Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В рамках выполнения I этапа проекта нами была выполнена серия постановок автоматических логгеров, измеряющих соленость в поверхностном слое моря, в проточные системы ледокольных судов «Мончегорск», «Норильский Никель», «Енисей», «Севморпуть». Так же были получены данные о времени и местоположении (АИС) указанных судов за периоды проводимых измерений от ОАО «СКАНЭКС». По полученным данным нами были построены серия карт распределения солености в поверхностном слое вдоль маршрутов движений данных судов в Карском море за периоды с 9 апреля 2021 по 1 сентября 2021 и с 4 января 2022 по 4 мая 2022. В период времени с января по апрель анализ полученных данных четко показывает солености более 28-30 епс в центральной части Карского моря, то есть отсутствие плюма Оби-Енисея. Солености менее 25 епс в этот период регистрируются только в пределах Енисейского залива и небольшой прилегающей акватории. Вся северная часть Обской губы занята водами с соленостью более 30 епс. Со второй половины мая происходит постепенное формирование плюма Оби-Енисея в центральной части Карского моря, сопровождающееся понижением солености до 10-15 епс. В рамках научного рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» было осуществлено поднятие и последующая постановка заякоренных станций с вертикальной цепью логгеров для измерения солености и температуры в ключевых районах Карского моря. По данным с поднятой станции в проливе Вилькицкого были зарегистрированы затоки рапресненных вод из Карского моря в море Лаптевых через пролив Вилькицкого. Данные затоки характеризуются существенным уменьшением величины солености с 23 епс до 21 – 20 епс на горизонте 10 м и с 28 епс до 26 – 22 епс на горизонте 20 м. За период с октября 2020 года по сентябрь 2021 года было зарегистрировано 5 существенных затоков, продолжительностью от 6 до 30 суток. Отметим, что данные затоки происходили в период с октября по февраль. Из чего был сделан следующий предварительный вывод: плюм Оби-Енисея, по-видимому, покидает пределы центральной части Карского моря в результате адвекции на восток через пролив Вилькицкого в море Лаптевых. Формирование этого плотностного вдольберегового течения, изолированного ледяным покровом от влияния ветра, начинается в ноябре после ледообразования и идет до конца января. Также нами было установлен важный (и ранее не рассматривавшийся) фактор, который усиливает формирование этого плотностного течения – вертикальная конвекция, которая формируется в пределах плюма Оби-Енисея в центральной части Карского моря непосредственно перед началом ледообразования. Конвекция приводит к формированию, во-первых, однородной вертикальной термохалинной структуры в пределах плюма и, во-вторых, резкому скачку солености между плюмом и нижележащим морем (до 10-12 епс на расстоянии по вертикали в 1-2 м). Наличие подобного скачка плотности понижает динамическое взаимодействие между плюмом Оби-Енисея и нижележащими морскими водами, что усиливает формирование плотностного течения в поверхностном перемешанном слое. Для численного расчета гидротермодинамических и ледовых характеристик была адаптирована российская трехмерная σ-модель морской и океанической циркуляции INMOM (Institute of Numerical Mathematics Ocean Model) в версии для Баренцева, Белого, Печорского и Карского морей с пространственным разрешением 2.5 – 2.7 км и с включённой в неё моделью динамики-термодинамики льда. Расчетная область используемой версии модели INMOM полностью охватывает Белое, Баренцево, Печорское и Карское моря, а на севере в расчетную область попадают арх. Шпицберген и арх. Земля Франца-Иосифа. В рамках работ первого года проведена настройка используемой версии модели INMOM и рассчитаны гидротермодинамические характеристики за период с 1 июля 2021 года по 1 ноября 2021 года. По результатам расчета на акватории Карского моря в безледный период наблюдается опресненный поверхностный слой, который начинает формироваться в июне/июле в период половодья на реках Обь и Енисей. По результатам расчета в августе уже прослеживается сформированная опресненная линза, которая занимает значительную часть акватории Карского моря, и плюм Оби-Енисея в окрестности эстуариев рек. Температура речной воды на выходе из Обской губы и Енисейского залива достигает 10 ℃. Опресненная линза Карского моря характеризуются достаточно однородной структурой, значительно большими пространственными масштабами и меньшей временной изменчивостью по сравнению с плюмом Оби-Енисея. В сентябре и октябре плюм прижимается к берегу, а линза также наблюдается на акватории Карского моря. В рамках выполнения проекта в отчетном году были проведены подробные исследования процессов трансформации плюма Оби-Енисея в период поздней осени непосредственно перед началом ледообразования. Ряд гидрологических разрезов, выполненных в конце октября в 2020, 2021 и 2022 годах в Карском море показал существенные отличия вертикальной термохалинной структуры плюма Оби-Енисея поздней осенью относительно его состояния в июле-сентябре. Наиболее заметной особенностью плюма Оби-Енисея, регулярно наблюдаемой в конце октября, является очень узкая и резкая вертикальная градиентная зона между плюмом и нижележащими солеными водами. В частности, на отдельных участках границы между плюмом и морем соленость увеличивалась с 15-20 епс до 28-32 епс на расстоянии 1-2 м по вертикали. Так, например, гидрологический разрез выполненный 24-28 октября 2021 года в центральной части Карского моря в районе Обской губы и Енисейского залива показывает, что вертикальные градиенты солености на границе плюма и нижележащих морских вод достигали 6-7 епс/м. В частности, расстояние по вертикали между изохалинами 20 и 28 не превышало 1-2 м на всех гидрографических станциях разреза. Вертикальные градиенты солености внутри плюма, напротив, были очень низкими и не превышали 0.5 епс/м. С целью изучения данного феномена нами была разработана одномерная модель конвекции в Карском море, вызванной быстрым понижением температуры воздуха поздней осенью. Были проведены расчеты трансформации Обь-Енисейского плюма в осенние месяцы под действием конвекции, в качестве начальных условий и для валидации были использованы натурные данные. Численные эксперименты показали, что вертикальная конвекция эффективно углубляет перемешанный слой и формирует резкий и узкий градиент солености на его нижней границе, что согласуется с натурными измерениями. Итак, в рамках выполнения проекта по результатам натурных измерений, проведенных в конце октября в Карском море, т. е. в начале холодного сезона и незадолго до начала ледообразования были выявлены две важные особенности плюма Оби-Енисея: во-первых, однородная вертикальная структура от поверхности до нижней границы плюма и, во-вторых, аномально резкий скачок солености на этой границе на 10-12 епс на расстоянии 1-2 м по вертикали. Это наблюдалось практически на всей площади плюма (за исключением Обской губы и Енисейского залива) и сформировалось в течение нескольких недель в октябре. Формирование резкого градиента солености на границе плюма и моря незадолго до ледообразования снижает трение между речным плюмом и нижележащей морской водой. Эта может сильно повлиять на последующее распространение плюма Оби-Енисея подо льдом, который изолирует плюм от ветрового воздействия. Таким образом, полученные результаты принципиально важны для понимания адвекции и трансформации плюма Оби-Енисея (а также других плюмов крупных арктических рек) в зимне-весенний период.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Реки Обь и Енисей поставляют значительное количество пресной воды в Карское море в весенне-летний период. Это приводит к формированию Обь-Енисейского плюма, который расположен в приэстуарных акваториях и в результате летней трансформации распространяется на большей части акватории Карского моря. Площадь плюма может достигать несколько сотен тысяч квадратных километров. Структура и динамика плюма в безледный период достаточно хорошо изучена, и при отсутствии льда, в основном, определяется региональным ветровым воздействием, структурой приповерхностных течений, а также объемом поступившей пресной воды. В теплый период года под влиянием юго-западных ветров отмечается наличие переноса вод Обь-Енисейского плюма в виде узкого вдольберегового течения в восточном направлении вдоль Таймырского полуострова через пролив Вилькицкого в море Лаптевых. Ранее нами была исследована структура плюма перед началом ледообразования, в период максимального накопления пресноводного стока, формирующего Обь–Енисейский плюм. Из-за наличия льда на акватории Карского моря и суровых условий в зимний период проведение масштабных натурных измерений затруднено. При этом необходимо отметить, что весной, перед началом половодья, по доступным данным измерений опреснение в центральной части акватории Карского моря уже не отмечается. В рамках выполнения проекта был описан механизм адвекции Обь-Енисейского плюма из Карского моря в море Лаптевых через пролив Вилькицкого. Поздней осенью, незадолго до ледостава, в Карском море происходит выхолаживание поверхности моря атмосферой и начинается процесс позднеосенней конвекции. Интенсивная позднеосенняя конвекция увеличивает градиент давления на боковой границе плюм-море и уменьшает вертикальное трение на нижней границе плюм-море. Таким образом можно утверждать, что позднеосенняя конвекция является ключевым процессом, который обусловливает крупномасштабный перенос пресноводных речных плюмов в Восточной Арктике подо льдом. В начале зимы, после образования устойчивого ледяного покрова и изоляции поверхности моря от ветрового воздействия возникает вдольбереговое гравитационное течение Обь-Енисейского плюма на восток, которое переносит распресненные водные массы через пролив Вилькицкого в море Лаптевых. К концу зимы Обь-Енисейский плюм исчезает из Карского моря и отсутствует там до начала паводка на реках Обь и Енисей. Судьба Обь-Енисейского плюма в море Лаптевых после его вытока через пролив Вилькицкого остается неизвестной из-за отсутствия натурных измерений в данном районе в ледовый период. Если предположить, что Обь-Енисейский плюм продолжает свое движение на восток вдоль берега подо льдом, то он может достигнуть центральной части моря Лаптевых. Затем он сольется с Ленским плюмом до начала таяния льда и начала паводка на реке Лена в июне-июле. В этом случае огромный объем пресной воды, накопленный в безледный период в Карском море в предыдущее лето и осень, будет способствовать распреснению поверхностного слоя в море Лаптевых в текущем сезоне. Натурные измерения в Восточной Арктике в предыдущие годы показали, что объем пресной воды накапливаемый в безледный период в Карском море составляет около 1000 км3 и аналогичен общему речному стоку в Карское море в летне-осенний паводковый период. С другой стороны, объемы пресной воды накапливаемый в безледный период в море Лаптеваых и Восточно-Сибирском море составляет 1500–2000 км3, что значительно превышает суммарный годовой континентальный сток в эти моря, составляющий около 1000 км3. Такое различие можно объяснить адвекцией Обь-Енисейского плюма из Карского моря в море Лаптевых в зимний и весенний периоды. Речной сток в Северный Ледовитый океан увеличился на 5–10% за последнее столетие и, согласно прогнозам, продолжит увеличиваться в будущем в результате продолжающегося изменения климата. Большая часть увеличения речного стока приходится на зиму и весну и влияет на региональные процессы в Карском море и море Лаптевых, такие как планктонные сообщества, карбонатная система, загрязнение морской среды. Этот факт подчеркивает важность изучения крупномасштабного цикла пресной воды в Арктике в период ледового покрова, в частности, возможной адвекции Обь-Енисейского плюма на север или же вдольбереговой адвекции Ленского плюма подо льдом на восток. По результатам исследований была опубликована статья в журнале Scientific Reports (Q1, Impact Factor - 4.6), а также выпущены пресс-релизы в российских новостных изданиях: Новости РНФ (https://www.rscf.ru/news/release/okeanologi-vyyasnili-kuda-propadaet-rechnaya-voda-iz-karskogo-morya/), Коммерсант (https://kommersant-rossiya.ru/nauka/rossiiskie-okeanologi-vyiasnili-kyda-propadaet-rechnaia-voda-iz-karskogo-moria/), ТАСС (https://nauka.tass.ru/nauka/19229253), Газета.ru (https://www.gazeta.ru/science/news/2023/11/08/21665059.shtml?updated) и другие.