Что образуется при столкновении льдов в северном ледовитом океане

Ледовая карусель. Дрейф льдов Северного ледовитого океана

И это продолжается еще с тех времен, когда подобный поход к полюсу осуществлялся с помощью примитивных средств и большой вероятностью не вернуться. Эти первопроходцы заслуживают быть примером человеческого мужества и преданности своей идее.

Изучение Арктики в основном осуществляется путем устройства дрейфующих станций, сменяющих друг друга, по мере продолжительности существования ледяной платформы, на которой располагается такая станция.

На основе многочисленных исследований в мировой науке по Арктике, выстроилась довольно четкая картина причин дрейфа ледяных полей. Это океанические течения и ветра.

С течением времени эти данные все больше совершенствуются при помощи более прогрессивных технологий и более совершенных приборов. Но общая концепция остается прежней. На её основе разработаны теории, рассчитаны схемы движения льдов, получены, степени, звания и мировое признание.

Но так ли верна эта концепция? Этот вопрос можно сравнить, с бытовавшей долгое время теорией, устройства вселенной.

Подобное наблюдается и с объяснением причин дрейфа Арктических льдов.

Но если посмотреть на этот вопрос с точки зрения вращения Земли. Угловая скорость вращения Земли составляет 24 часа за один оборот. Если подобное вращение Земли интерполировать в следующий опыт, можно увидеть реальную картину происходящего.

Возьмем миску, наполним её водой. На поверхность воды положим блюдце, способное плавать. На миске и на блюдце сделаем метки, для их ориентирования относительно друг друга. Начнем вращать миску против часовой стрелки, имитируя вращение Земли на восток.

Миска – это Земля, а блюдце – льды Арктики. Опыт показывает, что вращение блюдца будет запаздывать относительно вращения миски из за инерции покоя воды и самого блюдца. Если представить, что миска стоит на месте, а мы стоим на её краю, то нам будет казаться, что блюдце вращается против движения часовой стрелки.

Подобное движение льдов, как бы против движения часовой стрелки мы наблюдаем, стоя на берегу Северного ледовитого океана.

Источник

Что образуется при столкновении льдов в Северном ледовитом океане?

Что образуется при столкновении льдов в Северном ледовитом океане?

При столкновенииобразуется айсберг.

Интересные факты о северном ледовитом океане?

Интересные факты о северном ледовитом океане.

Птицы, обитающие в северном ледовитом океане?

Птицы, обитающие в северном ледовитом океане.

С какими океанами связан Северный Ледовитый?

С какими океанами связан Северный Ледовитый.

Сколько морей в северно Ледовитом океане?

Сколько морей в северно Ледовитом океане.

Сколько морей в северном ледовитом океане?

Сколько морей в северном ледовитом океане.

. При движении паковых льдов в Северном Ледовитом океане, образуются : 1) айсберги 2) припай 3) торосы?

. При движении паковых льдов в Северном Ледовитом океане, образуются : 1) айсберги 2) припай 3) торосы.

Деятельность человека в северном ледовитом океане?

Деятельность человека в северном ледовитом океане.

Климат в Северно Ледовитом океане?

Климат в Северно Ледовитом океане.

Одним из самых крупных течение является. ГОЛЬФСТРИМ. Течение выходит из КАРИБСКОГО МОРЯ и движется на СЕВЕР. Оно приносит в АТЛАНТИЧЕСКИЙ. Океан МАССЫ. Теплой воды. Его скорость. 6 КИЛОМЕТРОВ В ЧАС.

Возможно кайнозойская но это не точно.

Юпитер141700 километров вдиаметре, в то время как Земля всего лишь 12800 километров. Юпитерв 11 раз больше вдиаметре, чем Земля.

1. Арктическая пустыня 2. Пустыня 3. Тундра.

Д) Артёмовск скорее всего.

Ответ : Это озеро Чад.

О аопрос Класс сы вчера эту тему проходили лови ответ у тихого океана.

Источник

Холодные течения океанов

Что такое холодные течения океанов

Холодные течения – это потоки, которые переносят холодные водные массы в более теплую окружающую среду. Они направляются от полюсов к экватору.

Причины образования холодных океанических течений

Возникновение течений океана является сложным процессом, зависящим от внешних и внутренних причин.

К внешним причинам относятся:

К внутренним факторам относится плотность водных слоев, которая завит от температуры воды. Наличие некоторых факторов благоприятствует образованию холодных течений.

Влияние холодных океанических течений на климат

Холодные течения океана способствуют значительному понижению температуры прибрежных районов. С их приходом уменьшается влажность, прекращается образование осадков и появляются холодные туманы на побережьях. Такого количества влаги не хватает, чтобы вести сельское хозяйство, так же как и для постоянного роста растений. Эти условия способствуют образованию пустынь и полупустынь в тех областях, где протекают холодные течения, в частности, на западе материковых побережий.

Существует два холодных течения, протекающих около восточных материковых побережий, – Курильское течение или Оясио (у восточных берегов Камчатки и Японии) и Лабрадорское течение ( у восточных берегов Канады). Они не воздействуют на местные климатические условия из – за преобладания воздушных потоков с запада.

Холодные течения Индийского океана приносят с собой похолодание и снижение влажности. В результате образуются сухие саванны (Сомалийский полуостров), полупустыни и пустыни (пустыня Те – Пиннаклс). Из – за присоединения ответвления от течения Западных ветров к Большому Австралийскому заливу появилась полупустыня на территории равнины Налларбор.

Влияние Перуанского и Бенгальского течений приводит к редкому выпадению дождей в близлежащих районах. C приходом холодных водных масс Перуанского течения у берегов Чили наступает сухая погода в пустыне Атакама – в самом засушливом участке на планете. Над поверхностью течения появляются постоянные туманы с низко лежащими облаками, не несущими осадков. Так, города в прибрежных зонах – Икике и Антофагаста известны редким появлением сильных дождей, проходящих 2 – 4 раза в сто лет.

Благодаря образованию особых условий на территории, где встречаются Атлантика с пустыней Намиб около западных африканских берегов, поднимаются придонные холодные слои Бенгальского течения. Это приводит к появлению относительно прохладных температур воздушных масс возле прибрежных районов. Преобладание влажного климата способствует возникновению в этой области тумана, пребывающего около 250 дней на протяжении целого года. Такой климат благоприятен для проживания обитателей пустынных зон и холодноводных животных, таких как тюлени.

Перуанское течение оказывает большое влияние на климат прибрежных областей Америки. Благодаря ему устанавливается постоянная погода на огромной территории побережья от Вальпараисо до экваториальной зоны. Из – за сухой погоды в этом районе не хватает питьевой воды.

Дожди в течение года выпадают очень редко, не больше 100 мм, в некоторых районах на протяжении нескольких лет совсем не бывает осадков. Погода стоит прохладная, но не холодная. Она имеет сходство с климатом прибрежных районов Калифорнии. На этом участке отсутствуют грозы, характерные для тропических поясов, не возникают штормы.

Воздействием Перуанского течения обусловлено заметное отличие в температурах Чили и восточных южноамериканских побережий. Большая часть побережий Чили имеет более низкую температуру, чем в тех же поясах на бразильских и аргентинских побережьях в Атлантическом океане. Эта разница усиливается холодными глубинными водами, поднимающихся под влиянием пассатных потоков к поверхности у берегов Чили. Значительные аномальные явления наблюдаются до ю. ш, вблизи южных областей они менее заметны.

Сезонные перепады температур под влиянием Тихого океана на прибрежных территориях имеют небольшую разницу. В Вальпараисо средняя январская температура –17,6Течение способствует сильному охлаждению воздуха у побережий в области с 30 до 5и не вызывает осадки. Под его воздействием образуются пустыни в западной части континента.

Самые крупные холодные океанические течения

К наиболее крупным холодным течениям относятся: Сомалийское, Лабрадорское, Калифорнийское.

Холодные течения Атлантического океана

К этим течениям относятся:

Бенгельское (Мальвинское) – антарктическое течение, движется от мыса Доброй Надежды в северном направлении до пустыни Намиб на африканском континенте. Затем, взяв западное направление, присоединяется к Южно – Пассатному течению. На направление потока влияют западные воздушные массы вначале пути и юго – восточные пассатные ветра. Поверхностные слои потока имеют температурные показатели на 8 ниже средних в этом поясе.

Восточно – Исландское – ответвляется от Восточно – Гренландского течения, затем присоединяется к течению Ирмингера и течет около восточной части исландских побережий в южной ориентации, затем берет северную направленность и вливается в Норвежское море. Температурный показатель – 1 – 3, скоростные значения потока – 0,9 – 2 км/ч.

Западно – Исландское – отклоняется от Восточно – Гренландского течения, огибает западную территорию гренландских земель. Скоростные значения – 2,5 м/с, температурные показатели поверхностных вод – 0 – 2

Канарское – является ветвью Северо – Атлантического течения, течет в юго – западном направлении до Сенегала, протекая около Канарских островов, присоединяется к Североэкваториальному течению. Имеет скоростные значения – 0,6 м/с, ширину около 500 км, температурные показатели потока – 12 – 26

Лабрадорское – движется из Северного Ледовитого океана от моря Баффина, обтекая побережья Лабрадора и Ньюфаундленда, затем идет посреди канадских и гренландских побережий, взяв южную ориентацию. Достигнув берегов Новой Шотландии, сливается с теплыми водами Гольфстрима, движущимися в северном направлении. Скоростные значения от 0,25 до 0,55 м/с. Температурные показатели – 1 – 10

Течения Западных ветров является антарктическим циркумполярным поверхностным потоком Южного полушария. Образуется под воздействием западных воздушных масс. Поток имеет длину 30 тыс. км, ширину до 2,5 тыс. км. Скоростные значения от 0,4 до 0,9 км/ч. Температурные показатели от 1 до 15 уровень соли 34 – 35 пром.

Течение мыса Горн – считается поверхностным потоком в проливе Дрейка около западной территории Огненной земли. Скоростные значения от 25 до 50 см/с. Температурные показатели от 0 до 5Водные потоки приносят айсберги в летнее время.

Фолклендское – считается поверхностным потоком Атлантики. Обтекает юго – восточную часть южноамериканских побережий и Патагонии, движется около Фолклендских островов и заканчивает путь на территории залива Ла – Плата. Затем соединяется с теплыми водами Бразильского течения. Температурные показатели – 4 – 15 содержание соли 33,5 пром.

Течение Ломоносова является подповерхностным противотечением в экваториальном поясе Атлантики. Обладает шириной потока 200 км и 150 м глубиной. Движется от бразильских побережий, находящихся в 5пересекая экваториальную зону. Прекращает движение на территории Гвинейского залива в 5 с.ш. Обладает скоростными значениями 60 – 130 см/с, температурными показателями 20 ниже температуры приповерхностной толщи.

Холодные течения Тихого океана

К холодным потокам тихоокеанского бассейна относят:

Течения Западных ветров – антарктическое циркумполярное течение. Является поверхностным потоком Южного полушария, проходящее через все земные меридианы с запада на восток.

Приморское – идет с северных широт в южном направлении от Татарского пролива около побережий Хабаровского и Приморского края. Имеет низкое содержание соли от 5 до 15 пром., (разбавляется амурскими водами), скоростные значения – 1км /ч, ширину 100 км.

Перуанское (Гумбольдта) – является поверхностным течением, текущее с юга в северном направлении вблизи западных перуанских и чилийских побережий. Начинается вблизи Магелланова пролива в 50 Обладает скоростными значениями около 1 км/ч, температурными показателями 15 – 20.

Курильское (Оясио) – расположено в северо – западной части тихоокеанских вод. Образуется в акватории Берингова моря и движется в южном направлении как Камчатское течение вблизи Курил, Камчатки и японских побережий. Обладает скоростными значениями 0,25 – 1 м/с, шириной потока около 55 км. Зимой из Охотского моря в тихоокеанские воды поступают холодные воды и льды, что способствует значительному усилению Курильского течения.

Калифорнийское – считается поверхностным потоком в северной части Тихоокеанской территории. Течет с севера в южно – западной направленности возле калифорнийских берегов, ответвляется от Северо – Тихоокеанского течения. В южных широтах присоединяется к Северному Пассатному течению. Имеет ширину 550 – 650 км, скоростные значения 1 – 2 км/ч, температурные показатели 15 – 26

Течение Кромвелла является подповерхностным экваториальным потоком, протекающим под водами Южно – Пассатного течения до Галапагосских островов. Названо в честь американского океанографа, открывшего его. Имеет длину 15 000 км.

Холодные течения Индийского океана

К холодным потокам Индийского океана относятся:

Западно – Австралийское – расположено в южно – восточной акватории Индийского бассейна. Образуется в южных широтах и течет в северном направлении около западной австралийской территории, является ветвью течения Западных ветров. Скоростные значения от 0,7 до 0,9 км/ч, содержание соли 35,7 пром. Февральские температурные показатели – 19 – 26 и августовские – 15 до 21.

Течение Западных ветров считается антарктическим циркумполярным потоком, образованным под влиянием воздушных потоков с запада.

Сомалийское – обтекает полуостров Сомали, сменяет свой курс под влиянием муссонных ветров. В сезон муссонов с июля по август при юго – западных воздушных массах имеет толщину 200 м и ширину потока 150 км. В летнее время около восточных сомалийских побережий глубинные слои поднимаются к поверхности океана, что приводит к понижению температурных показателей поверхностных вод до 13 Оптимальные температурные показатели в летний сезон от 21 до 25 сменяет направление на юго – западное. Глубинные слои перестают подниматься к поверхности. Оптимальные зимние температурные показатели от 25,5 до 26,5до 25, уровень соли от 34 до 35 пром.

Холодные течения Северного Ледовитого океана

Восточно – Гренландское – второй по мощности поток Северного Ледовитого океана. Имеет важное значение в мировом океане – скапливает и выносит льды с Арктического океана. Начинает движение в проливе Фрама и несет свои воды вдоль восточных гренландских берегов к мысу Фарвель. Там присоединяется к течению Ирмингер. При столкновении теплых и холодных вод, льды и айсберги начинают стремительно таять.

Трансарктическое – относится к основным течениям в Северном Ледовитом бассейне, транспортирующее льды с Аляски к гренландским и шпицбергенским побережьям. Поток движется в результате стока рек. При этом происходит откалывание больших ледников от континента, подхватываемых течением и несущихся к Берингову проливу. Дальше воды течения движутся под действием тихоокеанского притока. Благодаря трансарктическому течению работают полярные дрейфующие станции.

Холодные течения Южного океана

Антарктическое (Течение Западных ветров) – главный элемент поверхностного циркулирования южноокеанского бассейна. Оно опоясывает Антарктиду в границах 36 – 52 ю. ш. Омывая побережья южного полярного материка, способствует смене температурных показателей от 1 до 15. Движется под действием стоковых ветров, то приближаясь к берегам, то удаляясь от них.

К морским холодным потокам южноокеанского бассейна относятся:

Источник

Морские льды

Содержание

Вода на нашей планете может находиться в трёх агрегатных состояниях: жидком, твёрдом и газообразном — это вода, лёд и водяной пар.

Процесс перехода воды из жидкого состояния в твёрдое называется замерзанием воды. Температура, при которой происходит замерзание, называется температурой замерзания воды. Пресная вода замерзает, когда её температура понизится до 0 ºС. Температура замерзания морской воды зависит от её солёности и может быть определена по формуле:

Образующийся лёд вначале состоит из двух фаз пресного (чистого) льда и рассола. По мере понижения температуры льда из рассола начинают выкристаллизовываться соли. Этот процесс заканчивается тогда, когда температура льда понизится до −55 ºС. При этой температуре в 1 кг льда, образовавшегося из воды солёностью 34,32 епс, содержится: 3,48 г рассола, 63,58 г солей (кристаллогидраты) и 932,94 г чистого (пресного льда).

Процесс образования ледяного покрова происходит следующим образом: на первой стадии замерзания в воде образуются отдельные кристаллы льда. Если в период замерзания выпадает снег, то он пропитывается водой и замерзает, образуя отдельные скопления на поверхности воды, получившие название «снежура». Лёд может образовываться не только в поверхностном слое, но и в нижних слоях — это так называемый внутриводный лёд. Образовавшись, он всплывает на поверхность. На следующем этапе по мере накопления количества кристаллов, массы внутриводного льда, снежуры, происходит их смерзание и образуется ледяной покров. Если температура воздуха остаётся отрицательной и температура подлёдного слоя воды равна или ниже температуры замерзания, то толщина ледяного покрова начинает увеличиваться.

РАСЧЁТ ТОЛЩИНЫ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА

Универсальной формулы для расчёта толщины льда в любом районе Мирового океана нет. Для расчёта толщины льда в Арктическом бассейне надёжные результаты даёт формула Н. Н. Зубова:

Эта сумма подставляется в формулу со знаком (+) и называется «сумма градусо-дней мороза». Для дальневосточных морей хорошие результаты даёт формула П. А. Трускова:

Образовавшийся ледяной покров характеризуется структурой и текстурой. Структура льда определяется размером, формой и взаимным расположением кристаллов льда, из которых он состоит. Текстура — это форма, размер, количество и характер распределения во льду газовых и солевых включений. Эти характеристики зависят от условий образования ледяного покрова и оказывают большое влияние на прочность льда.

ФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЬДА

Морской лёд содержит в своем составе рассол и соли в форме кристаллогидратов. При таянии льда полученная вода будет солёной. Солёность этой воды и называется солёностью льда. Измеряется она в тех же единицах, что и солёность морской воды. Основными факторами, определяющими солёность образовавшегося льда, является солёность воды, из которой он образуется, скорости нарастания льда в период замерзания и возраста льда. Наибольшую солёность имеют молодые льды толщиной до 15 см — 22 ÷ 25 епс. По мере роста толщины льда солёность уменьшается. Уже через несколько дней она становится равной 10 епс, а при достижении льдом толщины 1–2 м — 6 ÷ 4 епс. В конце периода ледообразования солёность льда в Арктическом бассейне составляет 2–3 епс. Солёность многолетних льдов в верхних слоях находится в пределах 0 ÷ 5 епс, а в нижних — 3 ÷ 5 епс. Солёность льда определяет многие его свойства и, в частности, прочность.

Пористость и плотность. Морской лёд почти всегда содержит поры, заполненные рассолом и водяным паром. Пористость характеризуется безразмерным отношением суммарного объёма пор к объёму образца льда и размерной величиной, равной объёму пор в куске льда массой 1 кг. Пористость прозрачного льда составляет не более 1 см 3 /кг.

Для инженерных расчётов воздействия льда на гидротехнические сооружения и суда, расчётов несущей способности ледяного покрова для устройства переправ и установки грузов на лёд (например, буровых платформ) необходимо знать следующие характеристики льда: прочность на сжатие, изгиб и срез, модули деформации (сдвига, Юнга), коэффициент вязкости, силы адгезии льда к различным поверхностям, коэффициенты трения льда. Все эти характеристики получают в результате механических испытаний льда в натурных и лабораторных условиях. В результате исследований установлено, что прочностные свойства льда тесно связаны с его структурой, размером и формой кристаллов, содержанием рассола во льду.

Распределение льда и условия плавания в Северном Ледовитом океане (СЛО)

Морские льды в Арктическом бассейне образуют компактный массив, покрывающий океаническое пространство вокруг полюса. В центральной части этого массива примерно в районе полюса относительной недоступности (φ = 77º с. ш., λ = 150º з. д.) располагается его ядро — многолетние и двухлетние льды с толщинами 2,5–3,0 м и более. С внешней стороны ядра многолетних льдов располагаются льды сезонные, достигающие горизонтального и вертикального развития в феврале-марте и полностью вытаивающие летом.

Основная масса льдов Северного полушария — это дрейфующие льды. Однако вблизи берегов на мелководьях формируется припай — лёд, скреплённый с берегом; наибольшего развития он достигает в марте, а сильнее всего припай развит на мелководье, окружающем Новосибирские острова. Рис. 7.1 и рис. 7.2 дают представление о распределении льда в арктических морях в конце зимы.

Максимальная толщина льда естественного нарастания в конце зимы в среднем составляет: в проливе Карские Ворота — 120–130 см; о-в Диксон — 160–170 см; проливах Вилькицкого и Дмитрия Лаптева — 190–200 см; проливе Лонга — 160–170 см. Отклонения от среднего значения толщины льда могут достигать 30–50 см. Однако вследствие процессов торошения толщина льда на отдельных акваториях становится значительно больше.

В весенне-летний период в арктических морях начинаются процессы таяния льда, средние сроки которого даны на рис. 7.3. Таянию прежде всего подвергаются льды на акваториях юго-западной части Карского моря и южной части Чукотского моря, куда поступает тепло из сопредельных районов океана — Баренцева и Берингова морей соответственно. Из этих районов волна таяния распространяется на центральную часть Северного морского пути. В прибрежной зоне льды тают более интенсивно, чему способствуют вынос с материка прогретых воздушных масс, повышенная загрязненность ледяного покрова и сток материковых вод. Последний фактор особенно активно проявляется в районах устьев сибирских рек, которые становятся центрами очищения морей ото льда. Такими же центрами становятся заприпайные полыньи, акватории которых в первую очередь освобождаются ото льда. Такова средняя картина процесса таяния. В различные годы она может существенно меняться, причем сроки начала таяния могут сдвигаться в раннюю или позднюю сторону с общим размахом колебаний до 5–7 декад.

Наиболее важной особенностью зимне-весеннего распределения льда является образование заприпайных полыней. Это значительные по площади и устойчивые во времени участки с чистой водой и молодыми льдами. Даже в разгар зимы, в полярную стужу эти участки нередко простираются на сотни миль. Заприпайные полыньи образуются за внешней кромкой берегового припая при устойчивых отжимных ветрах, отгоняющих льды от кромки припая. В настоящее время определены места локализации полыней и их статистические характеристики (табл. 7.1).

По частоте появления полыней в том или ином районе Арктического бассейна их можно подразделить на стационарные (частота более 70 %), временные (частота около 50 % и ниже) и сезонные.

Из этого краткого обзора можно выделить следующую особенность географического положения заприпайных полыней: в западной части СМП преобладают стационарные и сезонные полыньи, в восточной — временные. Такое распределение не случайно. Зимой на западе преобладают ветры южных и юго-западных направлений, а на востоке — северо-восточных и северных.

Эффективность и безопасность судоходства по СПМ зависит от характера распределения льдов в навигационный период. Общая оценка ледовых условий в море выражается через ледовитость — площадь акватории моря или отдельного его района, занятую льдом (независимо от его сплочённости). С конца июня ледовитость начинает уменьшаться и достигает наименьшего значения в сентябре. Скорость сезонного изменения ледовитости в различные годы не одинакова. На рис. 7.4 показано, как меняется ледовитость при различном типе развития гидрометеорологических процессов.

Первые визуальные признаки разрушения льда появляются в мае, а со второй половины июня процесс очищения начинает проявляться заметным образом. Однако уже во второй половине сентября на севере морей среди остаточных льдов начинается новое ледообразование. К началу октября сибирские арктические воды на всем протяжении СМП покрываются сплошным льдом. Среднемноголетние данные о ледовитости следующие: в течение семи зимних месяцев ледовитость равна 100 %, в июне — 93 %, в июле — 80 %, в августе — 57 %, в сентябре — 40 % и в октябре — 78 %.

Начало регулярного судоходства в Арктике в значительной мере связано с темпами разрушения припая. Происходит это под воздействием ветра и колебаний уровня моря, в основном после уменьшения толщины льда до 1,0–1,5 м, когда снижается его прочность. Процесс взлома припая начинается в июне и распространяется от пролива Карские Ворота на восток и от Берингова пролива на запад. Большинство пунктов арктических морей окончательно освобождаются от припая в июле. От года к году сроки взлома существенно меняются. Амплитуда межгодовых колебаний составляет один-три месяца. Отдельные высокоширотные пункты в неблагоприятные годы вовсе не освобождаются от припая.

Существенные затруднения для судоходства в самое благоприятное время года создают многолетние и двухлетние льды. Очаг их формирования связан с областью антициклонического круговорота поверхности вод и льдов, центр которого находится в точке с координатами 78° с. ш. и 150° з. д. В соответствии с особенностями циркуляции поверхностных вод многолетние льды с периферии трансарктического дрейфа могут выноситься на трассу СМП. Распределение льдов по возрасту в морях к северу от побережья Сибири представлено на рис. 7.5.

В период с июня по сентябрь площадь, занимаемая льдом, постепенно сокращается. Пространственно-временные особенности этого процесса наглядно показаны на рис. 7.6. Сплошная и пунктирная изолинии характеризуют многолетнюю амплитуду колебаний положения кромки льда.

Наибольшее сопротивление движению судов оказывает сплочённый (7–10/10) лёд. Пространственно-временные особенности его распределения в арктических морях в значительной мере близки к изолиниям на рис. 7.7. На нём представлено соотношение между площадями льда различной сплочённости в период с июня по октябрь.

Географическое положение границы сплочённого льда характеризуется существенной межгодовой изменчивостью. В неблагоприятные годы, в разгар летней арктической навигации (конец августа) сплочённый лёд может блокировать судоходную трассу на том или ином участке. На основании многолетних исследований установлено, что в определённых географических районах Арктики формируются скопления тяжелых льдов сплочённостью 7–10/10, получивших название ледяных массивов. По происхождению они делятся на отроговые (отроги океанского массива Арктического бассейна) и припайные (местного происхождения). В арктических морях имеется семь ледяных массивов (рис. 7.8): Новоземельский (НЗМ), Североземельский (СЗМ), Таймырский (ТМ), Янский (ЯМ), Новосибирский (НМ), Айонский (АМ), Врангелевский (ВМ).

Новоземельский ледяной массив в первой декаде июля занимает более 50 % площади района. Состоит в основном из однолетних льдов. В зависимости от его развития и положения осуществляется выбор пути на участке трассы Карские Ворота — о-в Белый. В годы большой ледовитости вся юго-западная часть Карского моря бывает забита льдом до конца июля. В конце августа — начале сентября ледяной массив исчезает.

Североземельский ледяной массив — припайного происхождения. Располагается на участке трассы о-в Диксон — пролив Вилькицкого, блокируя его западные подходы. В июле занимает 80 % площади района. Уменьшение его площади происходит в результате таяния и разрушения льда на месте и частично — выноса льда через пролив Вилькицкого в море Лаптевых.

В прибрежной части арктических морей площади ледяных массивов объективно характеризуют лишь фон ледовых условий. В каждый конкретный период времени решающее значение имеет не количество сплочённого льда, а характер его распределения. Бывают ситуации, когда площадь, занимаемая сплочённым льдом, невелика, но расположен он именно там, где осуществляется интенсивное судоходство. И, наоборот, нередко ледяной массив занимает огромную территорию, но вследствие благоприятных ветров на судоходной трассе наблюдается разрежение льдов, хотя и сравнительно узкое, но достаточно безопасное даже для самостоятельного плавания транспортных судов.

Вследствие этого более объективной оценкой сложности ледового плавания служит протяжённость участков сплочённых льдов на судоходной трассе. Она существенно меняется как в многолетнем, так и в сезонном масштабе. Степень изменчивости возрастает от центральных участков к фланговым. При благоприятном развитии гидрометеорологических процессов на каждом участке СМП формируются условия для безледокольного плавания в течение различных периодов летней навигации. При неблагоприятном развитии гидрометеорологических процессов на каждом участке может складываться ледовая обстановка, при которой в течение всего периода летней навигации требуется ледокольное обеспечение. Многолетняя практика ледового плавания в Арктике показывает, что сложные ледовые условия на всех участках одновременно не возникают. Это позволяет маневрировать ледоколами и расставлять их на СМП в соответствии со складывающейся ледовой обстановкой.

Таким образом, приступая к планированию навигации на СМП, необходимо учитывать следующие основные особенности ледовых условий:

Приведенные оценки требуемой ледопроходимости как для зимнего, так и для летнего периода даны без учета сжатия льда — важнейшей характеристики, лимитирующей плавание в Арктике. С учетом сжатия льда оценки будут выше. То, насколько они будут выше, зависит от вероятности формирования сжатий льда на каждом участке трассы в тот или иной период года. Поскольку последнее тем больше, чем больше площадь сплочённых льдов на акватории, их формирование более вероятно в зимний период, чем в летний.

Как уже указывалось выше, зимой в западном районе Арктики преобладают ветры южных и юго-западных направлений, а в восточном — северо-восточных и северных, поэтому вероятность возникновения сжатий льда в восточном районе больше.

При анализе судоходства в арктических морях необходимо учитывать тенденции многолетних изменений ледовых условий на СМП. В отдельные годы в Арктике формируются очень сложные ледовые условия (аномально тяжелые). В эти годы вся прибрежная трасса от Карских ворот до Берингова пролива покрыта сплошным льдом, припай разрушается только в середине августа, а новый процесс ледообразования начинается уже в первой декаде сентября. Проводка транспортных судов ледоколами затруднена. Нередко даже мощные атомные ледоколы испытывают большие затруднения при проходе в тяжёлых многолетних льдах. Часто происходит их «заклинивание», возникает необходимость постоянного окалывания проводимых судов. В таких условиях возникают аварийные ситуации и даже гибель судов.

Формируются и аномально лёгкие ледовые условия. В годы с аномально лёгкими ледовыми условиями взлом припая происходит в конце июня, а в конце июля возможно безледокольное плавание. Арктические моря почти полностью освобождаются ото льда, а ледообразование начинается лишь в конце сентября. Продолжительность безледокольного плавания при таких условиях составляет 80–120 суток.

Морские льды как среда судоходства

НАВИГАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА

Регулярное плавание судов и выполнение транспортных морских операций на морях полярных районов, а зимой на замерзающих морях средних широт возможно только при достоверной и качественной информации о распределении и характеристиках морских льдов на акваториях, где проводятся те или иные операции и проходят ледовые трассы судов.

Для полной навигационной характеристики ледяного покрова необходимо оценить свыше десяти показателей, каждый из которых включает большое количество видов и градаций, образующих следующие категории:

Характеризует степень покрытия акватории льдом. Количественно выражается как отношение площади льдин в зоне, где они распределены сравнительно равномерно, к общей площади этой зоны. Выражается в десятых долях. Например, сплочённость 3/10 означает, что третья часть акватории покрыта льдом.

Льды, покрывающие акваторию, могут иметь разные формы и возраст, поэтому кроме общей сплочённости определяется частная сплочённость — сплочённость льдов определённого возраста или определённых форм, представляющая собой часть общей сплочённости.

ВОЗРАСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЬДА

Начальные виды льда:

Блинчатый лёд — пластины льда округлой формы диаметром от 30 см до 3 м и толщиной до 10 см.

Нилас — тонкая эластичная корка льда, легко прогибающаяся на волне и зыби. Имеет матовую поверхность и толщину до 10 см. При сжатии образует зубчатые наслоения.

Склянка — легко ломающаяся блестящая корка льда. Образуется из ледяного сала или в результате замерзания воды малой солёности. Толщина склянки до 10 см.

Молодой лёд — лёд в его переходной стадии между ниласом и однолетним льдом, толщиной 10–30 см. Может подразделяться на серый лёд (10–15 см), менее пластичный, чем нилас, он ломается на волне, при сжатиях обычно наслаивается, и серо-белый (15–30 см), который при сжатиях чаще торосится, чем наслаивается.

Однолетний лёд — лёд, просуществовавший не более одной зимы, толщиной от 30 см до 2 м.

Старый лёд — лёд, который не растаял в течение лета и остался на следующую зиму. Подразделяется на двухлетний лёд, подвергшийся таянию в течение только одного лета (средняя толщина 2,5 м), и многолетний лёд, переживший таяние, по крайней мере, в течение двух лет (средняя толщина 3 м). Старый лёд больше, чем молодой, выступает над поверхностью воды, на его поверхности образуется узор из многочисленных снежниц. На незаснеженных участках двухлетний лёд имеет зеленовато-голубой цвет, а многолетний — обычно голубой. Многолетние льды опреснены.

ФОРМЫ ПЛАВУЧЕГО ЛЬДА

В открытых частях морей и океанов льды находятся в непрерывном движении под воздействием ветра и течений (дрейфуют). В процессе дрейфа они сталкиваются, ломаются, образуют наслоения, торосы, подсовы и т. п., поэтому ледяной покров состоит из льдин различных размеров и форм. Любой относительно плоский кусок морского льда размером более 20 м в поперечнике называется ледяным полем. В зависимости от горизонтальных размеров ледяные поля подразделяются следующим образом:

Кроме ледяных полей выделяют следующие формы дрейфующих льдов:

В результате воздействия ветра на дрейфующие льды возникают зоны сжатия и разрежения льдов. В зонах сжатия льды вплотную поджаты друг к другу. Канал за идущим судном быстро закрывается. При сильном сжатии канал за идущим ледоколом сразу закрывается льдом. Образуются торосы. Отдельные льдины становятся вертикально. В результате сжатия увеличивается сплочённость льда. Сжатый лёд представляет потенциальное препятствие для навигации. Процесс разрежения дрейфующего льда приводит к уменьшению его сплочённости и/или сжатия.

Открытая вода среди льдов. Среди даже очень сплочённых льдов всегда имеются пространства чистой воды различных размеров и форм. В качестве навигационных характеристик выделяют следующие:

Рельеф поверхности — торосистость. Поверхность морских льдов может быть ровной или деформированной. В качестве показателя деформации используются характеристики торосов и гряд торосов. Торосы образуются в процессе дрейфа льда в результате разломов, столкновения и нагромождения льдин друг на друга и последующего смерзания этих нагромождений. Поперечное сечение тороса представляет собой две равнобедренные трапеции, стоящие одна над другой. Видимая возвышающаяся над поверхностью льда верхняя часть тороса называется парусом, подводная — килем тороса, подторосом (по Международной номенклатуре морских льдов). Морфометрические характеристики торосов показаны на рис. 7.9.

Торосы являются очень существенным, а иногда и непреодолимым препятствием для самых мощных ледоколов. Встречаются в виде гряд различного возраста (свежие, старые) и вида (сглаженная, сильно сглаженная, монолитная), пояса торосов или зон гряд торосов, примыкающих одна к другой.

Поверхность морских льдов может быть неровной в результате наслоения льдин друг на друга — наслоенный лёд. Такая поверхность характерна для ниласовых и молодых льдов.

Большую опасность для судов представляет подводный ледяной выступ льдины, айсберга или ледяной стены, образующийся в результате интенсивного таяния и эрозии надводной части, получивший название таран.

Стадии таяния — разрушенность льда. Ледяной покров весеннего периода начинает таять и разрушаться. Степень разрушения льда оценивается визуально по косвенным признакам: наличию и количеству снежниц, проталин, состоянию и виду поверхности льда.

Снежница — это скопление на льду талой воды, образовавшейся в результате таяния снега, а на более поздних стадиях также вследствие таяния льда. Со временем лёд под снежницей протаивает насквозь, и это отверстие во льду называется проталиной. По количеству снежниц и проталин определяется стадия разрушенности льда.

По мере образования проталин снежницы исчезают с поверхности льда (вода уходит под лёд). Лёд обсыхает, а его поверхность белеет — обсохший лёд.

На последней стадии разрушения лёд приобретает сотообразное строение — гнилой лёд.

ФОРМЫ НЕПОДВИЖНОГО ЛЬДА

Морской лёд, который образуется вдоль побережья, ледяной стены, ледяного барьера, среди отмелей, островов и островков и, прикрепляясь к ним, остаётся неподвижным, называется припай.

Наиболее благоприятными условиями для образования припая являются:

На таких участках ширина припая может достигать сотен километров. На открытых участках побережья пределом распространения припая считается 25-метровая изобата. Припай, возвышающийся более чем на 2 м над уровнем воды, называется шельфовым льдом.

К неподвижным льдам относится также торосистое, севшее на мель ледяное образование, получившее название стамуха. Встречаются отдельные стамухи и барьеры (или цепочки) стамух, представляющие серьезную угрозу для подводных трубопроводов.

Предельная толщина льдов спокойного намерзания зависит от географической зоны. В морях умеренных широт (Балтийское, Японское и др.) толщина льда достигает к концу зимы 30–70 см, а в наиболее суровые зимы — 1 м.

В Белом, Охотском, Беринговом морях и на большей части Баренцева моря преобладающая толщина льда в марте-апреле равна 70–120 см.

В Арктике льды спокойного намерзания к началу арктического лета достигают толщины 200 см. Средняя толщина многолетнего льда — 3,3 м.

Толщина льда увеличивается не только в результате замерзания воды, но и в результате нагромождения льдин друг на друга в процессе торошения и последующего смерзания таких нагромождений. Поэтому осадка льда под монолитными буграми, грядами торосов может достигать 10 м и более. Например, в центральной части Северного Ледовитого океана наиболее часто (более 50 %) встречаются кили с осадкой 10–15 м, а на маршруте, проходящем севернее Гренландии, зафиксировано 45 килей с осадкой более 30 м, среди которых один с осадкой 40 м. Наиболее глубокий киль, обнаруженный в Арктике, имел осадку 50 м.

ОСНОВНЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА

К основным навигационным характеристикам ледяного покрова относятся: общая сплочённость, возрастной состав, формы. При описании ледяного покрова акватории зоны, в пределах которых льды по этим характеристикам распределены равномерно, выделяются тем или иным способом: штрихуются или раскрашиваются. Вследствие неоднородности ледяного покрова в каждой выделенной зоне обычно присутствуют льды различного возраста, ледяные поля различных размеров, поэтому помимо общей сплочённости определяется частная сплочённость льдов каждого возраста. Сумма этих характеристик должна равняться общей сплочённости. В пределах каждой зоны определяются дополнительные характеристики, оказывающие существенное влияние на навигацию: наличие трещин, каналов, разводьев и т. д.

Все указанные характеристики, как основные, так и дополнительные, и их сочетания определяют коэффициент трудности ледового плавания К_т, который представляет собой отношение затрат судового времени на прохождение участка трассы по ледяному покрову (имеющему различные характеристики) к затратам времени на прохождение того же участка по чистой воде:

где L_пр, L_9-10/10, L_7-8/10, … L_ЧВ — протяженность участков трассы с относительно однородными условиями (припай, дрейфующий лёд сплочённостью 9–10/10; 7–8/10, 4–6/10, …, чистая вода); V_пр, V_9-10/10, V_7-8/10, …, V_ЧВ — техническая ледовая скорость ледокола (судна) в заданных ледовых условиях и на чистой воде. Техническая ледовая скорость — нормальная рабочая скорость, с которой судно или караван способны преодолеть однородные льды на участках значительной протяженности (не менее 1,5–2,0 миль); ΣΤ_л — суммарные затраты времени при плавании в ледовых условиях по данной трассе; ΣΤ_ЧВ — суммарные затраты времени на плавание в чистой воде на той же трассе; L_т — тарифная протяженность трассы плавания.

Коэффициенты трудности плавания вычисляются для стандартных (типовых) и легчайшего вариантов плавания.

Стандартными (традиционными) вариантами трассы плавания называются выявленные на основании многолетних наблюдений, наиболее часто применяемые маршруты плавания судов, обобщённые для каждого типа распределения льдов. Стандартных вариантов может быть несколько.

Легчайший вариант трассы плавания обычно изменяется не только от года к году, но и в течение навигации. При выборе легчайшего варианта путь прокладывается по зонам наиболее тонких и наименее сплочённых льдов. Иногда это приводит к удлинению пути и использованию участков, лежащих вне стандартных трасс.

Наименьшая скорость, при которой возможно непрерывное движение ледокола или судна во льдах, составляет 1,5–2 уз в период таяния льдов и 3–4 уз в период нарастания льдов. Исходя из этого, для каждого ледокола или судна могут быть определены критические значения К_т. Для транспортных судов устанавливаются ограничительные значения К_т, при которых допускается их самостоятельное плавание.

Коэффициент К_т может быть использован для количественной оценки возможности ледового плавания в различных замерзающих морских районах в тот или иной период.

ОПАСНЫЕ ЛЕДОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ ДЛЯ СУДОХОДСТВА В АРКТИКЕ

Опасные ледовые явления и опасные ледяные образования оказывают активное воздействие на производственные объекты, суда и ледоколы. Они формируются в результате динамических факторов, возникают внезапно, действуют в ограниченном районе и ограниченный период времени. В результате многолетнего опыта научно-оперативного обеспечения судоходства на Северном морском пути эти явления выявлены, классифицированы и изучены. Перечень опасных ледовых явлений и опасных ледовых образований представлен в табл. 7.2 и 7.3 соответственно. Остановимся кратко на явлениях наиболее значимых для судоходства с навигационной точки зрения.

Сжатие льдов. В соответствии с международной номенклатурой льдов сжатие подразделяется на три градации: слабое, значительное и сильное. Визуальные признаки слабого сжатия следующие: в зоне сжатия наблюдаются отдельные разводья и свежие трещины. Ледяная каша между льдинами уплотняется. Среди ниласовых и серых льдов повсеместно наблюдаются наслоения, а среди серо-белых льдов — торосистые образования.

При значительном сжатии в зоне сжатия сохраняются лишь редкие небольшие разводья и узкие трещины, свидетельствующие о сдвигах льдин относительно друг друга. Тёртый лёд частично выжат на края льдин. Молодые льды среди остаточных большей частью выторошены. На стыках полей наблюдаются свежие торосистые образования.

При сильном сжатии пространства чистой воды и открытые трещины полностью отсутствуют. Молодой лёд среди остаточного полностью выторошен, а ледяная каша большей частью выжата на края льда в виде валов. На стыках полей однолетнего и старого льдов наблюдаются гряды и барьеры торосов.

При слабом сжатии транспортные суда, имеющие категории ледового усиления ЛУ4–ЛУ9, повреждений практически не имеют. Ледоколы типа «Арктика» преодолевают такие участки трассы без потери скорости хода.

При значительном сжатии серьёзные повреждения получают суда, имеющие «возраст» 18–20 лет. Суда ледовых категорий ЛУ7–ЛУ9 могут иметь серьёзные повреждения корпуса. Суда более легких ледовых категорий могут быть раздавлены льдами. Так, в результате сильного сжатия и торошения льда затонули: т/х «Витимлес» в 1965 г., т/х «Нина Сагайдак» в 1983 г., п/х «Челюскин» в 1934 г.

При сильном сжатии суда, а часто и ледоколы не в состоянии маневрировать. Кроме того, возможен навал льдов на палубу судна или его катастрофический крен. По статистике более 90 % всех ледовых аварийных случаев приходится именно на сжатие.

В настоящее время разработаны методы оценки напряжений, возникающих в ледяном покрове, и линейных нагрузок на борт судна при сильных сжатиях. Имеются также и натурные измерения напряжений в сильно сжатом ледяном покрове. Эти данные приведены в табл. 7.4.

Сильные сжатия формируются обычно при сплочённости льда 9–10/10. Определяющей причиной сжатия является ветер. Участки сильных сжатий возникают при достаточно продолжительном воздействии на ледяной покров ветра одного направления и скоростью не менее 10 м/с. Для нажимных ветров сильное сжатие может сформироваться уже после 12 часов воздействия, для отжимных — 15 часов и для ветра нейтрального направления — 18 часов. Продолжительность сильных сжатий составляет 5–15 минут и в редких случаях — 1,0–1,5 часа. При этом интенсивность сжатия в течение 10 минут может меняться от сильного к значительному и слабому и наоборот.

Наибольшая повторяемость сжатий наблюдается в осенне-зимние сезоны. Длина трассы со сжатием в этот период может быть в 2 раза больше, чем летом, и достигать 2/3 её общей протяжённости.

Представленные в табл. 7.4 характеристики дают основание считать, что явление сильного сжатия льдов любой возрастной градации (начиная с серо-белого) весьма опасно для мореплавания. Для учёта этого явления в целях безопасности мореплавания необходимо оценить вероятность встречи сильных сжатий при прохождении судном определённого участка трассы плавания.

«Ледовая река» представляет собой поток дрейфующего с большой скоростью сплочённого, иногда со сжатием, мелкобитого и тёртого льда в проливах, заливах или в открытых районах морей у границы припая или малоподвижного ледяного массива.

Экстремально высокие скорости дрейфа льда часто являлись причиной аварийных ситуаций, в которые попадали суда при плавании в Арктике. Беспомощность судов ледового класса и даже ледоколов в условиях экстремального дрейфа льда со сжатием показала, что в настоящее время нет эффективных способов борьбы с этим малоизученным явлением. Степень опасности явления зависит не столько от скорости течения в потоке, сколько от степени сплочённости и сжатия льдов. Поток воды с разреженным льдом может преодолеть практически любое судно. Однако относительно слабый по скорости поток с мелкобитым и тёртым льдом сплочённостью 9–10/10 не могут преодолеть иногда даже атомоходы. В качестве примеров можно привести дрейф атомоходов «Сибирь», «Арктика» и ледокола «Киев» в районе пролива Югорский Шар в марте-апреле 1980 г. и ледокола «Капитан Сорокин» в Енисейском заливе в ноябре 1977 г.

Таким образом, высокие скорости течения и наличие льда в потоке являются определяющими факторами при идентификации этого явления как особо опасного. Движущийся на течении лёд при его сжатии создаёт сопротивление движению судна в несколько раз больше, чем сам поток воды. Явление «ледовой реки» часто происходит на фоне постоянных или периодических течений как многократное ускорение этого потока в поверхностном слое. Наличие больших скоростей дрейфа льда подтверждено инструментальными наблюдениями (табл. 7.5).

Облипание корпуса судов снежно-ледяной «подушкой». Облипание (обмерзание) корпуса ледокольных и транспортных судов при их движении во льдах чаще всего наблюдается в осенне-зимний период. В летний период навигации явление это, как правило, не наблюдается.

Процесс облипания корпуса судна снежно-ледяной «подушкой» происходит следующим образом. Вначале в результате адгезии к корпусу судна прилипает конгломерат измельченного льда со снегом. Его масса быстро нарастает по ширине и длине. Затем происходит смерзание обломков льда в единый монолит, который и является «телом» снежно-ледяной «подушки». Выделяют три степени интенсивности облипания.

Слабое облипание — эпизодическое облипание 1 раз в 10–15 минут на небольших участках борта судна размером 1–2 м по ширине и 3–5 м по длине. При ударе налипшей снежно-ледяной подушки о бровку канала или о ненарушенный ледяной покров она отрывается легко и полностью.

Среднее облипание образуется с частотой 5–10 минут и имеет размеры по ширине 2–4 м, по длине — 5–20 м. Лёд отстаёт только при многократных реверсах.

Сильное облипание образуется практически непрерывно и почти вдоль всего борта шириной свыше 4 м. При реверсах полностью не отстаёт.

Сильное и среднее облипание наблюдается во льдах сплочённостью 9–10/10, толщиной 30–70 см, торосистостью 2–3/10, умеренном сжатии и наличии на льду снежного покрова толщиной 30–40 см и более.

Интенсивность образования снежно-ледяной «подушки» зависит и от технологии прокладки канала в сплошных льдах. При разгоне ледокола в сплошных льдах он как бы «влипает» по периметру ватерлинии, что создаёт благоприятные условия для образования снежно-ледяной «подушки». Отсюда справедлив практический вывод: для уменьшения возможности облипания при прокладке канала следует работать «на скол» или прорубать канал по возможности шире, ограничивая снижением мощности выбег ледокола.

Облипание корпуса судов приводит к ограничению технических возможностей эксплуатации ледокольно-транспортного флота и к аварийным ситуациям. При среднем облипании скорость хода ледоколов типа «Арктика» уменьшается до 6 уз, а при сильном — до 1 уз. При отсутствии облипания при аналогичных ледовых условиях они могут двигаться со скоростью 18 уз. Аварийная ситуация возникает при внезапной остановке ледокола. Такая ситуация является типичной при облипании его корпуса снежно-ледяной «подушкой». В результате создаётся реальная угроза столкновения с проводимым судном, которое часто не в состоянии избежать навала. Число аварийных случаев вследствие облипания корпуса ледоколов составляет 10 % от общего числа аварий по ледовым причинам.

Таким образом, проходимость судов во льдах зависит от совокупности его характеристик и условий видимости.

ЛЕДОВЫЕ КАРТЫ И МЕЖДУНАРОДНАЯ СИМВОЛИКА, ПРИМЕНЯЕМАЯ ДЛЯ МОРСКИХ ЛЬДОВ

Сведения о морских льдах передаются на суда в виде оперативных ледовых карт. В настоящее время в Российской Федерации для составления ледовых карт применяются условные обозначения, рекомендованные Всемирной метеорологической организацией (ВМО), а для внутреннего использования — национальный набор ледовых символов. Поскольку практически все страны, которые составляют ледовые карты для обеспечения ледового плавания, используют условные обозначения, рекомендованные ВМО, то их мы и рассмотрим. Основным документом ВМО по составлению ледовых карт является «Ice chart colour standart».

Общая сплочённость (концентрация) льда. Для выделения на карте зон с одинаковой сплочённостью используется цветовая шкала, представленная в табл. 7.6. Соответствующими цветами выделяются зоны по навигационным градациям сплочённости, указанные в таблице. Эти цвета используются для раскраски ледовых карт в период интенсивной навигации (летне-осенний период), когда наблюдаются большие вариации сплочённости.

В табл. 7.7 представлена шкала цветов для обозначения стадий развития льда. Эта таблица используется в зимний период навигации, когда изменения сплочённости невелики (она на всей акватории высокая 10/10), а изменения стадий развития льда (толщины) значительны.

Кроме цветов, для общей сплочённости льда можно использовать и штриховку (табл. 7.8).

Основные навигационные характеристики, определяющие сплочённость, возраст и формы льдов, приводятся в овале:

Частная сплочённость указывается по табл. 7.9, за исключением первой и предпоследней строки. Сумма частных сплочённостей должна равняться общей сплочённости.

S_а, S_b, S_с — возраст льда (толщина) сплочённостью для С_а, С_b, С_с соответственно (табл. 7.10).

Если наблюдаются льды более трёх возрастных видов, то дополнительные виды льда указываются следующим образом:

F_a, F_b, F_c — преобладающие формы льда (размеры льдин) для льдов возрастных видов S_a, S_b, S_c соответственно. Если наблюдается много айсбергов(> 1/10) и можно определить их сплочённость, то вместо S_a указывается символ айсберга ▲·, а вместо F_a — символ 9 (табл. 7.11). Если наблюдается только две возрастные стадии льда, то в вместо F_c ставится знак (-), чтобы отличить от второго варианта, когда определяется F_p, F_s.

СИМВОЛЫ ДЛЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ РЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ

— гряды торосов или торосы: С — торосистость, т. е. относительная площадь покрытия в десятых; f — частота торосов, т. е. число гряд на морскую милю (может заменять С); h_ср — средняя высота торосов, дм; h_х — максимальная высота, дм; a — степень сглаженности по шкале:

— наслоение льда;

С — наслоенность, т. е. относительная площадь наслоений в десятых.

— набивной лёд. Полоса или узкий пояс сильно уплотнённого и наслоенного льда начальных видов, молодого или ледяной каши. Может иметь осадку от 2 до 20 м и ширину от 100 до 5000 м. Образуется у кромки припая, берега или кромки дрейфующего льда. При смерзании образует полосу толстого, труднопроходимого для судов льда.

СИМВОЛЫ ДЛЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

СИМВОЛЫ ДЛЯ СТАДИИ ТАЯНИЯ

СИМВОЛЫ ДЛЯ ЗАСНЕЖЕННОСТИ ЛЬДА

С — относительная площадь покрытого снегом льда, в десятых; S — толщина снега (табл. 7.13).

ориентация символов может показывать на карте направление застругов.

СИМВОЛЫ ДЛЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЛЬДА МАТЕРИКОВОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Правая колонка используется тогда, когда айсбергов много, но их фактическое число неизвестно. Размеры айсбергов относятся к надводной части.

СИМВОЛЫ ДЛЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ ПРЕДЕЛОВ НАБЛЮДЕНИЙ ГРАНИЦ ЛЬДА

— граница облачности;

ооооооооо — пределы визуальных наблюдений;

о х о х о х о — — пределы радиолокационных наблюдений;

— х — х — — кромка льда по радиолокатору;

________ — кромка или граница льда (по визуальным или спутниковым наблюдениям);

__ __ __ — предполагаемая кромка или граница.

СИМВОЛЫ ДЛЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ ОТКРЫТОЙ ВОДЫ СРЕДИ ЛЬДОВ

Примеры ледовых карт показаны на рис. 7.10 и 7.11.

Ледовые переправы

Лёд можно рассматривать как твёрдое тело, обладающее упругостью и определённой прочностью. Наличие подо льдом воды (практически несжимаемой упругой среды) обусловливает значительную несущую способность ледяного покрова. Эта способность ледяного покрова широко используется для устройства ледовых переправ, временного хранения грузов на льду, а в арктических областях и тяжелых стационарных конструкций (буровые вышки). Рассмотрим, как производится разведка, прокладка и оборудование ледовых переправ. По протяжённости ледовые переправы делятся на малые, прибрежные и морские. Протяжённость малых переправ, как правило, не превышает двух километров. Это переправы через реки, узкие проливы и узкие морские заливы. Прибрежные переправы устраиваются вдоль берега на расстоянии не более одного километра и над небольшими глубинами. Переправы через обширные морские заливы, проливы и крупные озера называются морскими. Они проходят над различными глубинами и могут находиться на значительном расстоянии от берега.

Устройство ледовой переправы начинается с разведки ледовой трассы. В результате этой работы должны быть получены следующие характеристики льда: толщина и прочность льда по акватории, состояние льда (наличие трещин, полыней, разводий), возможность подвижек и разломов льда по маршруту, возможные большие сгонно-нагонные колебания уровня. Для морских переправ устанавливаются специальные реперные пункты с точными координатами для контроля динамики ледяного покрова на трассе с тем, чтобы своевременно сообщить о резких изменениях ледовой обстановки. На данном этапе работ должны быть организованы регулярные метеорологические, ледовые и гидрологические наблюдения по району переправы.

Прокладка ледовой трассы проводится по критериям: толщина льда, прочность, отсутствие трещин, полыней, разводий и торосистых нагромождений.

При эксплуатации ледовой переправы состояние льда ухудшается из-за постоянных деформаций («усталость» льда). В результате этого уменьшается его грузоподъёмность. При длительной эксплуатации ледовой переправы или передвижения по ней больших объёмов груза необходимо строго ограничить эксплуатацию трассы по времени. Для этого в районе ледовой трассы проводится разведка и оборудование запасных ледовых трасс, на которые периодически переносятся движения для предоставления «отдыха» основной трассе. Все трассы должны быть обвехованы.

В период работы ледовой переправы проводятся регулярные метеорологические, ледовые и гидрологические наблюдения.

РАСЧЁТ ГРУЗОПОДЪЁМНОСТИ ЛЬДА И ПОРЯДОК ДВИЖЕНИЯ НА ТРАССЕ

Грузоподъёмность льда на ледовых переправах по неусиленному льду определяется по формуле:

где P_max — допустимая нагрузка (т); А — коэффициент, учитывающий способ транспортировки груза и его массу: для гусеничных грузов массой до 18 тонн А = 125; более 18 тонн А = 115; для колесных грузов А = 100; h — наименьшая толщина льда (м); N — коэффициент запаса прочности и учёта трещин; k — температурный коэффициент; s — коэффициент учёта солёности.

Коэффициент запаса прочности определяет степень надёжности переправы (табл. 7.15 и 7.16). Температурный коэффициент рассчитывается по следующим формулам:

где t — средняя температура воздуха за последние трое суток, взятая со знаком «+»;

где n — число дней с момента появления воды на льду;

во всех остальных случаях К = 1.

Значение коэффициента учета солёности принимается по табл. 7.17.

В зависимости от характера переправы устанавливается следующий порядок движения. На переправе с особым риском (на пределе прочности) нахождение грузов вблизи друг друга категорически запрещается. Максимальное расстояние между грузами должно быть не менее L = 300h (м), где h — минимальная толщина льда, необходимая для прохождения груза. На переправе с пониженной прочностью минимальное расстояние L = 200h (м). Обгон и встречное движение не допускаются. Стоянка возможна только на очень короткое время.

На нормальной переправе в исключительных случаях допускаются обгон и встречное движение. Расстояние между грузами должно быть не менее 20 м. В неарктических морях при принятии коэффициента N = 1,9 практически все ограничения по движению грузов снимаются. Решение о том, какой коэффициент запаса прочности следует принять для расчёта, принимается тем, кто решает использовать ледовую переправу.

При наличии в ледяном покрове сквозных продольных трещин или при проходе трассы вблизи кромки полыней или разводий, грузы должны находиться от них на расстоянии, принимаемом по табл. 7.18.

Грузоподъёмность льда у кромки полыней или разводий, в 3,5–4 раза меньше, чем для ненарушенного ледового покрова.

При движении грузов по льду при малых скоростях (до 15 км/ч), ледяной покров работает, как упругая пластина, лежащая на упругом основании. Это означает, что под движущимся грузом образуется прогиб, который после его прохождения исчезает. При больших скоростях (более 20 км/ч) в ледяном покрове возникают волнообразные колебания. Перед грузом образуется «волна вспучивания». Лёд в этой зоне получает прогиб вверх и одновременно резко возрастает максимальный прогиб под грузом. Возрастание прогиба с увеличением скорости движения груза происходит до определённой критической скорости u_кр, при которой может произойти взлом льда. Значение этой скорости зависит от глубины акватории, по которой проложена трасса и приближённо может быть определена по формуле:

РАСЧЁТ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОГО ВРЕМЕНИ СТОЯНКИ ГРУЗА НА ЛЬДУ

При установке груза на лёд, например, для временного хранения, в месте установки образуется прогиб. Если в результате давления, вызванного грузом, во льду возникнут напряжения, превышающие предел упругости, лёд начнет «течь», как пластическое тело. В результате прогиб под грузом начнёт постоянно увеличиваться и при критическом значении лёд разрушится. Таким образом, нахождение груза на льду должно быть ограничено по времени. Для расчёта времени стоянки используется формула:

где Т — время стоянки, ч; Р_max — предельно допустимая масса груза, которая может быть переправлена по данному льду, т; Р_т — масса груза, для которого устанавливается продолжительность стоянки, т; ϴ — коэффициент, учитывающий состояние поверхности льда и температуру воздуха. Его значения даны в табл. 7.19.

Пример: максимально допустимая нагрузка на лёд, рассчитанная по формуле (7.5), Р_max = 5 т. Масса транспорта, следующего по дороге, Р_т = 3,5 т. Температура воздуха не понижалась ниже −5 °С за трое предыдущих суток. Время стоянки Т будет равно всего 0,04 часа. Следовательно, останавливаться на дороге такому транспорту нельзя. Из этого примера следует, что если Р_т > 0,7 Р_max, то данный груз нельзя устанавливать на лёд на стоянку. Это неравенство определяет и пределы применяемости формулы (7.9).

Таким образом, приступая к эксплуатации ледовой переправы, необходимо:

Литература

Источник