Вода в Можайском водохранилище, которое хорошо знакомо многим как источник питьевой воды для столичного региона, оказалась не просто пассивным хранилищем влаги, а настоящим «легким», которое дышит в унисон с погодой. Ученые выяснили, что в зависимости от того, каким выдаётся лето — жарким и тихим или ветреным и дождливым, — водоем может либо поглощать углекислый газ из атмосферы, либо, наоборот, активно выбрасывать его обратно в воздух. Эти процессы напрямую связаны с тем, как перемешиваются слои воды разной температуры.
Исследователи установили на понтоне автоматический зонд и следили за тем, что происходит на глубине до тринадцати метров на протяжении всего тёплого сезона. Оказалось, что в ясную безветренную погоду вода прогревается только у поверхности, а у дна остаётся холодной. Между этими слоями возникает плотный барьер, который мешает кислороду проникать вглубь. В результате придонная зона постепенно превращается в бескислородную «свалку», где в процессе разложения органики стремительно накапливается углекислый газ — его концентрация там достигает чудовищных значений, в десятки раз превышающих норму. При этом на поверхности, где солнечного света достаточно, водоросли и фитопланктон, наоборот, активно потребляют CO₂ для фотосинтеза, насыщая верхний слой кислородом до полутора раз выше обычного и создавая условия для поглощения парникового газа из воздуха.
Но как только погода портится и поднимается сильный ветер, холодные глубинные воды вместе с накопленным там углекислым газом поднимаются кверху, разрушая температурное расслоение. И тогда озеро перестаёт быть «поглотителем» и превращается в источник выбросов: скорость выделения CO₂ из воды оказывается в несколько раз выше, чем скорость его поглощения летом. Особенно ярко это проявляется после резкого похолодания или во время осенних штормов — перемешанная вода выносит к поверхности пузырьки газа, который копился у дна всё лето. Интересно, что даже внутри одного сезона погодные качели могут кардинально менять картину: после очередного периода тихой и ясной погоды расслоение восстанавливается, и у поверхности снова начинается поглощение углекислоты.
Учёные подсчитали, что в период устойчивого расслоения водохранилище забирало из воздуха примерно полтораста миллиграммов углекислого газа на квадратный метр в сутки, а во время активного перемешивания выбрасывало уже более шестисот миллиграммов. При этом самое быстрое накопление газа в придонных слоях происходило со скоростью, которая в десятки раз превышает осенний выброс в атмосферу. Получается, что климатическая роль даже такого относительно небольшого и хорошо изученного водоёма, как Можайское хранилище, может меняться на противоположную в зависимости от того, будет ли лето тихим или ветреным.
Эти данные особенно важны потому, что в последние десятилетия учёные фиксируют устойчивый рост концентрации CO₂ в пресных водах по всему миру, и наши водоёмы могут вносить всё больший вклад в парниковый эффект. Однако для точных прогнозов необходимы одновременные замеры ветра и содержания газа как в воде, так и прямо над её поверхностью — этого пока не хватает. Но первые результаты уже показывают, насколько сложна и динамична эта система. Так что, когда мы в следующий раз увидим рябь на воде от ветра или, наоборот, гладкую зеркальную поверхность, стоит помнить: это не просто красивая картина, а работа гигантского природного регулятора, который дышит в такт с атмосферой и меняет состав воздуха прямо у нас над головой.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник Московского университета. Серия 5: География»
Изображение на обложке: разработано Magnific
