Резюме. Впервые рассчитаны потоки метана на границе вода–атмосфера по экспедиционным данным о концентрациях метана в поверхностном слое воды и приводном слое атмосферы на акватории трех океанов: Тихого, Индийского, Атлантического (около 30 000 миль) по ходу движения судна. В результате проведенных исследований в различных акваториях Мирового океана было обнаружено неравномерное пространственное распределение потоков метана от сильного стока до эмиссии аномальной интенсивности. В статье приведены результаты детального изучения глубоководного района открытых вод Индийского океана в северной части Восточно-Индийского хребта. На основе прямых измерений концентраций метана в поверхностном водном слое океана и содержания метана в приводном слое атмосферы выявлено как пересыщение, так и недосыщение морской воды относительно его концентраций в атмосфере. Рассмотрено распределение растворенного метана в водной толще Индийского океана.

Для цитирования: Мишукова Г.И., Яцук А.В., Шакиров Р.Б. Распределение потоков метана на границе вода–атмосфера в различных районах Мирового океана. Геосистемы переходных зон, 2021, т. 5, № 3, с. 240–254. (На рус. и англ.).
https://doi.org/10.30730/gtrz.2021.5.3.240-247.247-254

For citation: Mishukova G.I., Yatsuk A.V., Shakirov R.B. Distribution of methane fluxes on the water–atmosphere interface in different regions of the World Ocean. Geosistemy perehodnykh zon = Geosystems of Transition Zones, 2021, vol. 5, no. 3, pp. 240–254. (In Russ. & Engl.).
https://doi.org/10.30730/gtrz.2021.5.3.240-247.247-254

1. Геологическое строение и гидротермальные образования хребта Хуан-де-Фука (отв. ред. А.П. Лисицын). 1990. М.: Наука, 199 с.

2. Гинсбург Г.Д., Соловьев В.А. 1994. Субмаринные газовые гидраты. Л: ВНИИОкеангеология, 86 с.

3. Горяинов Н.И., Грамберг И.С., Смекалов А.С. и др. 2000. О возможной зависимости глобального роста концентраций метана в тропосфере от числа слабых землетрясений. Геология и геофизика, 41(8): 1187–1194.

4. Зубова М.А. 1988. Гидраты природных газов в недрах Мирового океана. М.: ВИЭМС, 61 с.

5. Левченко О.В., Сборщиков И.М., Маринова Ю.Г. 2014. Тектоника хребта Девяностого градуса. Океанология, 54(2): 252–266.

6. Левченко О.В., Ананьев Р.А., Веклич И.А., Иваненко А.Н., Маринова Ю.Г., Турко Н.Н. 2018. Комплексные исследования подводной горы в основании северного сегмента Восточно-Индийского хребта. Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле, 3(39): 90–104. doi:10.31431/1816-5524-2018-3-39-90-104

7. Легкодимов А.А., Мишукова O.B., Швалов Д.А., Максеев Д.С., Шакирова М.В., Бакунина М.С., Еськова E.И. 2019. К дискуссии об эмиссии метана с акватории Татарского пролива, Японское море (по результатам 55-го рейса НИС «Академик Опарин»). Вестник ДВО РАН, 2: 81–87. doi:10.25808/08697698.2019.204.2.009

8. Леин А.Ю., Сагалевич А.М. 2000. Курильщики поля Рейнбоу – район масштабного абиогенного синтеза метана. Природа, 8: 44–53.

9. Мишукова Г.И., Шакиров Р.Б. 2017. Пространственная изменчивость распределения метана в морской среде и его потоков на границе вода–атмосфера в западной части Охотского моря. Водные ресурсы, 44(4): 493–503. doi:10.7868/S0321059617040137

10. Мишукова Г.И., Мишуков В.Ф., Обжиров А.И., Пестрикова Н.Л., Верещагина О.Ф. 2015. Особенности распределения концентрации метана и его потоков на границе раздела вода – атмосфера на акватории Татарского пролива Японского моря. Метеорология и гидрология, 6: 89–96.

11. Мишукова Г.И., Обжиров А.И., Мишуков В.Ф. 2007. Метан в пресных и морских водах и его потоки на границе вода–атмосфера в Дальневосточном регионе. Владивосток: Дальнаука, 159 с.

12. Мишукова Г.И., Пестрикова Н.Л., Мишуков В.Ф., Яновская О.С. 2011. Распределение метана и расчет его потоков на границе вода–атмосфера на акватории северо-западной части Японского моря в теплый сезон. Подводные исследования и робототехника, 1(11): 68–74.

13. Мишукова Г.И., Пестрикова Н.Л., Верещагина О.Ф., Окулов А.К., Мишуков В.Ф. 2013. Пространственная и временная изменчивость распределения метана и его потоков на границе вода–атмосфера на Прикурильских акваториях в районе Охотского моря и Тихого океана. Подводные исследования и робототехника, 1(15): 52–61.

14. Мишукова Г.И., Шакиров Р.Б., Обжиров А.И. 2017. Потоки метана на границе вода–атмосфера в Охотском море. Доклады АН, 475(6): 697–701. doi:10.7868/S0869565217240203

15. Обжиров А.И., Пестрикова Н.Л., Мишукова Г.И., Мишуков В.Ф., Окулов А.К. 2016. Распределение содержания и потоков метана на акваториях Японского, Охотского морей и Прикурильской части Тихого океана. Метеорология и гидрология, 3: 71–81.

16. Обжиров А.И., Мишукова Г.И., Шакиров Р.Б., Мишуков В.Ф., Мальцева Е.В., Соколова Н.Л., Окулов А.К., Яцук А.В., Лифанский Е.В. 2019. Межсезонная изменчивость концентраций и потоков метана на границе вода–атмосфера в западной части Охотского моря. Океанология, 59(6): 944–951. doi:10.31857/S0030-1574596944-951

17. Шакиров Р.Б., Мишукова О.В. 2019. Пространственное распределение потоков метана на границе вода–атмосфера в Охотском море. Геосистемы переходных зон, 3(1): 107–123. doi.org/10.30730/2541-8912.2019.3.1.107-123

18. Шакиров Р.Б., Яцук А.В., Мишукова Г.И., Обжиров А.И., Югай И.Г., Лан Н.Х., Кыонг Д.Х. 2019. О потоке метана в атмосферу в Южно-Китайском море. Доклады АН, 486(1): 103–107. https://doi.org/10.31857/S0869-56524861103-107

19. Шакиров Р.Б., Валитов М.Г., Сырбу Н.С., Яцук А.В., Обжиров А.И., Мишуков В.Ф., Лифанский Е.В., Мишукова О.В., Саломатин А.С. 2020. Потоки метана на границе вода–атмосфера в южной части Татарского пролива Японского моря: особенности распределения и изменчивости. Геология и геофизика, 61(9): 1215–1230. doi:10.15372/GiG2019184

20. Bange H.W., Bartell U.H., Rapsomanikis S., Andrae M.O. 1994. Methane in the Baltic and the North Seas and reassessment of marine emissions of methane. Global Biogeochemical Cycles, 8(4): 465–480. https://doi.org/10.1029/94gb02181

21. Berner U., Poggenburg J., Faber E., Quadfasel D., Frische A. 2003. Methane in ocean waters of the Bay of Bengal: its sources and exchange with the atmosphere. Deep Sea Research. Pt II: Topical Studies in Oceanography, 50(5): 925–950. https://doi.org/10.1016/s0967-0645(02)00613-6

22. Boetius A., Ferdelman T., Lochte K. 2000. Bacterial activity in sediments of the deep Arabian Sea in relation to vertical flux. Deep-Sea Research. Pt II: Topical Studies in Oceanography, 47(14): 2835–2875. https://doi.org/10.1016/s0967-0645(00)00051-5

23. Bohrmann G., Chin C., Petersen S. et al. 1998. Hydrothermal activity at Hook Ridge in the Central Bransfield Basin, Antarctica. Geo-Marine Letters, 18: 277–284. https://doi.org/10.1007/s003670050080

24. Callender W.R., Powell E.N. 1999. Why did ancient chemosynthetic seep and vent assemblages occurs in shallower water than they today? International J. of Earth Sciences, 88: 377–391. https://doi.org/10.1007/s005310050273

25. Cicerone R.J., Oremland R. 1988. Biogeochemical aspects of atmospheric methane. Global Biogeochemical Cycles, 2(4): 299–327. https://doi.org/10.1029/gb002i004p00299

26. Conrad R., Seiler W. 1988. Methane and hydrogen in seawater (Atlantic Ocean). Deep Sea Research. Pt A. Oceanographic Research Papers, 35: 1903–1917. https://doi.org/10.1016/0198-0149(88)90116-1

27. Dickens G.R. 2001. Modeling the global carbon cycle with a gas hydrate capacitor: significance for the latest Paleocene thermal maximum. In: C.K. Paull., W.P. Dillon (eds). Natural Gas Hydrates: Occurrence, Distribution, and Dynamics, p. 19–38. (American Geophysical Union. Geophys. Monograph Series; 124). https://doi.org/10.1029/GM124p0019

28. Ehhalt D.H. 1974. The atmospheric cycle of methane. Tellus, 26(84): 58–70. https://doi.org/10.3402/tellusa.v26i1-2.9737

29. Fischer D., Mogollon J., Strasser M. et al. 2013. Subduction zone earthquake as potential trigger of submarine hydrocarbon seepage. Nature Geoscience, 6: 647–651. https://doi.org/10.1038/ngeo1886

30. Kirschke S., Bousquet Ph. … Zeng G. 2013. Three decades of global methane sources and sinks. Nature Geoscience, 6: 813–823. https://doi.org/10.1038/ngeo1955

31. Kopf A.J. 2002. Significance of mud volcanism. Reviews of Geophysics, 40(2): 1005. https://doi.org/10.1029/2000rg000093

32. Kvenvolden K.A. 1988. Methane hydrate – a major reservoir of carbon in the shallow geosphere. Chemical Geology, 71: 41–51. https://doi.org/10.1016/0009-2541(88)90104-0

33. Kvenvolden K.A., Kastner M. 1990. Gas hydrates of the Peruvian outer continental margin. In: Suess E., von Huene R. et al. (eds). Proceedings of the Ocean Drilling Program: Scientific results, 112: 517–526. https://doi.org/10.2973/odp.proc.sr.112.147.1990

34. Long D., Lammers S., Linke P. 1998. Possible hydrate mounds within large sea-floor craters in the Barents Sea. Geological Society, London, Spec. Publ., 137: 223–237. doi:10.1144/GSL.SP.1998.137.01.18

35. Max M.D., Dillon W.P., Nishimura C., Hurdle B.G. 1999. Sea floor methane blow-out and global firestorm at the K+T boundary. Geo-Marine Letters, 18: 285–291. https://doi.org/10.1007/s003670050081

36. Mienert J., Posewang J. 1999. Evidence of shallow- and deep-water gas hydrate destabilizations in North Atlantic polar continental margin sediments. Geo-Marine Letters, 19: 143–149. https://doi.org/10.1007/s003670050101

37. Mischoukov V., Mishukova G. 1999. White caps and bubble mechanisms of gas exchange between ocean and atmosphere. In: Y. Nojiri (ed.). Proceedings of the 2nd International Symp. “CO2 in the Oceans”. Environ. Agency of Japan, 517–520.

38. Mishukova O., Shakirov R., Yatsuk A. 2019. Methane fluxes on the water-atmosphere interface in the north-west of the Sea of Japan during spring–summer–autumn (2010–2018). In: Marine Science and Technology for Sustainable Development: Abstracts of the 26th Intern. Conf. of Pacific Congress on Marine Science and Technology (PACON-2019), July 16–19, 2019, Vladivostok, Russia. Vladivostok: POI FEB RAS, p. 84.

39. Paull C.K., Brewer P.G., Ussler W., Peltzer E.T., Rehder G., Clague D. 2003. An experiment demonstrating that marine slumping is a mechanism to transfer methane from seafloor gas-hydrate deposits into the upper ocean and atmosphere. Geo-Marine Letters, 22: 198–203. https://doi.org/10.1007/s00367-002-0113-y

40. Reeburgh W.S. 2007. Oceanic methane biogeochemistry. Chemical Reviews, 107: 486–513. https://doi.org/10.1021/cr050362v

41. Sarano F., Murphy R.C., Houghton B.F., Hedenquist J.W. 1989. Preliminary observations of submarine geothermal activity in the vicinity of the White Island Volcano, Taupo volcanic zone, New Zeland. J. of the Royal Society of New Zealand, 19 (4): 449–459. https://doi.org/10.1080/03036758.1989.10421847

42. Saunois M., Bousquet Ph., Poulter B., Peregon A., Ciais Ph., Canadell J.G., Dlugokencky E.J., Etiope G., Bastviken D., Houweling S. et al. 2016. The global methane budget 2000–2012. Earth System Science Data, 8: 697–751. doi:10.5194/essd-8-697-2016

43. Schubert C.J., Nurnberg D., Scheele N., Pauer F., Kriews M. 1997. 13C isotope depletion in ikaite crystals: evidence for methane release from the Siberian shelves? Geo-Marine Letters, 17: 169–174. https://doi.org/10.1007/s003670050023

44. Shakirov R.B., Valitov M.G., Obzhirov A.I., Mishukov V.F., Yatsuk A.V., Syrbu N.S., Mishukova O.V. 2019. Methane anomalies, its flux on the sea-atmosphere interface and their relations to the geological structure of the South-Tatar sedimentary basin (Tatar Strait, the Sea of Japan). Marine Geophysical Research, 40: 581–600. https://doi.org/10.1007/s11001-019-09389-3

45. Suess E., Torres M.E., Bohrmann G., Collier R.W., Greinert J., Linke P., Rehder G., Trehu A., Wallmann K., Winckler G., Zuleger E. 1999. Gas hydrate destabilization: enhanced dewatering, benthic material turnover and large methane plumes at the Cascadia convergent margin. Earth and Planetary Science Letters, 170 (1-2): 1–15. https://doi.org/10.1016/s0012-821x(99)00092-8

46. Trehu A.M., Torres M.E., Moore G.F., Suess E., Bohrmann G. 1999. Temporal and spatial evolution of a gas hydrate-bearing accretionary ridge on the Oregon continental margin. Geology, 27(10): 939–942. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1999)027<0939:taseoa>2.3.co;2

47. Vereshchagina O.F., Korovitskaya E.V., Mishukova G.I. 2013. Methane in water columns and sediment of north wester Sea of Japan. Deep Sea Research. Pt II: Topical studies in Oceanography, 86–87: 25–33. https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2012.08.017

48. Weber Th., Wiseman N.A., Kock A. 2019. Global ocean methane emissions dominated by shallow coastal waters. Nature Communications, 10: 4584. https://doi.org/10.1038/s41467-019-12541-7

49. Wiesenburg D.A., Guinasso N.L. 1979. Equilibrium solubility of methane, carbon monooxide, and hydrogen in water and seawater. J. of Chemical & Engineering Data, 24(4): 356–360. https://doi.org/10.1021/je60083a006

50. Yamamoto S., Alcauskas J.B., Crozier T.E. 1976. Solubility of methane in distilled water and seawater. J. of Chemical & Engineering Data, 21(1): 78–80. https://doi.org/10.1021/je60068a029