hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.59887/2073-6673.2026.19(2)-5lhgeymhydrophysics-1553Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESРезультаты измерений концентрации метана в атмосфере над западными морями Российской Арктики и сопоставление их с данными подводной видеосъемкиResults of methane concentration measurement in the atmosphere over the western seas of the Russian Arctic and their comparison with underwater video datahttps://orcid.org/0000-0003-1772-4809МуравьяВ. О.MuravyaV. O.

Муравья Валерия Олеговна, научный сотрудник

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

41700, Долгопрудный, Московская область, Институтский переулок, д. 9

muravya.vo@ocean.ruhttps://orcid.org/0009-0004-8206-7432ПанкратоваН. В.PankratovaN. V.

Панкратова Наталья Владимировна, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

119017, Москва, Пыжевский пер., д. 3, стр. 1

pankratova@ifaran.ruБеликовИ. Б.BelikovI. B.

Беликов Игорь Борисович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

119017, Москва, Пыжевский пер., д. 3, стр. 1

belikov@ifaran.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1780-9004АнисимовИ. М.AnisimovI. M.

Анисимов Иван Михайлович, кандидат технических наук, научный сотрудник

117997, Москва, Нахимовский проспект, д. 36

anisimov.im@ocean.ruБелоусовВ. А.BelousovV. A.

Белоусов Валерий Анатольевич, младший научный сотрудник

119017, Москва, Пыжевский пер., д. 3, стр. 1

belousov@ifaran.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6896-9203ШтабкинЮ. А.ShtabkinYu. A.

Штабкин Юрий Александрович, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник

119017, Москва, Пыжевский пер., д. 3, стр. 1

shtabkin@ifaran.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0094-0388МоисеенкоК. Б.MoiseenkoK. B.

Моисеенко Константин Борисович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

119017, Москва, Пыжевский пер., д. 3, стр. 1

konst.dvina@gmail.comИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАН; Московский физико-технический институтРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and TechnologyRussian FederationИнститут физики атмосферы им. А.М. Обухова РАНРоссияA.M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of SciencesRussian Federation2026100820261925263Copyright © Муравья В.О., Панкратова Н.В., Беликов И.Б., Анисимов И.М., Белоусов В.А., Штабкин Ю.А., Моисеенко К.Б., 20262026Муравья В.О., Панкратова Н.В., Беликов И.Б., Анисимов И.М., Белоусов В.А., Штабкин Ю.А., Моисеенко К.Б.Muravya V.O., Pankratova N.V., Belikov I.B., Anisimov I.M., Belousov V.A., Shtabkin Y.A., Moiseenko K.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1553

Представлены результаты прямых измерений концентрации метана в приводном слое атмосферного воздуха, полученные с борта научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» в Карском и Баренцевом морях летом 2024 г. Данные морских экспедиционных измерений впервые для российской части Арктики сопоставлены с данными буксируемого необитаемого подводного аппарата «Видеомодуль», разработанного в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Проведенный анализ показывает, что эмиссия метана от бактериальных матов в Арктике вносит ограниченный вклад в повышение концентрации CH4 в приводном слое атмосферы. Их влияние заметно только в мелководных зонах (глубиной до 50 м), где насыщенные метаном пузырьки успевают достичь поверхности воды без его полного окисления в толще океана. При этом наблюдаются кратковременные пики (до нескольких минут) повышенных значений концентрации CH4, достигающие 3 ppm и выше. Основным фактором изменчивости концентрации CH4 в атмосфере является направление переноса воздушных масс: при адвекции с севера и запада фиксируются минимальные значения концентрации CH4 (1,98 ppm); при выносе воздушных масс с материка, напротив, концентрация метана увеличивается (до 2,10 ppm при выносе с полуострова Ямал).

The article presents the values of methane concentration in the near-surface layer of atmospheric air directly measured from the board of “Akademik Mstislav Keldysh” research vessel in the Kara and Barents Seas in the summer of 2024. It is the first time when the marine expeditionary data for the Russian part of the Arctic have been compared with the data obtained by “Videomodule” towed unmanned underwater vehicle engineered at the Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences. The analysis shows that bacterial mats in areas of methane seepage in the Arctic have a limited contribution to the increase in CH4 concentration in the near-surface layer of the atmosphere. Their influence is likely to be noticeable only in shallow areas (up to 50 m deep), where methane can reach the water surface without being fully oxidized in the ocean. At the same time, short-lived peaks (lasting up to several minutes) of elevated CH₄ concentrations are observed, reaching 3 ppm or higher. The main factor influencing   the variability of atmospheric CH4 concentrations is the direction of air mass transport: when air masses are advected from the north and west, minimum CH4 concentrations (1.98 ppm) are recorded; conversely, when air masses are carried away from the   mainland, methane concentrations increase (up to 2.10 ppm when from the Yamal Peninsula).

Арктикаконцентрация метанаподводная видеосъемкапарниковый эффектэкспедиционные наблюденияэмиссия метанабактериальные матыArcticmethane concentrationunderwater video recordinggreenhouse effectexpeditionary observationsmethane emissionbacterial matsЭкспедиционные работы выполнены в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИО РАН (тема № FMWE-2024-0024). Аналитические исследования выполнены в рамках государственного задания Минобрнауки России для ИФА им. А.М. Обухова РАН (тема № 125020501413-6).The expeditionary work was carried out as part of the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation for IO RAS (theme No. FMWE-2024-0024). Analytical research was carried out as part of the state assignment of Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation for A.M. Obukhov Institute of Atmospheric Physics, Russian Academy of Science (theme No. 125020501413-6).ReferencesРоманкевич Е.А., Ветров А.А. Цикл углерода в арктических морях России. М.: Наука, 2001. 302 с.Romankevich EA, Vetrov AA. The Carbon Cycle in the Arctic Seas of Russia. Moscow: Nauka; 2001. 302 p.Canadell J.G., Monteiro P.M.S., Costa M.H. et al. Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks // Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. P. 673–816. 2021. https://doi.org/10.1017/9781009157896.007Canadell JG, Monteiro PMS, Costa MH, et al. Global carbon and other biogeochemical cycles and feedbacks. In: Masson-Delmotte V, Zhai P, Pirani A, et al, eds. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK and New York, NY: Cambridge University Press; 2021. p. 673–816. https://doi.org/10.1017/9781009157896.007Masson-Delmotte V., Zhai P., Pirani A., Connors S.L. et al. IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2391 pp. https://doi.org/10.1017/9781009157896Masson-Delmotte V, Zhai P, Pirani A, et al. IPCC, 2021: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK and New York, NY: Cambridge University Press; 2021. 2391 p. https://doi.org/10.1017/9781009157896McGuire A.D., Anderson L.G., Christensen T.R., et al. Sensitivity of the carbon cycle in the Arctic to climate change // Ecological Monographs. 2009. Vol. 79, No. 4. P. 523–555. EDN MXVYTP. https://doi.org/10.1890/08-2025.1McGuire AD, Anderson L.G., Christensen T.R., et al. Sensitivity of the carbon cycle in the Arctic to climate change. Ecological Monographs. 2009;79(4):523–555. https://doi.org/10.1890/08-2025.1Allen M.R., Shine K.P., Fuglestvedt J.S. et al. A solution to the misrepresentations of CO2-equivalent emissions of short lived climate pollutants under ambitious mitigation // npj Climate and Atmospheric Science. 2018. Vol. 1, No. 16. P. 1–8. https://doi.org/10.1038/s41612-018-0026-8Allen MR, Shine KP, Fuglestvedt JS, et al. A solution to the misrepresentations of CO2-equivalent emissions of short lived climate pollutants under ambitious mitigation. npj Climate and Atmospheric Science. 2018;1:16. https://doi.org/10.1038/s41612-018-0026-8Forster P., Storelvmo T., Armour K. et al. The Earth’s Energy Budget, Climate Feedbacks, and Climate Sensitivity // Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds.: Masson-Delmotte V. [et al.]. Cambridge University Press, 2021. Chapter 7. P. 923–1054. https://doi.org/10.1017/9781009157896.009Forster P, Storelvmo T, Armour K, et al. The Earth’s energy budget, climate feedbacks, and climate sensitivity. In: Mas son-Delmotte V, et al., editors. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge: Cambridge University Press; 2021. Chapter 7, p. 923–1054. https://doi.org/10.1017/9781009157896.009Vonk J.E., Fritz M., Speetjens N.J. et al. The land–ocean Arctic carbon cycle // Nature Reviews Earth & Environment. 2025. Vol. 6, No. 2. P. 86–105. https://doi.org/10.1038/s43017-024-00627-wVonk JE, Fritz M, Speetjens NJ, et al. The land–ocean Arctic carbon cycle. Nature Reviews Earth & Environment. 2025;6(2):86–105. https://doi.org/10.1038/s43017-024-00627-wВиноградова А.А., Гинзбург А.С., Губанова Д.П. Изменчивость концентрации метана в приземном воздухе Москвы на разных временных масштабах // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2022. Т. 58, № 2. С. 205–217. EDN TLTOXBVinogradova AA, Ginzburg AS, Gubanova DP. Variability of surface methane concentration in Moscow at different time scales. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2022;58(2):178–187. https://doi.org/10.1134/S0001433822020116Etminan M., Myhre G., Highwood E.J., Shine K.P. Radiative forcing of carbon dioxide, methane and nitrous oxide: A significant revision of the methane radiative forcing // Geophysical Research Letters. 2016. Vol. 43, No. 24. P. 12614–12623. https://doi.org/10.1002/2016GL071930Etminan M, Myhre G, Highwood EJ, Shine KP. Radiative forcing of carbon dioxide, methane and nitrous oxide: a significant revision of the methane radiative forcing. Geophysical Research Letters. 2016;43(24):12614–12623. https://doi.org/10.1002/2016GL071930Lan X., Thoning K.W., Dlugokencky E.J. Trends in globally-averaged CH4, N2O, and SF6 determined from NOAA Global Monitoring Laboratory measurements. Version 2026–06. https://doi.org/10.15138/P8XG-AA10Lan X, Thoning KW, Dlugokencky EJ. Trends in globally averaged CH4, N2O, and SF6 determined from NOAA Global Monitoring Laboratory measurements. Version 2026–06. https://doi.org/10.15138/P8XG-AA10Esau I., Pettersson L.H., Cancet M. et al. The Arctic Amplification and Its Impact: A Synthesis through Satellite Observations // Remote Sensing. 2023. Vol. 15, No. 5. 1354. https://doi.org/10.3390/rs15051354Esau I, Pettersson LH, Cancet M, et al. The Arctic amplification and its impact: a synthesis through satellite observations. Remote Sensing. 2023;15(5):1354. https://doi.org/10.3390/rs15051354Meredith M., Sommerkorn M., Cassotta S. et al. Polar regions // IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate / Eds.: Pörtner H.-O. [et al.]. Cambridge (UK) and New York (USA): Cambridge University Press, 2019. Ch. 3. P. 203–320. https://doi.org/10.1017/9781009157964.005Meredith M, Sommerkorn M, Cassotta S, et al. Polar regions. In: Pörtner HO, et al., editors. IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. Cambridge (UK) and New York (USA): Cambridge University Press; 2019. Chapter 3, p. 203–320. https://doi.org/10.1017/9781009157964.005Shakhova N., Semiletov I., Sergienko V. et al. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost-related methane fluxes and role of sea ice // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015. Vol. 373. No. 2052. 20140451. EDN UZYQRR. https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0451Shakhova N, Semiletov I, Sergienko V, et al. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost related methane fluxes and role of sea ice. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2015;373(2052):20140451. https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0451Pankratova N., Skorokhod A., Belikov I. et al. Evidence of atmospheric response to methane emissions from the East Siberian Arctic shelf // Geography, Environment, Sustainability. 2018. Vol. 11. P. 85–92. EDN YVAGYC. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2018-11-1-85-92Pankratova N, Skorokhod A, Belikov I, et al. Evidence of atmospheric response to methane emissions from the East Siberian Arctic shelf. Geography, Environment, Sustainability. 2018;11:85–92. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2018-11-1-85-92Pankratova N., Skorokhod A., Belikov I. et al. Ship-Borne Observations of Atmospheric CH4 and δ13C Isotope Signature in Methane over Arctic Seas in Summer and Autumn 2021 // Atmosphere. 2022. Vol. 13. 458. EDN DURMDP. https://doi.org/10.3390/atmos13030458Pankratova N, Skorokhod A, Belikov I, et al. Ship-borne observations of atmospheric CH4 and δ13C isotope signature in methane over Arctic seas in summer and autumn 2021. Atmosphere. 2022;13:458. https://doi.org/10.3390/atmos13030458Панкратова Н.В., Беликов И.Б., Белоусов В.А. и др. Концентрация метана в атмосфере над морями западного сектора Российской Арктики в позднеосенний сезон в 2023 году // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2025. Т. 61, № 6. С. 815–832. EDN BUGZHC. https://doi.org/10.7868/S3034648725060082Pankratova NV, Belikov IB, Belousov VA, et al. Methane concentration in the atmosphere over seas of the western sector of Russian Arctic in the late autumn season in 2023. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2025;61(6):733–746. https://doi.org/10.1134/S0001433825701063Yuan K., Li F., McNicol G. et al. Boreal-Arctic wetland methane emissions modulated by warming and vegetation activity. Nature Climate Change. 2024. Vol. 14. P. 282–288. EDN VECFJA. https://doi.org/10.1038/s41558-024-01933-3Yuan K, Li F, McNicol G, et al. Boreal–Arctic wetland methane emissions modulated by warming and vegetation activity. Nature Climate Change. 2024;14:282–288. https://doi.org/10.1038/s41558-024-01933-3Егоров А.В., Кудрявцева Е.А., Рожков А.Н. Метан в поверхностных водах Карского моря и морях Европейской Арктики // Геология морей и океанов: Материалы XXIV Международной научной конференции (Школы) по морской геологии, Москва, 11–15 апреля 2022 года. Т. IV. 2022. С. 56–60.Egorov AV, Kudryavtseva EA, Rozhkov AN. Methane in surface waters of the Kara Sea and seas of the European Arctic. In: Geology of Seas and Oceans: Proceedings of the XXIV International Scientific Conference (School) on Marine Geology; 2022 Apr 11–15; Moscow. Vol. IV. p. 56–60. (In Russ)Saunois M., Stavert A.R., Poulter B. et al. The global methane budget 2000–2017 // Earth System Science Data. 2020. Vol. 12, No. 3. Р. 1561–1623. EDN OXHAFZ. https://doi.org/10.5194/essd-12-1561-2020Saunois M, Stavert AR, Poulter B, et al. The global methane budget 2000–2017. Earth System Science Data. 2020;12(3):1561–1623. https://doi.org/10.5194/essd-12-1561-2020Semenov P., Portnov A., Krylov A. et al. Geochemical evidence for seabed fluid flow linked to the subsea permafrost outer border in the South Kara Sea // Chemie der Erde. 2020. Vol. 80, No. 3. EDN WVGRPG. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2019.04.005Semenov P, Portnov A, Krylov A, et al. Geochemical evidence for seabed fluid flow linked to the subsea permafrost outer border in the South Kara Sea. Chemie der Erde. 2020;80(3). https://doi.org/10.1016/j.chemer.2019.04.005Valentine D.L. Emerging topics in marine methane biogeochemistry // Annual Review of Marine Science. 2011. Vol.3. P. 147–171. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-120709-142734Valentine D.L. Emerging topics in marine methane biogeochemistry. Annual Review of Marine Science. 2011;3:147-171. https://doi.org/10.1146/annurev-marine-120709-142734Ruff S.E., Biddle J.F., Teske A.P. et al. Global dispersion and local diversification of the methane seep microbiome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2015. Vol. 112, No. 13. P. 4015–4020. https://doi.org/10.1073/pnas.1421865112Ruff SE, Biddle JF, Teske AP, et al. Global dispersion and local diversification of the methane seep microbiome. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2015;112(13):4015–4020. https://doi.org/10.1073/pnas.1421865112Анисимов И.М., Залота А.К., Лесин А.В., Муравья В.О. Особенности исследования биологических и техно генных объектов с использованием глубоководных буксируемых аппаратов // Океанология. 2023. Т. 63, № 5. С. 840–852. EDN XUZQGK. https://doi.org/10.31857/S0030157423050027Anisimov IM, Zalota AK, Lesin AV, et al. Aspects of the towed underwater vehicle “Videomodule”: utilization for surveying underwater objects and benthic fauna. Oceanology. 2023;63:733–743. https://doi.org/10.1134/S0001437023050028Rolph G., Stein A., Stunder B. Real-time Environmental Applications and Display sYstem: READY. Environmental Modelling & Software. 2017. Vol. 95. P. 210–228. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2017.06.025Rolph G, Stein A, Stunder B. Real-time environmental applications and display sYstem: READY. Environmental Modelling & Software. 2017;95:210–228. https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2017.06.025Stein A.F., Draxler R.R., Rolph G.D. et al. NOAA’s HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system. Bulletin of the American Meteorological Society. 2015. Vol. 96. P. 2059–2077. EDN WOFOZT. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-14-00110.1Stein AF, Draxler RR, Rolph GD, et al. NOAA’s HYSPLIT atmospheric transport and dispersion modeling system. Bulletin of the American Meteorological Society. 2015;96:2059–2077. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-14-00110.1Кравчишина М.Д., Клювиткин А.А., Новигатский А.Н. и др. Апробация системы мониторинга климата на основе заякоренных платформ, обсерваторий и судовых наблюдений в 96-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» // Океанология. 2025. Т. 65, № 3. С. 524–527. EDN GXEULH. https://doi.org/10.31857/S0030157425030129Kravchishina MD, Klyuvitkin AA, Novigatsky AN, et al. Testing of a climate monitoring system based on moored platforms, observatories, and shipboard studies on cruise 96 of the R/V Akademik Mstislav Keldysh. Oceanology. 2025;65(3):462–465. https://doi.org/10.1134/S0001437025700122Флинт М.В., Поярков С.Г., Римский-Корсаков Н.А., Книвель Н.Я., Мирошников А.Ю. Экосистемы морей Сибирской Арктики — 2023: (92-й рейс научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» в Карское море) // Океанология. 2024. Т. 64, № 3. С. 550–553. EDN QBJGZK. https://doi.org/10.31857/S0030157424030144Flint MV, Poyarkov SG, Rimsky-Korsakov NA, et al. Ecosystems of the Siberian Arctic Seas-2023: (cruise 92 of the R/V Akademik Mstislav Keldysh in the Kara Sea). Oceanology. 2024;64(3):485–488. https://doi.org/10.1134/S0001437024700140

The authors declare that there are no conflicts of interest present.