتيجة لذلك، أظهرت البيانات المتزامنة دقة عالية: فقد تزامنت حدود العمود، التي حددتها الأقمار الصناعية، مع النقاط التي سجلت فيها الأجهزة قفزة حادة في الملوحة من 34 إلى 24 جزء في المليون على عمق ثلاثة إلى سبعة أمتار فقط. ماذا كشف تحليل البيانات على المدى الطويل للباحثين؟ بادئ ذي بدء، فإن الحد الأقصى لحالة عمود Pechora – عندما يذهب بعيدًا في البحر المفتوح، ويعبر خطًا وهميًا من Cape Russky Zavorot إلى جزيرة Vaygach – لا يرتبط بقوة بفيضان الربيع. وفي سنوات مختلفة، لوحظت هذه الحالة ليس فقط في يونيو ويوليو، ولكن أيضًا في أغسطس، وتراوحت المدة الإجمالية “لنظام التوسع الأقصى” هذا من 9 إلى 50 يومًا في الموسم الواحد، بمتوسط ​​23 يومًا، أو 17 بالمائة من الفترة الخالية من الجليد. وبلغ متوسط ​​مساحة العمود في هذه اللحظات 31 ألف كيلومتر مربع. “كان يُعتقد سابقًا أن عمود بيتشورا يصل إلى أقصى مساحة له فقط خلال فيضان الربيع، وبعد انتهاء الفيضان تنخفض مساحته بسرعة. لقد أظهرنا أنه مع الرياح المواتية يمكن أن يظل كبيرًا طوال فصل الصيف. في عام 2024، لاحظنا مساحة قدرها 55 ألف متر مربع في نهاية يوليو، وهذا أكثر من أي تقديرات سابقة مقترحة”، كما علق أحد مؤلفي العمل، ألكسندر أوسادتشيف، نائب مدير معهد علم المحيطات التابع للأكاديمية الروسية لعلوم المحيطات. العلوم، رئيس مختبر علم المحيطات في القطب الشمالي في MIPT. تبين أن الموصل الرئيسي لهذه السمفونية تحت الماء هو الريح. باستخدام بيانات إعادة تحليل الغلاف الجوي ERA5، قام العلماء بحساب نقل إيكمان – حركة الطبقة العليا من الماء تحت تأثير الرياح، مع مراعاة دوران الأرض. وتبين أن الرياح الشرقية والشمالية الشرقية (بسرعة تزيد عن سبعة إلى ثمانية أمتار في الثانية) تتسبب في انفصال العمود عن الساحل وتحركه شمالًا وشمالًا غربيًا باتجاه نوفايا زيمليا. وعلى العكس من ذلك، تعمل الرياح الغربية والشمالية الغربية على ضغط المياه المحلاة باتجاه الساحل، مما يحبسها في المنطقة الساحلية. الاستثناء الحقيقي كان عام 2021، عندما لم يتمكن العمود من الوصول إلى البحر المفتوح طوال الموسم بأكمله، وهو ما تم تفسيره بدقة بالرياح الشمالية الغربية المستقرة التي سيطرت على الموسم بأكمله. لكن الرياح ليست العامل الوحيد. كما تبين أن توقيت الفيضان مهم. في أواخر الربيع، عندما تحدث ذروة الفيضان في نهاية شهر يونيو، تدخل مياه النهر إلى البحر الخالي من الجليد بالفعل وتنتشر في طبقة رقيقة ومستقرة، وتختلط بشكل ضعيف بالمياه المالحة. على العكس من ذلك، يؤدي الفيضان المبكر إلى اختلاط أكثر كثافة حتى قبل أن يتمكن العمود من الانتشار بعيدًا. وأكد التحليل الإحصائي هذا النمط: كان معامل الارتباط بين توقيت بداية الفيضانات والحد الأقصى لمساحة العمود 0.73-0.75، في حين تبين أن الارتباط مع ذروة تدفق المياه كان أقل بشكل ملحوظ (حوالي 0.59). اكتشف الباحثون أيضًا ظاهرتين نادرتين ولكن متكررتين بانتظام. الأول هو فصل عدسات المياه المحلاة عن العمود الرئيسي، والتي تنجرف بعد ذلك على شكل “جزر” مستقلة من المياه العذبة. في يونيو 2022، تحت تأثير الرياح الشمالية الشرقية المستقرة، انفصل الجزء الخارجي من عمود بيتشورا وسافر في غضون أيام قليلة أكثر من 300 كيلومتر، ليصل إلى الساحل الجنوبي الغربي لنوفايا زيمليا. والثاني هو الدخول، أي تدفق مياه بيتشورا إلى بحر كارا عبر مضيق بوابة كارا. وكشف تحليل بيانات الأقمار الصناعية للفترة 2002-2025 عن أكثر من 30 حدثًا من هذا القبيل، وجميعها حدثت أثناء الرياح الجنوبية الشرقية، التي “تدفع” الطبقة المحلاة عبر المضيق الضيق. وأكد ألكسندر أوسادشيف: “لقد أظهرنا لأول مرة أن عمود نهر متوسط ​​الحجم يمكن أن يرسل مياهه بانتظام إلى البحر المجاور عبر مضيق ضيق. وهذه ليست حالة معزولة، ولكنها عملية منهجية تعزز تبادل المياه العذبة بين بحر بارنتس وبحر كارا – وهي ظاهرة لم تؤخذ في الاعتبار من قبل”. تفتح النتائج عددًا من الأسئلة الجديدة للعلماء. كيف سيتغير سلوك عمود بيتشورا مع استمرار ارتفاع درجة حرارة القطب الشمالي وانخفاض الجليد البحري؟ هل تنفصل العدسات في كثير من الأحيان إذا تغيرت أنماط الرياح؟ وأخيرًا، هل تشكل العدسات المعزولة المماثلة أنهارًا قطبية أخرى متوسطة الحجم؟ ويخطط المؤلفون لتوسيع نهجهم ليشمل مناطق أخرى، وإنشاء خريطة كاملة للتقلبات السينوبتيكية لجميع أعمدة الأنهار المهمة في القطب الشمالي الروسي. بالإضافة إلى علماء المحيطات من معهد علم المحيطات الذي يحمل اسمه. ص. شارك Shirshov RAS وMIPT، زملاؤهما من جامعة موسكو الحكومية. M. V. Lomonosov ومعهد أبحاث القطب الشمالي والقطب الجنوبي.