Использование флуоресценции окрашенного растворённого органического вещества для отслеживания вод, происходящих из Тихого океана, в Восточной Канадской Арктике

Почему цвет арктических вод важен

Далеко от берега и скрытая под морским льдом, Арктика тихо изменяет баланс пресной и солёной воды, который помогает регулировать климат Земли. В этом исследовании показано, что слабое естественное свечение растворённого органического вещества в морской воде может служить невидимой краской, выявляющей, как большие объёмы относительно пресной воды из Тихого океана пронизывают Канадский арктический архипелаг, попадают в залив Баффин и, в конечном счёте, в Северную Атлантику. Понимание этих путей важно, поскольку они влияют на морские экосистемы, морской лёд и даже на силу океанских течений, перераспределяющих тепло по планете.

Автострады пресной воды через Арктику

Бассейн Канады, к северу от Аляски и Канады, представляет собой многослойный океан: холодная пресная вода на поверхности, слой тихоокеанской воды на средней глубине и более тёплая, солёная атлантическая вода внизу. Тихоокеанская вода поступает в Арктику через узкий Берингов пролив и затем следует по двум основным маршрутам: трансполярной ветви, пересекающей центральную часть Арктики в направлении пролива Фрам, и аляскинской ветви, следующей по склону моря Бофорта. Часть этой тихоокеанской воды поворачивает в сторону Канадского арктического архипелага и выходит из Арктики через лабиринт проливов и проливов, включая Нансен и Эврика Саунды, пролив Нарес и Джонс и Ланкастер Саунды, прежде чем попасть в залив Баффин. По пути она смешивается с речным стоком, талым морским льдом и водами, подверженными влиянию Атлантики, которые приносит Западногренландское течение.

Использование естественного свечения в качестве траcсера

Чтобы отследить это движение пресной воды, исследователи опирались на свойство, называемое флуоресценцией окрашенного растворённого органического вещества (FCDOM). Это вещество, в основном состоящее из разложившихся органических соединений с шельфов Арктики и речных притоков, поглощает свет и повторно испускает слабое свечение, которое можно измерить оптическими датчиками. Зимой тихоокеанская вода в бассейне Канады известна наличием чётко выраженного подплитного пика FCDOM, который формируется при взаимодействии этой воды с органически богатым донным осадком на мелководных шельфах Чукотки и северного Беринга. Комбинируя измерения температуры, солёности и FCDOM, полученные с двух канадских научных ледоколов летом 2024 года, и сопоставляя их с более ранними данными дрейфующего профайлера, закреплённого на льду, команда использовала этот пик FCDOM как «отпечаток пальца» для отслеживания тихоокеанской воды из центральной Арктики в Восточную Канадскую Арктику.

Что происходит вдоль северных маршрутов

Учёные изучили два основных арктических прохода. По северо-западному маршруту, через Нансен и Эврика Саунды и далее в Джонс Саунд, тихоокеанский «отпечаток» изначально силён: прохладный, относительно пресный слой на глубинах около 50–180 метров с чётким максимумом FCDOM. Однако при пересечении мелких порогов и неровного дна мощное приливное перемешивание взбаламучивает водную колонку. Это вертикальное перемешивание ослабляет и распространяет пик FCDOM, особенно ниже по течению от узких проливов, таких как пролив Кардиган и пролив Фрам. В Джонс Сауне и в прилегающей северной части залива Баффин завихрения и приход воды, подверженной влиянию Западногренландского течения, дополнительно размывают первоначальный тихоокеанский сигнал, делая затруднительным распознавание тихоокеанской воды лишь по температуре и солёности.

Восточный маршрут и смешение в заливе Баффин

По северо-восточному маршруту, через пролив Нарес — от канала Робесона через бассейн Кейна и Смит Саунд — тихоокеанский сигнал сохраняется более ясно и дольше. Здесь подплитный максимум FCDOM сохраняется по мере течения воды на юг, даже когда постепенное опреснение и добавление FCDOM указывают на усиливающееся взаимодействие с водами, приносимиыми Западногренландским течением. К моменту достижения северной части залива Баффин верхний слой по-прежнему несёт повышенные значения FCDOM, которые можно связать с тихоокеанским стоком, тогда как более глубокие слои демонстрируют постепенное увеличение FCDOM с глубиной, типичное для воды, долго циркулировавшей в заливе Баффин и смешавшейся с притоками атлантического происхождения. Измерения через пролив Ланкастер затем показывают, как эти смешанные воды частично рециркулируют, неся как тихоокеанские, так и атлантические влияния обратно в залив Баффин.

Что это означает для будущего

В целом исследование демонстрирует, что естественная флуоресценция растворённого органического вещества — мощный инструмент для отслеживания того, как тихоокеанская вода перемещается по сложным арктическим каналам и где она смешивается с водами, подверженными влиянию Атлантики и Гренландии. Даже когда традиционные маркёры, такие как температура и солёность, становятся неразличимыми, «отпечаток» FCDOM часто остаётся видимым до тех пор, пока интенсивное перемешивание над неровным морским дном или взаимодействие с Западногренландским течением не размоют его. По мере того как оптические датчики становятся более распространёнными на якорях, буйках и кораблях, этот подход позволит учёным мониторить изменение путей пресной воды в тёплеющей Арктике и лучше понимать их влияние на морской лёд, морскую жизнь и крупномасштабную океаническую циркуляцию, которая помогает регулировать климат Земли.

Цитирование: Dmitrenko, I.A., Stedmon, C.A., Babb, D.G. et al. Using colored dissolved organic matter fluorescence to trace Pacific-derived water in the Eastern Canadian Arctic. Sci Rep 16, 7757 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38848-2

Ключевые слова: Циркуляция в Арктическом океане, Тихоокеанская пресная вода, растворённое органическое вещество, Залив Баффин, Канадский арктический архипелаг