книги из ГПНТБ / Смирнов, В. И. Ледовые условия плавания судов в водах Канадско-Аляскинской Арктики

нельзя. В 1968 г. у Аляскинского ледяного массива зафиксирована также аномально благоприятная динамика, в то время как у дру­ гих массивов (за исключением Канадского северного) она была неблагоприятной. В 1967 г. при неблагоприятной динамике всех массивов крайне неблагоприятной у какого-либо массива не наб­ людалось.

В динамике ледяных массивов можно выделить некоторые, не очень четко проявляющиеся особенности. Например, динамика Гренландского северного и Баффинского ледяных массивов в 12 из 13 случаев была синхронной и одного знака (92%), причем в 6 случаях наблюдалась благоприятная динамика и в 6 — небла­ гоприятная. В меньшей степени проявляется синхронная однознач­ ность динамики Баффинского и Гренландского восточного масси­ вов (71%). Динамика одного знака этих массивов отмечалась

ского и Гренландского восточного массивов обусловливается од­ ним и тем же комплексом причин. По-видимому, наибольшее зна­ чение следует придавать характеру выносного дрейфа льдов из Арктического бассейна и, в первую очередь, — Восточно-Гренланд­ скому потоку.

Механизм воздействия Восточно-Гренландского ледяного по­ тока представляется следующим. При его усилении возникает не--

102

благоприятная динамика Гренландского восточного и Гренланд­ ского северного ледяных массивов и увеличение их площади. Так как этот процесс сопровождается усилением Восточно-Гренланд­ ского течения, то происходит усиление Западно-Гренландского и, как следствие, Канадского и Лабрадорского течений, что, в свою очередь, приводит к неблагоприятной динамике Баффинского ле­ дяного массива. Но проявление отдельных элементов этого про­ цесса может быть и асинхронным.

Например, при неблагоприятной динамике Гренландского во­ сточного ледяного массива в весеннее время усиление Западно-

уменьшение, соединение полыней Южная и Северная вода и благо­ приятную динамику Баффинского массива.

Существенное значение может иметь наличие оппозиции, кото­ рая проявляется в различии знака динамики Аляскинского и Баффииского ледяных массивов. Так, в 10 случаях из 14 (71%) при неблагоприятной или благоприятной динамике Аляскинского мас­ сива динамика Баффинского массива была прямо противополож­ ной. Связь деловитости морей Бофорта в августе и Гренландского в июне также имеет обратный знак. Обеспеченность этой связи, при допустимой ошибке ±20% от амплитуды изменения ледови­ тое™ Гренландского моря, составила 73%.

Причину оппозиции в знаке динамики ледяных массивов За­ падного и Центрального районов, с одной стороны, и Восточного и Восточно-Гренландского — с другой, по нашему мнению, следует искать в различиях интенсивности антициклонического дрейфа льдов в Арктическом бассейне и выносного потока в пролив ме­ жду Гренландией и Шпицбергеном. При усилении антициклони­ ческого дрейфа, вызывающего неблагоприятную динамику Аляс­ кинского массива, выносной поток слабеет, что определяет благо­ приятную динамику, в первую очередь, Гренландского восточного ледяного массива. Наоборот, при усилении Восточно-Гренланд­ ского ледяного потока антициклонический дрейф льда в Арктиче­ ском бассейне, по-видимому, ослабевает, что обусловливает благо­ приятную динамику Аляскинского массива. Это подтверждают тесные связи расчетного выноса льдов с площадью Аляскинского массива.

Об ослаблениях и активизации Восточно-Гренландского ледя­ ного потока можно судить по расчетным данным Н . А. Волкова и 3. М. Гудковича [6, 7], а об изменчивости интенсивности антици­

можно, что усиление или ослабление антициклонического дрейфа льда происходит не на отдельных небольших участках, а в целом у восточной или западной его ветвей.

При южном направлении восточной ветви антициклонического дрейфа основной заток льда направлен через северо-западные про­ ливы и пролив Мак-Клюр в Центральный район. При неблагопри­

103

ятной динамике Канадского северного массива у Аляскинского массива может наблюдаться даже благоприятная динамика за счет термических и других причин. При юго-западном направле­ нии восточной ветви антициклонического дрейфа неблагоприятная динамика в первую очередь будет характерна для Аляскинского массива. У Канадского северного массива за счет термических и других причин в это время может быть благоприятная динамика.

В конечном итоге знак динамики массива в навигационный пе­ риод в каждом из районов складывается под воздействием факто­ ров, вызывающих различную интенсивность антициклонического

Рис. 24. Изменение площадей ледяных массивов: Аляскинского в июле (/) и августе (2), Баффинского в июне (3), июле (4) и августе (5).

дрейфа и выносного потока. Для формирования знака динамики массивов в Западном и Центральном районах основное значение имеет интенсивность и направление западной ветви антициклони­ ческого дрейфа, а в Восточном и Восточно-Гренландском — эти же

нии можно считать приемлемыми. Так, у Аляскинского и Баффинского ледяных массивов, для которых спланиметрированы пло­

104

Г Л А В А III

Л ЕД О В О -Н А В И ГА Ц И О Н Н А Я ХАРАКТЕРИ СТИ КА СЕВ ЕР О -ЗА П А Д Н О ГО М О РСК О ГО ПУТИ

В настоящее время на основании данных о ледовых условиях можно рассчитать сроки начала и окончания ледовых плаваний судов, затраты судового времени на переходы по участкам Севе­ ро-Западного морского пути, средние эксплуатационные чистые ледовые скорости и другие навигационные характеристики. Такие возможности не исключались и ранее, но для большинства харак­ теристик носили качественный характер. И только в последнее де­ сятилетие появилось несколько способов расчета, дающих возмож­ ность определить не только сроки начала и окончания движения судов, но и их средние скорости. Перспективным в этом отноше­ нии оказался способ, предложенный и внедряемый в Арктическом и антарктическом институте П . А. Гордиенко, А. Я. Бузуевым, В. Ф. Дубовцевым, В. И. Смирновым, Г. Н. Сергеевым, Н . А. Чур­ киной, А. А. Романовым и др. [13]. Его суть заключается в выяв­ лении степени влияния основных параметров состояния льда на скорость движения современных ледоколов и судов ледового класса. Полученные зависимости позволят по фактическим или прогнозируемым ледовым условиям рассчитать скорости движе­ ния судов и затраты времени на переходы, определить сроки на­ чала и окончания плаваний по различным вариантам маршрутов и выявить наиболее оптимальный путь движения.

Объективные данные о средних многолетних и экстремальных сроках начала и окончания ледовой навигации, затратах времени движения судов во льдах и средних эксплуатационных чистых ле­ довых скоростях судов будут способствовать планированию, выяв­ лению мест и периодов возможных ледовых затруднений. Это поз­ волит путем сопоставлений произвести типизацию ледовых условий на трассах. Кроме того, появится возможность установить реаль­ ные сочетания основных параметров ледяного покрова на участ­ ках трасс, наиболее лимитирующих продвижение судов, выявить их повторяемость и изменчивость во времени и пространстве.

Эти данные имеют научно-оперативное значение. В первую оче­ редь они могут быть использованы при разработке методов прог-

106

позирования сроков ледовых плаваний судов или так называемых навигационных рекомендаций. Ценность таких характеристик за­ ключается в том, что они имеют численное значение, в связи с чем все расчетные операции могут быть осуществлены на ЭВМ .

Методические принципы обработки материалов

Одна из основных навигационных характеристик той или иной трассы — это сроки начала и окончания плаваний судов. Еще недавно критерии установления сроков начала и окончания про­ водки судов ледоколами весной предусматривали определенную протяженность дрейфующего льда принятой сплоченности (в за­ висимости от возраста и разрушенности), а осенью — определен­ ную толщину молодого льда сплоченностью 9— 10 баллов в зави­ симости от количества остаточного льда, спаянного молодым. При введении этих критериев еще использовались ледоколы типов «Си­ бирь» и «Капитан Белоусов», близкие по мощности. В американ­ ской практике начало ледокольной проводки судов приурочива­ ется к дате достижения льдом сплоченности более 1 балла, а окон­ чание— к дате достижения сплоченности 8 баллов. Дата достижения льдом сплоченности 1 балл и менее принимается как срок начала безледоколы-юго плавания судов [120] К

Такие критерии для современных мощных ледоколов, способ­ ных не только самостоятельно продвигаться в сплошном льду (припай, лед сплоченностью 10 баллов в виде больших полей, от­ дельные очень крупные поля), но и заниматься проводкой судов, явно непригодны. По-видимому, более приемлемой в качестве кри­ терия сроков начала и окончания навигации может быть опти­ мальная эксплуатационная чистая ледовая скорость одиночного

движения судна на данном участке трассы, при расчете которой исключаются затраты судового времени из-за негидрометеорологи­ ческих и ледовых причин.

Расчет возможных скоростей движения судов на основании све­ дений о состоянии льда можно осуществить несколькими путями. И . С. Песчанский [30] ввел понятие потенциальной сопротивляемо­ сти ледяного покрова, представляющей собой произведение сред­ невзвешенных значений толщины льда (см) на предел его проч­ ности при изгибе (кг/см2). При определенных критических значе­ ниях потенциальной сопротивляемости, характеризующей качество льда по всей его толщине, принималось, что ледокол данного типа может осуществлять непрерывное движение в данных сплошных льдах. В последующем были даны рекомендации для расчета по­ тенциальной сопротивляемости по наблюдениям за ледяным по-

1 По-видимому, это объясняется тем, что ледовые плавания в водах зару­ бежной Арктики осуществляют преимущественно суда, не имеющие ледовых под­ креплений [47].

107

кровом с борта самолета или с судна [45]. Но такой способ рас­ чета сроков начала и окончания навигации не нашел широкого применения из-за трудности определений средневзвешенных зна­ чений предела прочности при изгибе и других причин.

Длительное время применялся метод, основанный на результа­ тах модельных испытаний. Ю . А. Шиманским, В. И . Каштеляном и А. Я. Рывлиным [17] были получены полуэмпирические зависи­ мости ледового сопротивления сплошного и битого льда движе­ нию ледокола. Преобразование этих зависимостей В. И . Смирно­

собы расчета сроков начала и окончания навигации. Но их ис­ пользование связано с большими трудностями при определении таких параметров, как предел прочности льда при изгибе и раз­ мер льдин. Кроме того, встречались серьезные затруднения из-за отсутствия универсальной зависимости.

Наиболее действенным является метод, основанный на зависи­ мостях скорости движения ледокола от состояния льда. При этом учитываются такие его характеристики как сплоченность, тол­ щина, мощность, торосистость, разрушенность, степень сжатия, а также число судов в караване. Данный метод и принят нами, поскольку перечисленные характеристики льда отражают особен­ ности его физического состояния, определяющего сопротивление ледяного покрова движению судна.

Важной составной частью этого метода является понятие о ле­ довых скоростях движения судов. П. А. Гордиенко, Г. Н . Сергеев и А. Я- Бузуев [13] выделяют четыре основных вида ледовых ско­ ростей: 1) мгновенную, которую имеет судно в однородных льдах на отрезке пути, соизмеримом с длиной его корпуса; 2) техниче­ скую чистую — максимально возможную, обеспечивающую безопас­ ность судна при движении в однородном ледяном покрове протя­ женностью более 1 мили; 3) эксплуатационную чистую; 4) эксплу­ атационную валовую — среднюю скорость на тарифном участке с учетом всех затрат времени.

Чаще всего в дальнейшем придется оперировать технической и эксплуатационной чистыми ледовыми скоростями. Техническая ле­ довая скорость закладывается в зависимость скорости движения судна от характеристик ледяного покрова, с помощью которой рассчитываются общие затраты времени его движения на данном участке трассы. Полученная величина может служить показателем трудности ледового плавания. Но более универсальной характери­ стикой является эксплуатационная чистая ледовая скорость.

Можно было бы воспользоваться единым показателем условий плавания во льдах, который представляет собой отношение сум­ марных затрат времени при ледовом плавании и при плавании только по чистой воде на данном участке трассы. Этот единый по­ казатель введен П . А. Гордиенко и др. [13] и назван коэффициен­ том трудности ледового плавания КтДля каждого типа ледоко­ лов и судов ледового плавания характерны свои значения КтВе-

108

личины Кт, полученные для одного типа ледоколов, можно использовать в качестве объективного показателя трудности ледо? вого плавания на данном участке трассы или на участках трассы, сопоставимых с ним по протяженности. Этот критерий, так же как и введенные ледовые скорости движения судов, надо полагать, бу­ дут использованы при решении широкого круга задач, связанных

ссудоходством во льдах.

Внастоящей работе для ледово-навигационной характеристики Северо-Западного морского пути мы ограничились использова­

нием только двух видов ледовых скоростей: технической и эксплу­ атационной чистой. При этом были использованы основные зави­ симости, полученные в результате статистической обработки массовых наблюдений за скоростью движения судов, толщиной, сплоченностью, торосистостью, разрушенностью и возрастом льда, формами и размерами льдин, которые, как установлено, наиболее существенно влияют на скорость движения судов. Методической основой обработки наблюдений за скоростью движения судов и характеристик льда был отбор таких данных, в которых постоян­ ному значению какого-либо одного или двух параметров соответст­ вовали различные последовательно изменяющиеся значения дру­ гих параметров. Полученные зависимости, по данным П. А. Горди­ енко и др. [13], приведены в табл. 38.

Таблица 38

Зависимости технической ледовой скорости движения судов от изменения параметров льда

Полученные зависимости технических ледовых скоростей дви­ жения ледоколов при проводке судов в сплошных и дрейфующих

109

льдах от их параметров, по данным В. И . Каштеляна и А. Я. Рывлина [17, 18], приведены на рис. 25.

Зависимость для ледоколов типа «Уинд» получена по результа­ там их эксплуатации на трассах Северного морского пути в 1943—

Единичные сведения, обобщенные

Рис. 26. Зависимость технической скорости движения ледоколов типа «Уинд» (в узлах) от сплоченности однолетнего {1) и двухлетнего (2) льда при тороснстостн 3 балла (3)

в период таяния.

в первой главе, позволили сопоставить фактические и расчетные значения толщины льда и установить возможность определения

ПО

толщины однолетнего льда в тех районах, для которых имелись данные о температуре воздуха.

Ранее отмечалось почти полное отсутствие данных о границах распространения припая в Центральном районе. Если движение судов в дрейфующих льдах при определенных условиях осущест­ вляется без помощи ледоколов, то в арктическом припае без ле­

интересовали границы припая в сроки, близкие к началу плава­ ния судов, наступающему в Центральном районе после взлома припая, то это вызывало трудности только в единичных случаях.

Конечно, определять границы и состояние припая-— нелегкая задача, особенно в таком сложном районе, как Центральный, с его огромным количеством проливов, заливов, фьордов, различных по конфигурации, глубине и течениям. Но решение этой задачи очень важно для оценки сроков навигации, особенно теперь, учитывая увеличение типов и числа ледоколов и ледово-транспортных судов.

По-видимому, применяемая в настоящее время в СШ А и К а­ наде лазерная аппаратура для наблюдений с самолета за рель­ ефом верхней поверхности льда при достаточно квалифицирован­ ной дешифровке данных позволит в сочетании с другими инстру­ ментальными методами наблюдений и с результатами визуальных наблюдений эту задачу решить.

Учет торосистости льдов на Северо-Западном морском пути затруднителен по нескольким причинам. Оценка этого параметра при ледовой авиаразведке в Канаде и СШ А проводится по мето­ дике, отличающейся от принятой в С С С Р . Но эта трудность ока­ залась легко преодолимой. Был найден простой, хотя и вынуж­ денный способ пересчета по площади, занятой различными то­ росами. Если количественная оценка отсутствовала, а было только указание на то, что торосов много или, наоборот, мало, то в пер­ вом случае считалось, что торосистость составляет 3—4 балла, во втором, — 1—2 балла. Если указывалось, что торосы наблюда­ лись, но количество их не давалось, — принималось среднее много­ летнее значение торосистости.

Большие трудности вызывал учет разрушенности льда. Мето­

нову которого положены площади, занятые снежницами, прота­ линами и промоинами, сделан с возможными ошибками до ±0,5 балла. Методика наблюдений за торосистостыо и особенно за раз­

ность наблюдений и система обозначений несколько раз изменя­ лись. После каждого из таких изменений пытались найти пути

и, особенно, о разрушенности льда.

111