О СТРУКТУРЕ АЙСБЕРГОВОЙ ОПАСНОСТИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ БАРЕНЦЕВА МОРЯ

Лев Николаевич КАРЛИН, Валерий Михайлович АБРАМОВ, Александр Андреевич ОВСЯННИКОВ (Российский Государственный Гидрометеорологический Университет)

ON ICEBERG HAZARD STRUCTURE IN THE CENTRAL PART OF BARENTS SEA

Lev N. KARLIN, Valery M. ABRAMOV, Alexander A. Ovsyannikov (Russian State Hydrometeorological University)

The following paper is devoted to study of iceberg hazard structure in gas-condensate field areas (SGCF, Ledovoye, Ludlovskoe). Proposed to use iceberg activity for risk-management purpose and given the values to measure it. The clusterization of iceberg data array in SGCF area was made in iceberg activity terms. The recommendation for iceberg detecting system is given.

Излагаются результаты исследований айсберговой активности буферных зонах Штокмановского газоконденсатного месторождения (ШГКМ), которую принято называть окрестностью ШГКМ (ОкШГКМ). Под буферными зонами ШГКМ понимаются охранные географические зоны вокруг ШГКМ, в пределах которых предполагается выполнение некоторых мероприятий по оперативному управлению айсберговыми рисками. Принято считать, что морские буровые системы (МБС) при освоении ШГКМ будут располагаться в так называемом условном центре ШГКМ (УЦ ШГКМ) с координатами 73º 22,5' с. ш. и 43º 30' в. д., вокруг которого будут существовать три буферные зоны:

- окрестность ШГКМ (ОкШГКМ), представляет собой зону неправильной формы, ограниченную окружностью радиусом 350 морских миль от условного центра ШГКМ и береговыми линиями южного побережья Баренцева моря и Новой Земли, попадающими внутрь указанного круга;

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

- район ШГКМ (РаШГКМ), представляет собой криволинейную трапецию, ограниченную широтами 72º 15' с. ш. и 74º 30' с. ш. и долготами 39º в. д. и 48º в. д.;

- акватория ШГКМ (АкШГКМ), ограниченная широтами 72º 45' с. ш. и 73º 30' с. ш. и меридианами 43º 30' в. д. и 45º в. д.

Из определения следует, что ОкШГКМ включает в себя РаШГКМ и АкШГКМ в качестве внутренних буферных зон.

С точки зрения объектовой безопасности МБС айсберговая опасность формируется только теми айсбергами, которые попали в ОкШГКМ вокруг МБС. Условимся считать, что айсберги вне данной буферной зоны опасности для МБС не представляют. Момент вторжения айсбергов в РаШГКМ является точкой перехода айсберговой опасности в айсберговую угрозу для МБС, при наступлении которой должна объявляться айсберговая тревога. С момента вторжения айсбергов в АкШГКМ к ним должны применяться средства инженерной защиты МБС. При выходе из АкШГКМ решение о применении инженерной защиты должно отменяться. Момент выхода айсбергов из РаШГКМ является точкой обратного перехода айсберговой угрозы в айсберговую опасность и объявления отбоя айсберговой тревоги.

Под айсберговой активностью ОкШГКМ в настоящей работе понимается градационная характеристика режима фиксаций айсбергов в ОкШГКМ в пределах календарного года, т. е. выделяются года с малой, нормальной, высокой и аномальной айсберговой активностью.

Для градационного описания айсберговой активности в ОкШГКМ использован аппарат двухмерной кластеризации на основании разделения календарных лет по двум параметрам Э и Д, где Э - количество эпизодов фиксаций айсбергов в ОкШГКМ в пределах календарного года; Д - среднее за год число фиксаций айсбергов за один эпизод наблюдений.

Анализ показал, что за весь период наблюдений 1950-1990 гг. в РаШГКМ зафиксировано всего 122 наблюдения айсбергов в ходе 29 эпизодов, из них всего в одном эпизоде (10 апреля 1987 г.) зафиксирован айсберг в АкШГКМ. Таким образом, соотношение числа эпизодов фиксаций айсбергов Э в рассматриваемых буферных зонах ШГКМ за период 1950-1990 гг описывается пропорцией ЭОкШГКМ : ЭРаШГКМ : ЭАкШГКМ = 498 : 29 : 1. Данное соотношение представляет важную информацию для планирования мероприятий по управлению айсберговыми рисками в буферных зонах ШГКМ. Полученные результаты по исследованию айсберговой активности можно трактовать следующим образом. За 41 год наблюдений в ОкШГКМ зафиксированы 498 эпизодов наблюдений айсбергов, двигавшихся преимущественно группами, при этом 29 раз была бы объявлена айсберговая тревога, 28 раз был бы дан отбой тревоги без применения мер инженерной защиты, и всего один раз потребовалось бы применение инженерной защиты МБС.

Изучение случаев вторжений айсбергов в РаШГКМ показало следующее:

- существует абсолютно безопасный период с августа до декабря, в который вторжения в РаШГКМ не наблюдались никогда за весь период наблюдений с 1950 по 1990 гг. (в реальности этот безопасный период составил от 15 июля по 12 декабря);

- при вторжениях РаШГКМ всегда отделен от мест образования баренцевоморских айсбергов (архипелаги Шпицберген, Земля Франца-Иосифа, Новая Земля) плотными полями дрейфующих льдов протяженностью во многие сотни километров;

- никогда не удается провести разумную траекторию вторжения айсбергов в РаШГКМ от мест их потенциального образования, чтобы эта траектория проходила только по чистой воде;

- вторжения в РаШГКМ происходят преимущественно с северо-запада (38% случаев) и северо-востока (24% случаев), иногда с запада (10% случаев) и востока (6% случаев), очень редко с севера (3% случаев) и никогда с южных направлений.

Выявленные закономерности позволили выдвинуть гипотезу о том, что ледовые поля играют важнейшую роль в распространении айсбергов от мест образования в северной части Баренцева моря, а также и за пределами самого моря, в центральные районы Баренцева моря, где находится ШГКМ. Анализ архивов полей ветра и схем постоянных течений в Баренцевом море показал, что существующая в Баренцевом море система течений образует вокруг РаШГКМ своеобразные защитные экраны и приводит к тому, что в теплый период года (период чистой воды) айсберги не могут достигнуть РаШГКМ при любых гидрометеорологических условиях. Они либо задерживаются в ловушках вблизи мест образования, обусловленных рельефом дна, либо выносятся по чистой воде за пределы Баренцева моря, минуя РаШГКМ. При этом айсберги, образующиеся на архипелаге Земля Франца – Иосифа и Новая Земля выносятся, в конце концов, в Северный Ледовитый океан (СЛО), где практически сразу попадают в поля многолетних льдов, и могут сохраняться длительное время из-за благоприятного фазового режима. Образуются ледовые поля, с вкраплениями айсбергов, которые предлагается в дальнейшем называть ледово-айсберговыми полями (ЛАП). Образование ЛАП происходит на ограниченных акваториях, которые предлагается называть местами генерации ЛАП. Генерация ЛАП осуществляется преимущественно в летне-осенний период, когда между обычными полями морских льдов и местами образования айсбергов имеются незначительные пространства чистой воды, по которым айсберги могут достигать ледовых полей и внедряться в них без заметных процессов деградации. Иной механизм образования ЛАП заключается в вовлечении айсбергов при прохождении морскими льдами мест скоплений айсбергов, например, прибрежных айсберговых ловушек или отмелей. Этот механизм действует в период поздней осени и ранней зимы, когда вторжения льдов из СЛО и Карского моря могут достигать айсберговых ловушек в Баренцевом море. Особый механизм образования ЛАП существует в Карском море, где айсберги, покидая места их образования на Новой Земле в приглубых районах, имеют возможность сразу внедряться в местные ледовые поля, которые впоследствии выносятся либо в СЛО, либо непосредственно в Баренцево море через пространство между Новой Землей и Землей Франца-Иосифа.

Принципиальным моментом является то, что ЛАП способны дрейфовать под действием полей ветра и течений. В зимний период ЛАП способны вторгаться из СЛО и Карского моря в Баренцево море на значительную глубину, проникая в редкие годы за 75º с. ш. Вторгающиеся ЛАП как бы транспортируют айсберги в благоприятных фазовых условиях далеко на юг Баренцева моря, куда по чистой воде они никогда не смогли бы попасть. Вторжения ЛАП происходят через пространства между Шпицбергеном и Землей Франца-Иосифа (район 1) и между Землей Франца-Иосифа и Новой Землей (район 2) Существует ярко выраженная пространственная неоднородность распространения ЛАП в южном направлении, обусловленная рельефом дна Баренцева моря. В районе глубоководных желобов, берущих начало у границ Баренцева моря со СЛО и Карским морем, за счет рельефа дна образуются, как бы, направляющие оси, вдоль которых продвижение ЛАП уже в Баренцевом море в южном и юго-западном направлениях происходит дальше, чем в окружающих их акваториях. Вдоль этих осей и происходит преимущественная транспортировка айсбергов в составе ЛАП. Причем крупные айсберги, обладающие значительной осадков в первые сотни метров, могут проникать в центральную часть Баренцева моря только вдоль этих осей. В районе этих осей образуется направленный ледово-айсберговый поток, который предлагается называть ледово-айсберговым конвейером (ЛАК), способный доставлять айсберги, в том числе и весьма крупные, из мест генерации ЛАП в зоны аккумуляции ЛАП, в том числе и в непосредственной близости от РаШГКМ. На основании анализа архива наблюдений за айсбергами выделено несколько таких зон в пределах 350-мильного расстояния от условного центра ШГКМ, причем две из них, как оказалось, расположены в непосредственной близи от РаШГКМ и являются источниками айсберговой опасности для ШГКМ. Все зоны аккумуляции ЛАП оказались приуроченными к возвышениям рельефа дна (отмели, возвышенности). Одна из них из них располагается к северо-западу от РаШГКМ, в районе юго-восточной окраины Центральной возвышенности, и ее предлагается называть Центральной зоной аккумуляции айсбергов или просто Центральной зоной. Другая такая зона располагается к северо-востоку от РаШГКМ в районе 75 с. ш. у ближайших безымянных возвышенностей рельефа дна и ее предлагается Северо-восточной зоной аккумуляции айсбергов или просто Северо-восточной зоной.

Суммируя изложенное выше, можно сказать, что именно ЛАК является физическим механизмом образования айсберговый опасности в центральной части Баренцева моря. Именно ЛАК обеспечивает доставку в зимнее время айсбергов из районов 1 и 2 в зоны аккумуляции ЛАП. Большая часть ЛАП и содержащихся в них айсбергов поступает зоны аккумуляции ЛАП, находящиеся далеко к западу от ШГКМ, где они уже не представляют опасности для ШГКМ. Гораздо меньшая часть ЛАП доставляется отдельными ветвями ЛАК в Центральную и Северо-восточную зону, где они в зимнее время оказываются в благоприятных фазовых условиях. Попав в указанные зоны аккумуляции айсберги, остаются малоподвижными из-за сковывающего влияния морского льда. Здесь они способны дожидаться благоприятных гидрометеорологических условий для вторжения в РаШГКМ. Эти вторжения происходят уже по чистой воде, после выхода айсбергов из зон аккумуляции ЛАП через кромку ледовых полей. Между поступлениями айсбергов в зоны аккумуляции посредством ЛАК и вторжениями в РаШГКМ по чистой воде могут проходить месяцы. Возможны также и вторжения в РаШГКМ вскоре после поступления ЛАП в зоны аккумуляции вблизи РаШГКМ. Особенно это характерно для ранних проникновений ЛАП в Центральную и Северо-восточную зоны. Понятие раннего проникновения ЛАП тесно связано с понятием начала ледового года в Баренцевом море. В данной работе подразумевается, для единообразия, что новый ледовый года в Баренцевом море начинается 1 ноября, хотя в качестве такой начальной точки могут быть взяты и другие близкие даты. Тогда, как уже было отмечено выше, самое раннее вторжение в РаШГКМ за период 1950-1990 гг. произошло 12 декабря 1989 года из Северо-восточной зоны. Анализ ледовых карт показал, что в этот год аномальной айсберговой активности все зоны аккумуляции ЛАП были заполнены необычайно рано, до отмеченной даты вторжения. Отметим, что ранние вторжения айсбергов в РаШГКМ отмечаются достаточно редко. Если к ним отнести вторжения в январе и феврале, то по годам насчитывается всего два года из десяти (1975 и 1989). Ранние вторжения наблюдались из обеих зон вблизи РаШГКМ.

Обычно процесс выхода айсбергов из ЛАП в зонах аккумуляции интенсифицируется в весенне-летнее время, в период интенсивного таяния южной кромки ЛАП. В это время айсберги выходят из ЛАП преимущественно группами. Исследования показали, что в 80% случаев, если считать по годам, когда наблюдались вторжения в РаШГКМ, вторжения происходили в мае (40%) и июне (40%). При этом наибольшее количество эпизодов вторжений (10 из 29) и количество зафиксированных айсбергов (21 из 122) пришлись на май месяц. Самая поздняя дата (относительно начала ледового года) зафиксирована 15 июля 1968 г., являющегося годом высокой айсберговой активности. Вторжение произошло из Центральной зоны и имело характер касания одиноким айсбергом северной границы РаШГКМ в ее западной трети.

В дальнейшем, по мере таяния, кромка льда отступает на север, уходит за 75º с. ш. и освобождающиеся из ЛАП айсберги уже не могут по чистой воде достигать РаШГКМ из-за особенностей существующих в этом районе постоянных течений. Основную защитную противоайсберговую функцию в данном случае играет Северо-западная ветвь Новоземельского течения. Можно сказать, что в этот период ЛАК перестает достигать плацдармов, удобных для вторжения в РаШГКМ, а Северо-западная ветвь Новоземельского течения начинает активно проявлять свои протвоайсберговые защитные функции. Описанный физический механизм позволяет объяснить все отмеченные выше особенности проявления паттернов вторжения айсбергов в РаШГКМ и может служить основой для прогностических построений в целях управления айсберговыми рисками при освоении и эксплуатации ШГКМ.