ОЦЕНКА ПОТОКА МЕТАНА ИЗ ДОННЫХ ОСАДКОВ В ВОДНЫЙ СЛОЙ ПРИ ДЕГРАДАЦИИ ГИДРАТОВ МЕТАНА, ВЫЗВАННОЙ ПОТЕПЛЕНИЕМ ВОД В ТАТАРСКОМ ПРОЛИВЕ

© 2018 г.   Б.А. Буров, В.A. Лучин, А.И. Обжиров, А.A. Карнаухов

Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения Российской академии наук, ул. Балтийская 43, г. Владивосток, 690041 Россия E-mail burov@poi.dvo.ru
Поступила в редакцию 03.07.2017 г.
После исправления 21.09.2017 г.

В работе представлены количественные оценки потоков метана, которые выделяются в водный слой из-за деградации (разложения) гидратов метана, вызванной многолетним трендом потепления вод в Татарском проливе. Оценки основаны на экспериментальных данных о глубине залегания метановых гидратов, гидрологических измерениях, выполненных одновременно с отбором образцов газогидратов из донных осадков, и рассчитанных трендах изменения температуры воды на ряде горизонтов в районе Татарского пролива, где были обнаружены гидраты метана. Показано, что метан, выделяющийся из разлагающихся гидратов метана, – о сновной источник метановых аномалий в водном слое и потоков метана в атмосферу в этом районе. Источник “метановой” экологической опасности в восточной части Татарского пролива локализован в узкой полосе донных осадков, ограниченной глубинами 300–330 м, и в меридиональном направлении имеет протяженность около 150 км. Поток метана из донных осадков в водный слой в этой полосе составляет величину около 0.17 моль/м²·сут. Реакция метановых гидратов на процесс потепления воды может быть охарактеризована толщиной слоя разрушения гидрата метана в донных осадках, приходящейся на 0.1°C повышения температуры воды. В исследованном районе Татарского пролива эта величина составляет 1.5–1.8 м/0.1 °C.

Ключевые слова: метан, гидраты метана, зона устойчивости, условия роста и разложения, тренд потепления воды, тепловой поток.

DOI: 10.7868/S086978031802-0015

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. 8.  Японское море. Вып. 1. Гидрохимические условия / Под ред. А.С. Васильева, Ф.С. Терзиева, А.Н Коса-рева. CПб.: Гидрометеоиздат. 2003. 398 с.

2. Жаров А.Э., Кириллова Г.Л., Маргулис Л.С. и др. Геология, геодинамика и перспективы нефтегазонос-ности осадочных бассейнов Татарского пролива.

Владивосток: Дальнаука, 2004. 220 с.

3. Леин А.Ю., Иванов М.В. Биогеохимический цикл метана в океане. М.: Наука, 2009. 576 с.

4. Лучин В.А. Сезонная изменчивость температуры воды в деятельном слое дальневосточных морей // Дальневосточные моря России. Кн. 1: Океанологические исследования. М.: Наука, 2007. С. 232–252.

5. Мишукова Г.И., Мишуков В.Ф., Обжиров А.И., Пестрикова Н.Л., Верещагина О.Ф. Особенности распределения концентрации метана и его потоков на границе раздела вода-атмосфера на акватории Татарского пролива Японского моря // Метеорология и гидрология. 2015. № 6. C. 89–96.

6. Сергиенко В.И., Лобковский Л.И., Семилетов И.П., Дударев О.В. и др. Деградация подводной мерзлоты и разрушение гидратов шельфа морей восточной Арктики как возможная причина “метановой катастрофы”: некоторые результаты комплексных исследований 2011 года //ДАН. 2012. Т. 446. № 3. С. 330–335.

7. Яричин В.Г. Некоторые особенности горизонтального движения вод в Японском море к северу от 40° с.ш. Труды ДВНИИ, 1982. Вып. 96. С. 111–120.

8. Dickens G.R., Quinby-Hunt M.S. Methane hydrate stability in sea-water// Geophys. Res. Lett., 1994. 21: 2115–2118.

9. Ed Dlugokencky. NOAA/ESRL //www.esrl.noaa.gov/ gmd/ccgg/trends_ch4/

10. Ferre B., Mienert J., and Feseker T. Ocean temperature variability for the past 60 years оn the Norwegian-Svalbard margin influences gashydrate stability on human time scales // J. Geoph. Res., 2012. V. 117.  C10017. DOI: 10.1029/2012JC008300.

11. Itoh M. Warming of Intermediate Water in the Sea of Okhotsk since the 1950s // J. of Oceanography. 2007. V. 63. P. 637–641.

12. Jin Y.K., Minami H., Baranov B., Obzhirov A. Operation Report of Sakhalin Slope Gas Hydrate Project II, 2014, R/V Akademik M.A. Lavrentyev Cruise 67, KOPRI Incheon, 2015. 121 p.

13. Kannberg P.K., Trehu A.M., Pierce S.D., Paull C.K., Caress D.W. Temporal variation of methane flares in the ocean above Hydrate Ridge, Oregon // Earth and Planetary Science Letters. 2013. V. 368. P. 33–42.

14. Kwon Y.-O., Kim K., Kim Y.-G., and Kim K.-R. Diagnosing long-term trends of the water mass properties in the East Sea (Sea of Japan)// Geophys. Res. Lett., 2004. 31, L20306, DOI:10.1029/2004GL020881.

15. Lee M.W., and Collett T.S., 2006. Gas hydrate and free gas saturations estimated from velocity logs on Hydrate Ridge, offshore Oregon, USA. In Tréhu A.M., Bohrmann G., Torres M.E., and Colwell F.S. (Eds.), Proc. ODP, Sci. Results, 204: College Station, TX (Ocean Drilling Program), 1–25. DOI:10.2973/odp.proc. sr.204.103.2006.

16. Levitus S., Antonov J. and Boyer T.P. Warming of the world ocean, 1955–2003// Geophys. Res. Lett., 2005/ 32, L02604. DOI:10.1029/2004GL021592.

17. Luchin V., Kruts A., Sokolov O., Rostov V., Perunova T., Zolotukhin E., Pischalnik V., Romeiko L., Hramushin V., Shustin V., Udens Y., Baranova O., Smolyar I., Yarosh E. Climatic Atlas of the North Pacific Seas 2009: Bering Sea, Sea of Okhotsk, and Sea of Japan. V. Akulichev, Yu. Volkov, V. Sapozhnikov, S. Levitus, (Eds.), NOAA Atlas NESDIS67. U.S. Gov. Printing Office, Wash. D.C., 329 pp., CD- Disc.

18. Mascarelli A.L. A sleeping giant? // Nat. Rep. Clim. Change, 2009. № 3. P. 46–49. DOI:10.1038/climate. 2009. 24.

19. Milkov A.V., Sassen R., Novikova I., Mikhailov E. Gas Hydrates at Minimum Stability Water Depths in the Gulf of Mexico: Significance to Geohazard Assessment// Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions, 2000. V. L. P. 217–224.

20. Nakanowatari T., Ohshima K.I., and Wakatsuchi M. Warming and oxygen decrease of intermediate water in the northwestern North Pacific, originating from the Sea of Okhotsk, 1955–2004// Geophys. Res. Lett., 2007. 34.  L04602. DOI: 10.1029/2006GL028243.

21. Reagan M.T., Moridis G.J. Dynamic response of oceanic hydrate deposits to ocean temperature change // J. Geoph. Res., 2008. V. 113. C12023.  DOI:10.1029/2008JC004938.

22. Shoji H., Jin Y.K., Baranov B., Nikolaeva N. and Obzhirov A. Operation Report of Sakhalin Slope Gas Hydrate Project II, 2013, R/V Akademic M.A. Lavrentyev Cruise 62, June 19–July 6, 2013. Eds. H. Shoji, Y.K. Jin, B. Baranov, N. Nikolaeva and A. Obzhirov. Published by Environmental and Energy Resources Research Center, Kitami Institute of Technology, Feb. 2014.

23. Thatcher K.E., Westbrook G.K., Sarkar S., and Minshull T.A. Methane release from warming-induced hydrate dissociation in the West Svalbard continental margin: Timing, rates, and geological controls // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2013. V. 118. P. 22–38.

24. Torres M .E., McManus J., Hammond D .E., de Angelis M.A., Heeschen K.U., Colbert S.L., Tryon M.D., Brown K.M., Seuss E. Fluid and chemical fluxes in and out of sediments hosting methane hydrate deposits on Hydrate Ridge, OR, I: hydrologic provinces //Earth Planet. Sci. Lett. 2002. V. 201. P. 525–540.

25. Xu W., Lowel R., Peltzer E.T. Effect of sea floor temperature and pressure variations on methane flux from a gas hydrate layer: comparison between current and late Paleocene climate conditions // J. Geophys. Res. 2001. V. 106, N B1. P. 26413–26423.