Дрейф льда
Дрейфом называется перемещение льда в морской или океанической воде под влиянием ветров и течений. Наиболее масштабен процесс в арктических водах. Он активно изучается полярными исследователями.
Арктический дрейф льда включает 2 крупных процесса:
- Антициклонический – по часовой стрелке при взгляде сверху. Отмечается в центральной области Северного Ледовитого океана.
- Перемещение льдин из океана в Гренландское море под влиянием Восточно-Гренландского течения в виде трех потоков, движущихся возле восточного берега Гренландии.
В ходе дрейфового процесса ледяная масса достигает Гренландской акватории примерно за 2 года из Карского моря, за 3 из Лаптевых, за 4 из Восточно-Сибирского, за 5 из Чукотского.
Изучали дрейф многие ученые-полярники. Серьезно подойти к раскрытию причины явления удалось норвежскому исследователю Фритьофу Нансену. У него получилось найти связь между движением морского льда и перемещением воздуха. Итог исследований – установление 2 эмпирических правил:
- направление ледяного потока отклонено вправо от потока ветра на 30°;
- скорость смещения ледяной массы равна 1/50 части скорости воздушных масс (коэффициент, отражающий соотношение скоростей, составляет 0,02).
В Северном полушарии под воздействием силы Кориолиса льдины отклоняются вправо, в Южном – влево.
В областях, где наблюдается интенсивное поверхностное течение, дрейф отмечается в противоположном от ветра направлении. Крупные, глубоко погруженные льдины более подвержены влиянию течений, небольшие и поверхностные – воздушных масс. В результате наложения ветров и течений ледяной покров распространяется довольно быстро. В зимние месяцы при господствующих северных потоках воздуха льдины смещаются меридионально.
Различная интенсивность и направленность движения формирует области с разной плотностью скопления льда: между плотными, длительно существующими массивами находятся разреженные участки – полыньи.
Активный и быстрый дрейф представляет опасность для морских судов, добывающих платформ.
Источник
Охрана труда
Половодье
Половодьем называется регулярный, ежегодный подъем уровня воды до отметок обеспеченностью 10 % и менее. В умеренных широтах половодье вызывается весенним таянием снега, которое оказывается основным источником питания реки на данной стадии годового гидрологического цикла. Половодье является фазой наибольшей водности реки в ее годовом режиме, характеризуемой высоким и длительным подъемом уровня воды. У всех рек одного гидрологического района половодье наступает в один и тот же гидрологический сезон.
Половодья широко распространены в умеренных широтах в зонах обильного выпадения снега. Половодье приводит к выходу реки из ее коренного русла и затоплению поймы реки. При сильных половодьях зона затопления может быть значительно больше нормы. Половодье может сопровождаться заторами, которые вызывают дополнительный подъем уровня и способствуют увеличению зоны затопления.
Сильные половодья для конкретных водных бассейнов, сопровождающиеся значительными площадными наводнениями, обычно происходят раз в несколько лет и обусловлены накоплением значительных масс снега в течение зимы (снежная зима). Тяжесть последствий половодья в значительной степени определяется характером рельефа местности в окрестностях реки. При наличии низменностей и равнинных мест половодье может приводить к затоплению значительных площадей.
Половодья приводят к значительным экономическим ущербам при наличии населенных пунктов, хозяйственных объектов и сельскохозяйственных угодий в зоне затопления при половодье, особенно в условиях низменного рельефа окружающей местности. Значительный ущерб половодье может наносить дорожно-транспортной сети, линиям электропередач, нефте- и газопроводам.
Особенно тяжелые последствия во время весенних половодий возникают при заторах льда. Именно такие наводнения наблюдались в 1998 и 2001 гг. на р. Лене. В результате был практически уничтожен город Ленек, который пришлось отстраивать на новом месте ценой колоссальных средств, защищать дамбами.
В России ежегодно в половодье затапливается около 5 млн. га (0,3 % территории).
Сопутствующие ОЯП: площадные наводнения.
Поражающий фактор: длительный подъем уровня воды на значительных территориях.
Прогноз половодий основывается на результатах мониторинга запасов снега и влаги в водосборном бассейне реки перед началом сезона таяния.
Для защиты от половодий применяется комплекс мер организационного и инженерного характера (строительство зданий и сооружений выше отметок затопления при самом сильном половодье, сооружение защитных дамб, эвакуация жителей и т.п.).
Сильное волнение
Сильным волнением называется достижение такой высоты волн, которая признается в данном районе опасной для мореплавания, промысла и сооружений (в прибрежных районах — не менее 4 м, в открытом море — не менее 6 м, в открытом океане — не менее 8 м). Причиной сильного волнения являются сильные ветры с большой продолжительностью действия при достаточной величине так называемого разгона. Сами сильные ветры вызываются различными атмосферными ОЯП: штормами, тропическими циклонами, ураганами, тайфунами.
В результате воздействия сильного волнения на суда в мире ежегодно погибают сотни судов. Экономический ущерб от сильного волнения составляет сотни миллионов долларов США. Значительный экономический ущерб сильное волнение вызывает и при морской добыче нефти и газа. Осенью 2004 г. серия ураганов в Мексиканском заливе и вызванное ими сильное волнение привела к нарушению работы тысяч морских нефтедобывающих платформ и оказалась одним из факторов повышения мировых цен на нефть.
Сильное волнение в сочетании с сильнейшим нагоном, вызванное штормом в Северном море, привело к разрушению защитных дамб в Нидерландах в 1953 г. Огромная территория оказалась затопленной. Погибло много тысяч людей. Подобная ситуация постоянно угрожает Нью-Орлеану, также расположенному ниже уровня моря и подверженному воздействию сильнейших тропических штормов и связанных с ними огромных волн.
Сопутствующие ОЯП: переработка берегов, наводнения у побережий.
— кинетическая энергия волн;
— гидродинамический удар при обрушении. Прогнозирование сильных волн осуществляется статистическими методами в рамках теории ветрового волнения.
Защита от негативного влияния сильного волнения осуществляется путем комплекса инженерных и организационных мероприятий. В настоящее время создаются суда и морские платформы, способные выдержать воздействие самых сильных волн, предельная высота которых принимается равной 30 м.
Заметим, что существуют немногочисленные данные о присутствии в открытом океане волн высотой до 50 м, но в конструктивных особенностях судов и морских платформ такие высоты пока не учтены. В то же время для большинства судов существуют ограничения по выходу в море при волнении более критической для них высоты.
Тягун
Тягуном называются колебания воды на акватории порта, приводящие к сильным горизонтальным колебаниям пришвартованных судов, появлению сильных динамических нагрузок на швартовых концах. Причиной возникновения тягуна считают нелинейные взаимодействия системы ветровых волн достаточной мощности с резонансными частотами акватории порта. Основная причина этих движений — длинные волны с периодом от 0,5 до 5 мин высотой обычно до 30 см.
Тягун возникает при сильном, устойчивом по направлению ветре в сочетании с особой конфигурацией акватории порта и открытыми акваториями в его окрестностях. В пределах одного порта тягун у разных причалов имеет неодинаковую интенсивность.
Тягун наблюдается во многих портах мира: Дакаре, Касабланке, Гавре, Бомбее и др., особенно в портах Японии и Новой Зеландии.
В России тягун наиболее ярко выражен в порту Туапсе. Он также отмечается в Батуми, Сочи, Клайпеде, Корсакове и др.
В результате тягуна наблюдаются обрывы швартовых тросов, навалы судов на причальные стенки, повреждения судов и портовых сооружений. Тягун приводит к крупным экономическим ущербам, связанным с простоями портов, повреждениями судов и портовых сооружений.
Борьба с вредными последствиями тягуна ведётся преимущественно путём применения специальной швартовки судов. Значение имеет и заблаговременное предсказание тягуна.
Интенсивный дрейф льда
Дрейф льдов со скоростью не менее 1 км/ч считается интенсивным. Причиной интенсивного дрейфа льдов являются сильные, устойчивые по направлению ветры над дрейфующими ледовыми полями. При интенсивном дрейфе льда увеличиваются деформации в ледовых полях, которые могут достигать разрушительных значений. Такой дрейф сопровождается дроблением ледового поля, образованием торосов.
Рис. 3.14. Арктический танкер но льдах
Интенсивный дрейф льдов представляет опасность для морских нефтяных вышек, морских нефтехранилищ, судоходства в период навигации, людей, находящихся на дрейфующих льдах. Особенно опасным является интенсивный дрейф торошенных льдов.
Интенсивный дрейф льда наблюдается практически во всех арктических морях, в которых в последнее время развивается бурная экономическая деятельность по нефте- и газодобыче. В результате такой деятельности появились специальные морские ледостойкие стационарные платформы (МЛСП), предназначенные для круглогодичной эксплуатации в условиях дрейфующих льдов арктических морей.
Рис. 3.15. Морская ледостойкая стационарная платформа в дрейфующих льдах
Сопутствующие ОЯП: сжатие льда, опасное появление льда, навалы льда, опасность отрыва льда.
— кинетическая энергия льдин и ледового поля в целом;
— разрушительные деформации в ледовом поле.
Особенно опасным интенсивный дрейф льда становится на мелководье, если на дне проложены межпромысловые нефте- и газопроводы. Быстродвижущиеся льдины, содержащие торосы, способны на значительную глубину пропахать дно, повреждая трубопроводы, проложенные на нем, в том числе и заглубленные. Экономические потери от прорыва подводного нефте- или газопровода могут составлять от нескольких миллионов до сотен миллионов долларов США, в зависимости от объекта и места повреждения.
Взаимодействие быстродвижущихся льдин и ледовых полей с плавучими объектами, морскими буровыми сооружениями и подводными сооружениями оказывается сложной технической проблемой. Для защиты от воздействия интенсивного дрейфа льдов используются различные методы.
Арктические суда имеют специальные формы и усиления корпуса. Все суда делятся по ледовым классам, которые означают их способность выдерживать ледовую нагрузку на их корпуса. Морские буровые сооружения содержат силовые защитные ограждения, подводные нефтепроводы заглубляются, береговые сооружения укрепляются.
Источник
Дрейф льда: причины возникновения и меры безопасности
Явление дрейфующих льдов с давних пор и до настоящего времени вызывает интерес у исследователей Арктики и Антарктики. Многочисленные экспедиции производили измерения и вычисления, но самый большой вклад в изучение этого вопроса внес норвежский исследователь Фритьоф Нансен. Он систематизировал полученные данные и вывел некоторые закономерности возникновения дрейфа ледяной массы.
Что такое дрейф льда
Дрейф льда — движение льда в различных направлениях под воздействием ветра и водного течения. Скорость распространения ледяного покрова довольно высокая.
В результате наложения ветров и течений ледяной покров распространяется довольно быстро. В зимний период имеет место меридиональное смещение, так как в это время преобладает северное направление ветра.
Льдины более крупного размера, погруженные в воду, движутся под влиянием течений, а имеющие небольшой размер, находящиеся на поверхности, приводятся в движение посредством воздушного потока. Из-за разной интенсивности и направления образуются полыньи. Это значит, что между плотными скоплениями льда имеются участки его разрежения.
Причины возникновения
Основные причины возникновения дрейфа льда:
- Сильные ветры с устойчивым направлением.
- Воздействие сильных течений.
Процесс дрейфа происходит в направлении ветра. Для Северного полушария — это правостороннее движение, для Южного — левостороннее. Угол отклонения составляет 30-40 градусов.
Движение антициклонического вида охватывает пространство океана, прилежащего к Гренландии, Канадскому Арктическому архипелагу и Аляске, а выносной трансокеанский поток льдов охватывает часть океана между полюсом и Евразией. Например, понадобится два года, чтобы ледяная масса достигла Гренландской акватории из Карского моря, три года из моря Лаптевых.
Профилактика и меры безопасности
Необходимо соблюдать безопасное нахождение судов и добывающих платформ в период быстрого дрейфа. Судно, должно расположиться подальше от береговой линии, в глубине ледяного массива.
В 1914 году был организован специальный Международный ледовый патруль (МЛП), который отслеживает расположение дрейфующих айсбергов.
- Использовать для работы ледоколы.
- Суда должны разрабатываться для определенной территории плавания.
- Строить береговые сооружения в местах, наиболее подходящих для этого.
- Перевозка опасных грузов запрещена.
- В зимний период не ледовые суда должны прекратить работу.
- Без особой необходимости не заходить в район со льдами.
- Выход судов на чистую воду.
Процесс дрейфа льда до сих пор активно изучается. Благодаря созданию дрейфующих станций стало возможным получать информацию о траектории движения льдов.
Источник
Охрана труда
Навалы льда
Навалами льда называются нагромождения льдин на берегах. Они возникают в результате действия так называемых нажимных ветров и приливо-отливных течений на дрейфующие ледовые поля в прибрежной области. В некоторых случаях льды могут надвигаться на берег без образования навалов. Известны случаи такого надвига льдин на берег на расстояние до 100 м без образования навалов.
В природных условиях навалы льда могут распространяться в глубь берега на расстояние в десятки метров. Например, расчеты показывают, что в Охотском море навалы льда могут распространяться в глубь берега на расстояние до 85 м, в зависимости от уклона берега. При этом высота наваленного льда может достигать 10 м. С навалами льда связаны разрушения береговых сооружений.
Поражающий фактор: динамические нагрузки на береговые сооружения.
Опасное появление льда
Опасным появлением льда называется появление ледового поля, непроходимого судами и ледоколами, в период навигации на судовых трассах и в районах промысла. Причинами опасного появления льда являются расположение кромки льдов вблизи судоходных трасс и районов промысла.
Экономические ущербы от этого явления связаны с перерывами судоходства и промысловых работ, повреждениями и гибелью судов.
Опасность отрыва льда
Опасность отрыва льда рассматривается только для мест выхода людей на лед. Отрыв льда от берега возникает в условиях взлома припая при усилении отрывных ветров в течение 7-8 дней. Обычно отрыв льда возникает в условиях весеннего потепления, однако возможен и в зимнее время.
Отрыв льда может привести к выносу людей в открытое море, что потребует проведения специальных спасательных операций. В особо тяжелых случаях возможна гибель унесенных людей.
В России отрывы льда ежегодно приводят к уносу значительного количества людей в открытое море. В некоторых случаях количество унесенных людей измеряется сотнями. Например, в Санкт-Петербурге опасные отрывы льда с выносом десятков людей в Финский залив стали ежегодным явлением. Это обусловлено массовым явлением зимней рыбалки со льда Финского залива, в которой принимают участие тысячи рыболовов-любителей.
В отдельные годы в ходе конкретных отрывов количество унесенных измеряется сотнями. Проведение вынужденных спасательных операций с использованием специальной техники (вертолетов, судов и катеров на воздушной подушке) приводит к значительным экономическим ущербам. Ежегодно в Санкт-Петербурге из-за опасных отрывов льда гибнет несколько человек.
Раннее появление льда
Под данным ОЯП понимается появление льда или припая в ранние сроки, значимо раньше среднемноголетних дат появления льда. Повторяемость данного явления составляет не чаще одного раза в 10 лет. Причиной раннего появления льда является преобладание осенью атмосферных процессов, обостряющих отрицательные аномалии температуры воздуха.
Ущербы от раннего появления льда связаны с досрочным прекращением навигации и промысловых работ, ухудшение условий работы на шельфе по добыче нефти и газа. Раннее появление льда приводит к необходимости применения ледоколов в незапланированные периоды, что может рассматриваться как ущерб из-за сверхнормативных затрат. В условиях раннего появления льда возможно попадание отдельных судов и промышленного оборудования в ледовый плен. В дальнейшем эти объекты могут быть раздавлены льдами из-за сжатия ледовых полей.
Особенно негативным образом для России раннее появление льда сказывается в районах Крайнего Севера, где основная масса грузов, в том числе и топливо на весь год до следующей летней навигации, завозится в короткий период летней навигации, называемый «северным завозом». Для северного завоза необходимо учитывать возможность раннего появления льда при составлении планов завоза огромных масс различных грузов, т.е. за несколько месяцев.
Прогнозирование данного ОЯП с такой заблаговременностью представляет собой труднейшую задачу долгосрочного прогнозирования атмосферных процессов, решение которой на данном этапе не найдено.
Сжатие льда
Под влиянием полей ветра и течений ледовые поля могут испытать нагрузки сжатия. В этих условиях льды перекрывают ледокольные каналы движения судов в период зимней навигации, способны захватить в ледовый плен суда и морские сооружения, вовлечь их в вынужденный ледовый дрейф, а в дальнейшем и раздавить их.
Данное опасное явление наиболее ярко проявляется на акваториях Северного морского пути вдоль северных границ России. В арктических водах из-за сжатия льда погибло множество судов, повреждено значительное количество морских ледостойких платформ. Ущербы от данного явления обусловлены и необходимостью проведения дорогостоящих спасательных работ по вызволению из ледового плена судов, оборудования и людей.
Если сжимаемое поле льда находится у берега, то сопутствующим ОЯП оказываются навалы льда на берег.
Источник
