2.3.4.1 Суда

Суда, которые предполагается использовать для геофизических работ, отвечают требованиям Морского регистра и Международным конвенциям. В приложениях представлены международные сертификаты на суда, подтверждающие прохождение регистра, а также более подробная их характеристика.

В соответствии с Международным Свидетельством о Предотвращении Загрязнения Нефтью, на основании положений Международной Конвенции по Предотвращению Загрязнения Моря Судами, 1973 г., усовершенствованной Протоколом от 1978 года по тому же предмету (Конвенции) и дополненной резолюцией МЕРС. 39(29) были досмотрены в соответствии с положением Конвенции. Проверка показала, что суда являются во всех отношениях удовлетворительным и отвечает требованиям Конвенции:

• Статус судов: суда является «новыми» (Постановление 1);

• Суда снабжены отсеками для хранения нефтяных остатков (Правило 17 Конвенции);

• На судах имеется стандартное сливное соединение (Правило 19 Конвенции);

• Суда имеет чрезвычайный план на случай аварийных разливов нефтепродуктов (Правило 26 Конвенции).

• В соответствии с требованиями Конвенции используемые суда проходят ежегодные и промежуточные осмотры, что подтверждается соответствующими записями.

В целях предотвращения загрязнения моря на вышеупомянутых судах производятся мероприятия по сбору и утилизации в установленном законодательством порядке всех видов образующихся отходов:

• Нефтесодержащие льяльные, хоз.фекальные воды собираются на судно обеспечения в специально оборудованные танки и в портах захода сдаются на пункты сдачи льяльных вод (СЛВ) и отходов. Отработанные нефтепродукты сливаются в специальные танки и также сдаются в портах захода по договору со специализированными организациями, имеющими соответствующую лицензию.

• Пищевые отходы собираются в специальные контейнеры, и, по мере необходимости, передаются на судно сопровождения для последующей сдачи специализированным организациям на берег в порту захода.

• Твердые бытовые отходы складируются в специальные мешки (контейнеры) и, по мере необходимости, передаются на судно сопровождения для последующей сдачи на берег в порту захода.

• Мероприятия по утилизации отходов производятся в соответствии с требованиями конвенции MARPOL-73/78.

3. Природные условия

3.1 Общие сведения

Акватория Хатангского залива в геологическом отношении является структурно-тектоническим элементом Хатангско-Вилюйской нефтегазоносной провинции, которая занимает северную и восточную окраины Сибирской платформы, совпадая с обрамляющими платформу Енисей-Хатангским, Лено-Анабарским и Предверхоянским прогибами.

К Енисей-Хатангскому прогибу приурочена одноименная нефтегазоносная область. Северо-восточной границей является Анабаро-Хатангская седловина (с Журавлиным поднятием), разделяющая Лено-Анабарский мегапрогиб и Енисей-Хатангский региональный прогиб. Западная граница нефтегазоносной области не столь определена. Есть предположения, что она замыкается на западном берегу Енисейского залива. По другим данным прогиб и соответствующая ему нефтегазоносная область оканчиваются на правом берегу (восточном) залива, а территория, примыкающая к левому берегу Енисейского залива, включая Гыданский полуостров, относится к Пур-Тазовской нефтегазоносной области Западно-Сибирской провинции. Таким образом, Енисейский залив располагается, возможно, в зоне сочленения разных нефтегазоносных областей и провинций.

Акватория Хатангского залива расположена в пределах Белогоро-Тягинского нефтегазоносного района (по палеозойским отложениям) Лено-Анабарской нефтегазоносной области, соответствующей одноименному прогибу.

Границей, разделяющей Лено-Анабарский и Енисей-Хатангский прогибы, является зона разломов фундамента (Тайсыро-Кокуйский и Оленекско-Анабарский разломы) и соответствующая им в чехле Анабаро-Хатангская седловина. Эта граница разделяет территории с различным режимом развития, геологического строения и перспективами нефтегазоносности.

По юго-восточному берегу Хатангского залива проводится граница между Лено-Анабарской (на севере) и Анабарской (на юге) нефтегазоносными областями. Учитывая относительно слабую изученность территории, нельзя исключить вероятность уточнения проведения этой границы в пределах акватории залива.

Хатангский залив располагается в пределах Белогоро-Тигянского нефтегазоносного района Лено-Анабарской нефтегазоносной области.

В северной части залива, вероятно, прослеживается Киряко-Тасский, возможно, нефтегазоносный район Лено-Анабарской области.

В северной центральной части Евразийского материка в воды Северного Ледовитого океана наклоненным к северо-востоку клином вдается полуостров Таймыр протяженностью от 80º до 115º восточной долготы. Северная оконечность его – мыс Челюскин – достигает 78º северной широты.

В центральной части полуострова располагается горный хребет Бырранга с высотами от 400 м до 1146 м (г. Ледниковая на северо-востоке полуострова).

В южной части полуострова располагается Северо-Сибирская низменность. Понижение рельефа отмечается и в сторону океана.

Западным ограничением полуострова является Енисейский залив, располагающийся по долготе между меридианами 77º и 84º восточной долготы, по широте от 70º до 74º параллели северной широты.

Восточным ограничением полуострова является Хатангский залив, располагающийся по долготе между меридианами 106º и 115º восточной долготы, а по широте от 73º параллели до 76º параллели северной широты.

Расстояние между заливами по прямой по суше более 800 км, морским путем через пролив Вилькицкого - более 1700 км.

Хатангский залив длиной порядка 200 км, шириной до 70 км расположен в суровых природно-климатических условиях. Залив бывает свободен ото льда не более 2 месяцев. Осложняющим фактором проведения работ в Хатангском заливе является сложность проводки судов через пролив Вилькицкого, который зачастую в течение всего лета бывает, забит плавучими льдами. При этом необходимо отметить, что климатические условия восточного района (Хатангский залив) более суровые, нежели западного района (Енисейский залив).

Рис. 3. 1. Глубины в Хатангском заливе моря Лаптевых в районе работ

3.2 Особые физико-географические явления

К таким явлениям относятся полярные дни и ночи, которые связаны с географическим положением севернее Полярного круга.

Повышенная рефракция несколько увеличивает продолжительность дня, а медленное изменение снижения Солнца над горизонтом в высоких широтах удлиняет сумерки [Лоция, 1997].

3.3. Используемые гидрометеорологические материалы

Гидрометеорологические условия Хатангского залива моря Лаптевых описываются на основании материалов наблюдений и расчетов [Гидрометеорологические условия, 1986].

Использованы материалы наблюдений гидрометеорологических станций, расположенных на по­бережье и островах, и данные судовых наблюде­ний в открытом море. По отечественным станциям использованы материалы наблюдений за период с 1936 по 1994 г., по зарубежным - с 1949 по 1994 г. Использованы судовые материалы наблюдений за период, с 1950 по 1994 г [Atlas, 1995; Регистр, 1974; Режим, 1996; Справочник, 1966-1969; Кошинский, 1982].

3.4. Климат

Суровость климата моря Лаптевых опреде­ляется главным образом его высокоширотным по­ложением (71-81° с.ш.) к северу от материка и особенностями циркуляции атмосферного воздуха в этом районе [Гидрометеорологические условия, 1986]. Благодаря тому, что море расположено севернее полярного круга, здесь наб­людается полярная ночь, длительность которой возрастает от 70-80 дней в южной части моря до 100-120 дней - в северной. Полярный день за счет рефракции примерно на 16 суток больше, чем полярная ночь. В период полярного дня наиболь­шая высота солнца не превышает 40-42° на юге моря и 32° на широте северной оконечности Север­ной Земли.

Продолжительность солнечного сияния в сумме за год составляет в северной части моря около 1100 ч, увеличиваясь в прибрежных районах до 1200-1250 ч. Наиболее солнечным меся­цем является апрель (250-300, на севере до 350 ч за месяц), тогда как в июле-августе в связи с большой повторяемостью туманов и значи­тельной облачностью продолжительность солнеч­ного сияния почти втрое меньше (100-150 ч за месяц).

Годовой приток суммарной солнечной радиации на поверхность моря Лаптевых составляет 2700-2900 МДж/м², причем около 70% приходится на долю рассеянной радиации. Максимальное поступление солнечной радиации отмечается в мае-июне (45-50% от годовой суммы). Однако из-за боль­шой отражательной способности снега и льда около половины поступающей на подстилающую поверх­ность солнечной радиации отражается обратно в атмосферу и лишь 1000-1400 МДж/м² год поглощается ею (в северной части акватории не бо­лее 800 МДж/м² в год). При этом, если наибольшее поступление радиации отмечается в мае-июне, то максимальные значения поглощенной радиации ха­рактерны для июля, когда полностью стаивает снежный покров.

Радиационный баланс подстилающей поверхно­сти, представляющий собой разность между погло­щенной солнечной радиацией и эффективным излу­чением, большую часть года (с сентября-октября по апрель) является отрицательным, достигая -100 МДж/м² в центральные зимние месяцы. Од­нако в целом за год радиационный баланс положительный. В северо-­восточной части моря близок к нулю, а в южной части - превышает 400 МДж/м² в год. В среднем для всей акватории радиационный баланс составляет 120-170 МДж/м² в год. Летом (июль) его ве­личина достигает 300-400 МДж/м² в месяц [Гидрометеорологические условия, 1986].

Радиационный режим подстилающей поверхно­сти является одним из основных факторов форми­рования климата моря Лаптевых. Не менее важ­ную роль играют циркуляция атмосферы и харак­тер подстилающей поверхности. Атмосферная цир­куляция в этом районе имеет ярко выраженный сезонный характер. В зимний период она определяется воздействием двух центров действия атмо­сферы - исландского минимума и азиатского мак­симума. С октября по март большая часть аква­тории моря находится под воздействием ложбины исландского минимума, тогда как барический ре­жим его юго-восточной части определяет отрог мощного сибирского максимума. Такое распреде­ление атмосферного давления способствует разви­тию зимнего муссона, выражающегося в преоб­ладании воздушных потоков с материка на море. Вдоль ложбины с запада 2-3 раза в месяц выхо­дят циклоны, как правило, атлантического проис­хождения. Они несколько смягчают климат моря, и средняя температура над ним в зимние месяцы на 1-2° выше, чем над материком и более север­ными районами.

В апреле происходит перестройка циркуляции атмосферы, и в мае место Сибирского антициклона занимает неглубокая депрессия, а над морем Лап­тевых вместо ложбины располагается область повышенного давления. Барические градиенты умень­шаются, направлены уже в сторону материка и благоприятствуют развитию летнего муссона. В летние месяцы, благодаря соседству прогретого материка и холодного моря, возрастают термиче­ские контрасты и усиливается циклоничность. Среднее число циклонов, проходящих над морем, возрастает в июле-августе до 3-4 в западной и 4-5 - в восточной части моря. С прохождением циклонов связаны резкие колебания температуры и атмосферного давления, усиление ветров, увели­чение облачности и выпадение осадков.

В летние месяцы существенное влияние на климат моря Лаптевых оказывают морские тече­ния: холодное Восточно-Таймырское, идущее с се­вера на юг вдоль восточного побережья п-ова Тай­мыр, и теплое Ленское в восточной части моря, обусловленное стоком р. Лены и направленное на север и северо-восток. В результате в западной ча­сти моря Лаптевых лето холоднее и отличается более частыми туманами и значительной облач­ностью по сравнению с другими районами. Наибо­лее благоприятные погодные условия в навигаци­онный период складываются в южной части моря под воздействием прогретого материка и теплого Ленского течения. Зимой непосредственное воздей­ствие течений на климат минимально.

Большую часть года море Лаптевых покрыто сплошным ледяным и снежным покровом, который нивелирует различия влияния подстилающей поверхности на климат. В конце июня, в начале июля под воздействием интенсивного притока солнечной радиации и выноса теплых вод Леной и Яной начи­нается разрушение льдов в южной части моря. К началу сентября все побережье, включая Ново­сибирские острова, и большая часть акватории освобождаются ото льда, но уже в октябре все море вновь сковано льдами. Положение кромки льдов оказывает большое влияние на погодные условия летних месяцев. С кромкой льдов связаны резкие контрасты поглощенном радиации и температуры воздуха, к ней приурочена наибольшая повторяемость туманов. В зимние месяцы лед служит регулятором теплообмена между морем и атмосферой: происходит медленная отдача накопленного за лето и принесенного [течениями тепла, благодаря чему температурные условия над акваторией моря Лаптевых несколько мягче, чем над материком и Арктическим бассейном.

Влияние орографии сказывается больше всего на ветровом и термическом режиме. Под воздейст­вием возвышенных берегов морей, проливов, хребтов и т. д. происходит значительное склонение направления воздушных потоков. Нередко отмечается искажение ветровою режима на полярных станциях, окруженных холмами, строениями. В вогнутых формах рельефа, закрытых долинах скорости ветра обычно понижаются, а суточные и годовые амплитуды температуры воздуха возрастают.

В целом климат моря Лаптевых отличается очень холодной зимой со сравнительно редкими штормами, но частыми метелями, высокой относительной влажностью воздуха, небольшой облачностью. Лето холодное, сырое, пасмурное, с частыми туманами.

Ветер. Ветровой режим Хатангского залива моря Лаптевых определяется сезонными особенностями расположения барических полей и связанными с ними горизонтальными градиентами давления. Зимой, когда над Сибирью господствyeт обширная и устойчивая область высокого давления при пониженном фоне давления над морем Лаптевых, преобладают воздушные потоки, направленные с материка на море. Летом характер барического поля меняется на противоположный. Воздушные потоки чаще направлены с моря на сушу, причем они имеют значительную восточную составляющую, особенно в период августа [Гидрометеорологические условия, 1986].

В переходные сезоны устойчивость потоков уменьшается, причем в сентябре они уже отражают черты зимних процессов.

Преобладание потоков не является абсолютным, степень их устойчивости за­висит от циркуляционных процессов, а в прибрежных районах - от орографии, ориентации береговой линии и горных образований и т. д. Во многих районах, в частности, вдоль восточного побережья Таймырского полуострова, у берегов Северной Земли, нередки устойчивые ветровые потоки, на­правленные вдоль береговой полосы. Горизонтальное отклонение воздушных потоков от градиентных наблюдается в узких проливах (Б. Вилькицкою, Дм. Лаптева). В заливах, долинах рек, где ветры, обусловленные барическим полем, имеют тенденцию дуть вдоль пролива, долины, причем нередко преобладают ветры противоположных на­правлений.

Из-за влияния местных условии преобладающее направление ветра не всегда совпадает с направлением преобладающих потоков. Более устойчивы потоки в зимнее полу­годие, когда повторяемость преобладающих ветров составляет обычно 25-30%. При этом на всех станциях (за исключением мыса Кигилях и пр. Санникова) в январе преобладают ветры юж­ных румбов. Максимальная повторяемость преоб­ладающего ветра (52%) отмечена в январе в Тикси и связана с местными орографическими условиями. На соседней станции Myocтax, свобод­ной от возмущающих влияний, повторяемость преобладающего юго-западного ветра вдвое меньше (24%).

В летние месяцы муссонная смена ветров про­является в преобладании ветров северо-восточных и восточных, румбов, которое, однако, не столь резко выражено (от 17 до 30%). На некоторых станциях (о. Малый Таймыр, Андрея, о. Котельный) такую же, а иногда и большую повторяемость имеют ветры других румбов. Особенно неустойчи­вый характер имеет ветровой режим в западной и центральной частях моря Лаптевых. На южном побережье моря в июле-августе возможно слабое развитие бризовой циркуляции.

Данные о направлении ветра на станциях, рас­положенных па открытом, низком и ровном по­бережье характерны и для открытой части моря на расстоянии до 200-300 км. При этом имеется тенденция к отклонению ветра над морем влево до одного румба по отношению к направлению ветра на берегу. Мало репрезентативны по вeтру станции о. Малый Таймыр, Тикси, пр. Санникова, и их данные можно распространить только на район, непосредственно примыкающий к станции.

Средине скорости ветра над акваторией моря Лаптевых от сезона к сезону меняются незначительно (рис 3.2), и годовая амплитуда обычно не превышает 1-2 м/с. Над восточной частью моря наибольшие скорости ветра обычно отмечаются летом, что объ­ясняется циркуляционными особенностями этого района - оживлением циклонической деятельности в теплое время года на фоне её ослабления зимой. Над остальными районами моря максимум отме­чается зимой (Тикси, Андрея) или в переходные сезоны.

Для оценки ветрового режима акватории Хатангского залива моря Лаптевых использованы результаты регулярных наблюдений, осуществляемых гидрометеослужбой на прибрежных и островных, ближайших к району работ станциях, данные попутных судовых наблюдений и данные, опубликованные в различных изданиях (в основном в [Проект «Моря». Море Лаптевых, 2003; Кошинский, 1982; Регистр СССР, 1974; Atlas of Surface, 1995]).

Ветры в районе работ определяются взаимодействием нескольких факторов. В основном наблюдаются ветры, обусловленные сезонным распределением атмосферного давления. По всему району большое влияние на режим ветров оказывает рельеф суши (см. Приложение «Средние скорости приповерхностного ветра по месяцам» и рис 3.2 за июль).

Рис. 3.2. Средние скорости приповерхностного ветра (м/с) за июль.

Для пространственного распределения средних скоростей ветра в течение всего года ха­рактерны повышенные величины скоростей в цен­тральной части моря Лаптевых (около 6 м/с, а в сентябре более 7 м/с) и пониженные - над материком и северо-восточной частью моря, где они, как правило, не превышают 5 м/с. На рас­пределении скорости ветра в значительной степени сказывается также искажающее влияние рельефа, благодаря которому во все сезоны отмечается уси­ление ветра в проливах Б. Вилькицкого, Дм. Лаптева и Санникова, в Хатангском заливе.

Скорость ветра в большой степени зависит от его направления. Средние скорости ветра разных направлений могут различаться в 2-3 раза, осо­бенно зимой. В западной части моря са­мыми сильными являются обычно ветры западных румбов, их скорость в полтора раза превышают средние скорости ветра [Кошинский, 1982]. В районе Новосибирских островов большие скорости отмечаются при ветрах всех направлений, за исключением северного.

Большой практический интерес представляют данные о повторяемости штормовых (>15 м/с) и слабых (<5 м/с) ветров. Число дней со штор­мом на побережье моря Лаптевых составляет 40 - 50 за год, в открытом море - значительно меньше. Чаще всего штормы отмечаются в холодную поло­вину года (3-4 дня в месяц в открытом море и 4-8 дней на прибрежных станциях), и лишь на востоке (о. Котельный) они равновероятны во все сезоны. В узких проливах и заливах, вблизи воз­вышенных берегов число дней со штормом воз­растает. Летом число дней со штормом умень­шается до 1-2, а в некоторых районах отмечайся не каждый год. В отдельные годы число дней со штормом может отклоняться от среднего многолет­него в 1,5-2 раза.

Число дней со штормом не характеризует пол­ностью их режим. Из-за сравнительно небольшой продолжительности штормов их суммарная повторяемость в течение года в открытой части моря Лаптевых обычно не превышает 1-2 % и лишь в осенне-зимний период в районе пролива Б. Виль­кицкого может достигать 5%. Наиболее штормо­выми являются западные и юго-западные ветры, а в проливах Дм. Лаптева и Санникова-восточ­ные и северо-восточные [Кошинский, 1982].

Местные ветры фенового типа нередко наблю­даются в бухте Тикси при высоком давлении над сушей и низком над морем. При этом образуется мощный поток, направленный со склонов гор в до­лину р. Сого. Скорость ветра при фене сравни­тельно невелика (10-14 м/с). Этот ветер сопро­вождается повышением температуры и уменьшением относительной влажности. Радиус действия фена не превышает 25-30 миль, а длительность его - не более суток.

Наибольшие скорости ветров в юго-западной части моря могут достигать 38-40 м/с (скорости выше 40 м/с по флюгеру измерить невозможно) зимой и в переходные сезоны и 24-28 м/с летом. В восточной части моря максимальные скорости не превышают во все сезоны 34 м/с.

В сред­нем за год в 40-50 % всех случаев непрерывная продолжительность ветра разных направления и силы не превышает 6 ч и лишь в единичных слу­чаях может превышать 3 суток. Например, дли­тельность штормовых ветров (>15 м/с) одного направления на станции Остров Котельный никогда не превышает 3 суток. Штормы такой длительно­сти наблюдаются раз в 50 лет восточное пролива Б. Вилькицкого и примерно раз в 5 лет в районе Тикси. Столь же продолжительные (3 суток и бо­лее) сильные ветры (10 м/с) отмечаются значительно чаще. Непрерывная продолжительность вет­ров силой 20 м/с и более практически никогда не превышает суток. Аналогичный характер имеет распределение сильных ветров и в отдельные месяцы года. Зимой повышается повторяемость силь­ных ветров одного направления длительностью 12-24 ч. При прохождении активных барических образований направ­ление ветра может меняться на несколько румбов без существенного изменения скорости.

Для моря Лаптевых характерна высокая по­вторяемость слабых ветров (<5 м/с) в течение всего года. Наибольшая повторяемость ха­рактерна для зимы и весны, когда она повсеместно превышает 50%, а в прибрежных районах юго-восточной части моря и на северо-востоке его - 70%. В летне-осенний период повторяемость слабых ветров заметно уменьшается, в сен­тябре на большей части акватории она превы­шает 40% [Кошинский, 1982].

Повторяемость штилей в большой степени зави­сит от защищенности станций. В годовом ходе они имеют четко выраженный зимний максимум, когда повторяемость штилей составляет 12-16% в вос­точной части моря и 7-10% в западной. Реже всего штили отмечаются летом и осенью (2-6%). Большая повторяемость штилей в Тикси и на о. Преображения связана с местными орографическими особенностями. Над открытым морем повторяемость штилей несколько меньше, чем на островных и прибрежных станциях.

3.5. Температура воздуха

Своеобразие режима температуры воздуха над морем Лаптевых определяется континентальностью климата этого района, связанной с удаленностью моря от исландского и алеутского минимумов и домини­рующим воздействием сибирского антициклона в зимний период [Гидрометеорологические условия, 1986]. В результате здесь отмечаются рекордные для Мирового океана величины годовых колебаний среднемесячных температур воздуха, достигающие 40-42°С в южной части моря и 30°С в северной. Наиболее однородные температурные условия, в отличие от других морей, отмечаются не летом, а зимой, когда различия температуры в отдельных районах моря не превышают 2-4°С (в летние месяцы они в 2 раза больше). Особен­ностью термики моря Лаптевых является также аномальный характер распределения температуры воздуха в зимние месяцы (ноябрь-март): наибо­лее теплой в этот период является северная часть моря, наиболее холодной-южная.

В центральные зимние месяцы (январь-фев­раль) температура воздуха вдоль побережья со­ставляет -30 - -32°С (в Оленекском заливе до -34°С). Над акваторией она меняется мало и в северной части моря составляет около -29°С. Начиная с апреля радиационный фактор формиро­вания термического режима является определяю­щим, и температура возрастает уже с севера на юг от -21 - -22 °С до -19 - -20°С.

В летние месяцы материк сильно прогревается, и для прибрежной зоны характерны значительные градиенты температуры. В июле и августе темпе­ратура у берегов быстро уменьшается от 8 до 2°С, оставаясь над большей частью акватории близкой к нулю. В сентябре положительные температуры (0-1°С) удерживаются лишь южнее 75° с. ш., на север температура быстро убывает до -6°С. В ок­тябре над южной частью моря располагается очаг повышенных температур (около -10°С), к северу и югу от которого температура понижается. В ноябре устанавливается зимний тип распределе­ния температуры, характеризующийся её ростом к северу.

В отдельные годы среднемесячные температуры могут значительно отклоняться от средних много­летних. Зимой амплитуда их колебаний составляет 10-11°С в восточной части моря и 15-17°С вдоль Таймырского побережья. Летом амплитуда в 2- 3 раза меньше, а на станции Малый Таймыр в июле-августе она составляет всего 2,5°С. Вероятность положительных отклонений от нормы состав­ляет зимой 60-70%, а отрицательных-30-40 %. Летом в западной части моря более вероятны по­ложительные отклонения (60-70%), а в районе Новосибирских островов - отрицательные (60%).

Большую часть года над морем Лаптевых сви­репствуют морозы. Продолжительность периода с положительными среднесуточными температу­рами составляет около 2 месяцев в северной части моря и 3-3,5 месяца - в южной. Устой­чивый переход температуры воздуха через 0°С раньше всего происходит в Янском и Оленекском заливах (10 июня) и только месяц спустя - в се­верной части моря. Однако самые ранние и самые поздние даты перехода могут отличаться друг от друга более чем на месяц.

Охлаждение моря происходит медленнее, чем нагрев, поэтому период установления устойчивых отрицательных температур воздуха оказывается бо­лее длительным. В северо-восточной части моря температура переходит через 0°С уже в конце июля (даты устойчивого перехода среднесуточной температура воздуха через 0 ^оС - в Приложении «Температура воздуха в приповерхностном слое (^оС)»). И только в третьей декаде сентября устойчи­вые отрицательные температуры устанавливаются вдоль южного побережья моря. Характе­рен почти строго широтный ход изохрон осенних дат перехода, тогда как весной конфигурация изохрон определяется положением ледяного массива в море Лаптевых. Для осенних дат перехода ха­рактерна очень большая изменчивость времени их наступления на Новосибирских островах и в рай­оне пролива Б. Вилькицкого, где самые ранние и поздние даты различаются на 40-50 дней.

Наиболее высокие температуры летом не пре­вышают 12-15°С на севере и 26-28°С на юге акватории, но над сушей абсолютные максимумы могут достигать 32-35 °С. В зимние месяцы (с де­кабря по март) температура над морем Лаптевых никогда не повышается выше 0°С, и абсолютный максимум равен от -2 до -4°С.

Для оценки фонового режима температуры воздуха акватории района работ в Хатангском заливе моря Лаптевых использованы результаты регулярных наблюдений, осуществляемых гидрометеослужбой на прибрежных и островных, ближайших к району работ станциях, данные попутных судовых наблюдений и данные, опубликованные в различных изданиях [Проект «Моря». Море Лаптевых, 2003; Atlas of Surface, 1995]).

Средняя температура воздуха в приповерхностном слое (^оС) представлена на рис 3.3 за июль.

Абсолютные экстремумы - редкое явление, наб­людаемое примерно один раз в 50 лет. Минималь­ная температура, которую можно ожидать еже­годно, примерно на 5-6°С выше наблюдаемого аб­солютного минимума и равна в зимние месяцы от -43 до -47°С, а летом от -1 до -2°С. Аналогично максимальные температуры, ожидаемые над аква­торией моря ежегодно, составляют летом от 14 до 15 °С, а зимой от -15 от -17°С.

Внутрисуточные изменения температуры имеют периодическую составляющую, определяемую су­точным ходом высоты Солнца, и непериодическую, связанную с адвекцией теплого и холодного воз­духа в системе циркуляции атмосферы. Периодиче­ские изменения температуры воздуха над морем Лаптевых невелики, хотя из-за более высокой степени континентальности климата несколько больше, чем в других арктических морях. Суточная амплитуда в летние месяцы составляет 1,5-2°С в северной части моря, около 3°С в южной и 4-5°С в более континентальных районах. Весной (май), когда происходит смена дня и ночи и облачность минимальна, амплитуда достигает максимальных значений (на 1-2° выше летних). Осенний макси­мум не выражен из-за большой повторяемости облачности в это время. Зимой, в полярную ночь, амплитуда суточного хода не превышав 0,2-0,3°С, причем максимум может приходиться на любые часы суток, в том числе и ночные.

Рис. 3.3. Температура воздуха в приповерхностном слое (оС) за июль.

Непериодические колебания температуры воз­духа характеризуются её междусуточной изменчивостью, т. е. изменением от суток к суткам под воздействием, главным образом, циркуляционных процессов. Наибольшая междусуточная изменчи­вость наблюдался в зимние месяцы - с декабря по март она равна 3-4°С. Летом величины измен­чивости в 2-3 раза меньше, причем минимум от­мечается в июне и сентябре. Над северной частью моря Лаптевых под нивелирующим влиянием хо­лодной подстилающей поверхности средняя между­суточная изменчивость температуры не превы­шает 1°С.

Наибольшие величины междусуточных перепа­дов среднесуточной температуры воздуха могут достигать 15-18°С зимой и 8-10°С летом. Абсолют­ные перепады температуры за сутки (разность между максимальным и минимальным значениями) могут превышать зимой 30°С.

Температура воздуха в Арктике тесно связана с ветровым режимом и другими метеорологиче­скими элементами. На большинстве станций ветры, дующие зимой с материка, значительно холоднее, чем ветры противоположного направления. Напри­мер, в Тикси при северных ветрах температура на 6°С выше, чем при юго-восточных. Не менее четко выражена связь температуры со скоростью ветра. С усилением ветра температура воздуха как летом, так и зимой обычно повышается, причем в Тикси разность температур при сильном и слабом ветре может достигать 6-7°С.

Тесно связан термический режим и с облачностью. При пасмурной погоде сглаживаются тем­пературные контрасты, уменьшается междусуточная изменчивость. При ясной погоде амплитуда суточных колебаний температуры возрастает в 3- 4 раза.

Характерной чертой климата моря Лапте­вых является наличие термических инверсий над его акваторией в течение всего года. Температура воздуха при инверсии не понижается с высотой, как обычно, а повышается, и лишь начиная с не­которого уровня она начинает уменьшаться. В ре­зультате над морем Лаптевых повсеместно нижние слои воздуха холоднее более высоких.

Наибольшая повторяемость инверсий отме­чается зимой, когда она превышает 90 %. В летние месяцы сохранению инверсии благоприятствует хо­лодная поверхность моря.

Наиболее резко выражены ин­версионные условия при слабых скоростях ветра в зимний период, когда разности температуры на указанных уровнях достигают 4-5°.

3.6. Режим увлажнения.

Основными характеристиками режима увлажне­ния являются облачность, влажность и осадки. В соответствии с условиями атмосферной циркуля­ции для облачности моря Лаптевых характерен резко выраженный годовой ход с максимумом ле­том и минимумом зимой [Гидрометеорологические условия, 1986]. Средняя облачность в январе равна 4-5 баллам, а с июля по сен­тябрь она составляет 8-9 баллов, возрастая с юга на север. Еще более контрастным является распре­деление повторяемости ясной и пасмурной погоды в течение года. С декабря по март над морем отмечается 7-9 ясных (с облачностью не более 2 баллов) дней, тогда как летом над южной частью моря таких дней только один, а на северных стан­циях (Челюскин, Котельный) ясные дни в июле-августе наблюдаются вообще не каждый год. По­вторяемость пасмурного неба в навигационный пе­риод составляет 80% в прибрежных районах и свыше 90 % на севере моря. В зимние месяцы она уменьшается до 40-45 %. Повторяемость полуясного неба (3-7 баллов) в течение года не превышает 5-10%. В течение всего навигационного периода характерна устойчивая сплошная низкая (300-400 м) слоистая облачность, затрудняющая астрономическую обсервацию.

Влажность воздуха в Арктике зависит прежде всего от влагосодержания воздушной массы и тем­пературы воздуха и характеризуется обычно упру­гостью водяного пара и относительной влажностью. Упругость водяного пара (численно она равна аб­солютной влажности, измеренной в г/м³) над мо­рем Лаптевых мала в течение всею года. Зимой (январь-март) вследствие очень низких темпера­тур она повсеместно не превышает 0,5-0,6 гПа. К лету упругость водяного пара возрастает в 10- 15 раз и составляет в августе 5,5-6 гПа на севере и 8-9 гПа над южной частью моря и прилегаю­щей сушей. В переходные сезоны условия увлаж­ненности однородные, и упругость водяного пара в мае - около 3 гПа и в ноябре - 1 гПа.

Относительная влажность воздуха над морем Лаптевых велика в течение всего года, причем го­довая амплитуда колебаний её среднемесячных ве­личин обычно не превышает 5-6 % (в северной части моря - 10%). В отличие от других районов, в Арктике наибольшие величины относительной влажности отмечаются не зимой, а летом. В авгу­сте она равна 85-90 % в южной части моря Лап­тевых и 95-96 % - в северной, в переходные се­зоны влажность несколько снижается и находится в пределах 85-90%. В центральные зимние ме­сяцы она нигде не превышает 85-87%, а над прилегающим континентом составляет около 80%.

Следует, однако, иметь в виду, что гигрометр даже при очень низких температурах показывает относительную влажность по отношению к поверхности воды. Между тем, насыщение воздуха водя­ными парами относительно льда происходит значи­тельно раньше, и зимой даже при далекой от 100 % влажности по гигрометру может отмечаться пере­насыщение по отношению к поверхности льда. Средняя относительная влаж­ность по отношению ко льду составляет над морем Лаптевых 101-103%, т.е. воздух перенасыщен водяными парами [Гидрометеорологические условия, 1986]. Избыточная влага при этом сублимируется на поверхности снега и вертикальных предметах, что подтверждается высокой повторяе­мостью в зимние месяцы инея, изморози, ледя­ных игл.

С высокой относительной влажностью в значи­тельной мере связана большая повторяемость осад­ков в Арктике, поскольку даже незначительное по­нижение температуры воздуха может привести к конденсационным процессам и выпадению осадков. Над морем Лаптевых в среднем за год отмечается 140-180 дней с осадками, причем в летне-осенний период число таких дней увеличивается примерно в полтора раза по сравнению с зимой. Однако в действительности таких дней значительно больше, если учесть и дни, когда сумма осадков за сутки не превышала 0,1 мм.

Пространственное распределение повторяемости осадков (независимо от их суммы) таково, что в целом для всех сезонов года харак­терно возрастание повторяемости осадков с юга на север над акваторией моря Лаптевых, Наименьшая повторяемость в июле, когда она составляет около 20 % в южной части моря и свыше 30 % - на севере. Чаще всего осадки выпадают в ок­тябре - до 45% всего времени в северной части моря и в районе пролива Б. Вилькицкого.

Структура выпадающих осадков значительно меняется от сезона к сезону. В зимние месяцы практически все осадки выпадают в твердом виде в связи с устойчивым термическим режимом. Даже в апреле лишь 1-2% от общей повторяемости осадков приходится на долю смешанных и жидких (вероятность которых примерно одинакова). Твердые осадки имеют значительную повторяемость даже в центральные летние месяцы - 3-10% в южной части моря и до 25-40% - на севере. Доля смешанных осадков в июле-сентябре неве­лика - менее 10%. Уже в октябре устанавливается зимний тип распределения осадков, и более 97% всего времени они выпадают в твердом виде.

Несмотря на очень большую повторяемость осадков их общая сумма незначительна. В среднем за год выпадает от 200 мм в северной части моря до 250-300 мм в его южной части и вдоль Тай­мырского побережья и 350 мм над континенталь­ной частью района. В годовом ходе почти половина годовой суммы осадков приходится на навигационный период (июль-сентябрь). Меньше всего осадков выпадает во второй половине зимы (февраль-апрель). Таким образом, летом осадки отличаются наибольшей интенсивностью, тогда как зимой при большой повторяемости интенсивность их очень мала.

3.7. Опасные явления погоды

К опасным явлениям погоды, затрудняющим деятельность человека в Арктике, относятся, прежде всего, туманы, метели, плохая видимость и в меньшей степени - гололед, изморозь, грозы и другие атмосферные явления. Туманы - характерная черта климата моря Лаптевых в летний период. В прибрежных районах отмечается в среднем за год 40-60 дней с туманом, а в северной части моря до 80-100. В отдельные годы их коли­чество может возрастать в полтора раза [Гидрометеорологические условия, 1986; Справочник, 1965-1969].

Реже всего туманы наблюдаются зимой - 1- 2 дня с туманом за месяц, причем в отдельные месяцы на станциях о. Муостах, Терпяй-Тумса, Тикси и др. туманы отмечаются не ежегодно. Вес­ной (май) число дней с туманом возрастает до 4-5 дней в западной части моря и 6-8 в восточ­ной. Наибольшее число дней с туманом отмечается в июле-августе, когда оно может достигать 15- 19, а в отдельные годы 20-25 и даже 30 дней. Уже в сентябре число дней с туманом уменьшается примерно в 2 раза и в декабре-январе достигает минимума.

Число дней с туманом не характеризует в пол­ной мере его режим, поскольку учитывается только факт появления тумана в данный день независимо от его продолжительности. Более полное представ­ление о суммарной продолжительности туманов дает их повторяемость. Несмотря на то, что в летние месяцы туманы над морем Лаптевых отмечаются более чем в половине всех дней, их повторяемость в июле и августе не превышает 10% в прибрежных районах и 20-25% в откры­той части моря. И лишь восточнее пролива Б. Вилькицкого (о. Малый Таймыр) повторяемость туманов в августе достигает 30%, что связано с наличием в этом районе небольшого массива дрейфующих льдов 4-балльной сплоченности, тогда как вся акватория моря в это время практически свободна от льда. В сентябре повторяемость тума­нов резко сокращается и составляет около 5% близ побережья континента и 10 % в открытом море, а с октября по апрель она повсеместно не превышает 1-2%.

Повторяемость туманов в большой степени за­висит от характера подстилающей поверхности, формы рельефа, высоты места, термической стра­тификации атмосферы, наличия и сплоченности льдов и т. д. С увеличением сплоченности льдов вероятность возникновения туманов возрастает, но при сплоченности, близкой к 10-балльной, она снова уменьшается. Над островами, а также в за­ливах и бухтах повторяемость туманов, как правило, меньше, чем над открытым морем, но над ледяными куполами Северной Земли при прохо­ждении влажных масс воздуха повторяемость туманов значительно возрастает по сравнению с при­брежными районами островов.

Туманы моря Лаптевых в летний период свя­заны обычно с адвекцией теплого и влажного воздуха на холодную подстилающую поверхность. Они охватывают значительные площади, отличаются большой вертикальной мощностью, продолжительностью и внезапным появлением. У кромки льда, над полыньями и разводьями при натекании хо­лодного воздуха на теплую водную поверхность образуются туманы испарения, которые особенно часты осенью. В зимний период вблизи населенных пунктов, особенно если они расположены в защи­щенных от ветров местах, при сильных морозах могут образовываться так называемые морозные или ледяные туманы, связанные с сублимацией влаги на продуктах деятельности человека (ядрах сублимации) в условиях перенасыщения воздуха водяными парами.

В летний период туманы могут отмечаться при любой, отмечаемой в это время года температуре воздуха, поскольку относительная влажность вы­сока и незначительного похолодания достаточно для возникновения тумана. Зимой более 90 % ту­манов образуются при температуре ниже -20°С, причем туманы появляются даже при 50-градусных морозах. Как правило, туманы образуются при сла­бых и умеренных ветрах, но могут отмечаться и при штормовых скоростях ветра.

Суммарная продолжительность туманов зимой не превышает нескольких часов и лишь в отдельные годы может достигать 20-40 ч за месяц. Летом она возрастает в южных районах моря до 100- 140 ч за месяц (в отдельные годы до 200-250 ч), заметно уменьшаясь только в бухтах, заливах (Тикси) и на побережье арктических островов (о. Котельный), где общая продолжительность ту­манов составляет около 70 ч.

Что касается непрерывной продолжительности одного тумана, то во все зоны в 40-60% всех слу­чаев она не превышает 3 ч. Однако средняя не­прерывная продолжительность одного тумана на разных станциях составляет or 3 до 6 ч, В редких случаях (один раз в 2-10 лет) и только летом ту­ман может длиться более суток. Максимальная его продолжительность за рассмотренный период наблюдений составляет 20-40 ч и лишь в исклю­чительных случаях превышает 50-70 ч.

Если для короткого арктического лета основной особенностью климата моря Лаптевых является высокая повторяемость туманов, то для холодного времени года (с октября по май) столь же харак­терны метели. Во время метелей перемещаются огромные массы снега, происходит занос дорог, резко осложняется работа механизмов, транспорта и людей на открытом воздухе. Если метель сопро­вождается снегопадом и значительным повыше­нием температуры, может образоваться опасное налипание снега на провода. Как и туманы, ме­тели вызывают ухудшение видимости, иногда до нескольких метров.

Хотя море Лаптевых является сравнительно спо­койным по сравнению с окраинными морями Российской Арктики, за год здесь отмечается в среднем от 60 до 100 дней с метелью [Гидрометеорологические условия, 1986]. При этом характерно, что с октября по май число дней очень мало ме­няется от месяца к месяцу, т. е. в отличие от ту­манов отсутствует резко выраженный годовой пик повторяемости метелей. В среднем за месяц в ука­занный период отмечается 8-10 дней с метелью (лишь па станциях Тикси и о. Муостах в мае таких дней только три), а в отдельные годы- в 2-2,5 раза больше. В июне число дней с метелью резко сокращается, но даже в са­мые теплые летние месяцы метели могут отме­чаться на большинстве станций раз в не­сколько лет.

Пространственное распределение повторяемости метелей над морем Лаптевых носит до­вольно сложный характер из-за воздействия мно­гих факторов циркуляции атмосферы, режима ветра, температуры воздуха, характера снежного покрова, орографических особенностей и т. д. В целом в течение всего холодного периода повторяемость метелей меняется в пределах 10-20%. Реже всего (10% и менее) метели отмечаются в юго-восточной части моря и в удаленных от моря континентальных районах.

Наибольшая повторяемость метелей отмечается восточное пролива Вилькицкого, где она составляет около 20%. Повышенная повторяемость метелей (более 15%) характерна также для района дельты р. Лены.

Оценка характеристик суммарной и непрерывной про­должительности метелей показывает, что по сравнению с туманами, метели отличаются большей устойчивостью. Средняя продолжитель­ность одного случая метели в 2-3 раза больше, чем тумана и составляет в центральные зимние месяцы от 10 до 15 ч. В марте и апреле средняя непрерывная продолжительность метелей заметно уменьшается. Четко выраженного преобладания какой-то одной градации непрерывной продолжи­тельности метелей нет, за исключением станций Остров Котельный и Тикси, где 30-35% всех ме­телей длятся не более 3 ч. Примерно 15-20% ме­телей имеют продолжительность более суток. Максимальная непрерывная продолжительность почти повсеместно может превышать 3 суток. Наиболее длительные метели характерны для Тикси, где в феврале зарегистрирована метель длительностью около 13 суток.

Метели наблюдаются главным образом при пре­обладающих в данном районе направлениях ветра. Метель начинается при критической скорости ветра, достаточной, чтобы оторвать частицы снега от поверхности и поддержать их во взвешенном со­стоянии. Для уплотненного снежного покрова ак­ватории моря и прибрежных районов такая критическая скорость равна 6-7 м/с, для более рых­лого снега континентальных районов - 5-6 м/с [Справочник, 1965-1969]. При более низких скоростях ветра образование метели невозможно. Чаще всего (30-50 % всех случаев) они наблюдаются при скоростях ветра 10-13 м/с.

Над морем Лаптевых метели отмечаются при любых отрицательных температурах воздуха, но чаще всего зимой это происходит при температуре ниже -25 °С (до 70 % всех случаев), что делает метели особенно опасными.

Туманы и метели, а также осадки являются ос­новными факторами, снижающими горизонтальную дальность видимости в Арктике. В годовом ходе повторяемости плохой видимости (менее 1 км) имеется 2 максимума - летний, связанный с высо­кой повторяемостью туманов, и зимний, обуслов­ленный частыми метелями. В июне-августе повто­ряемость плохой видимости превышает в открытом море 25-30%, быстро уменьшаясь к берегам (до 10%). В центральные зимние месяцы, несмотря на частые метели, повторяемость плохой видимости не превышает 10-15%. Это связано с тем, что при метелях не всегда дальность видимости бывает ме­нее 1 км.

Из других опасных метеорологических явлений следует отметить изморозь и гололед. Изморозь представляет собой отложение льда на проводах, столбах, строениях и поверхности снега в результате сублимации водяного пара или намерзания капель переохлажденного пара.

По виду изморозь подразделяется на зерни­стую, отмечаемую обычно при небольших морозах, и кристаллическую, которая наблюдается при низких температурах. Изморозь в море Лаптевых обычное явление в период с октября по май. На островах Котельный п. Преображение в этот пе­риод отмечается 80-90 дней с изморозью. На по­бережье материка и во внутриконтинентальных районах число дней с изморозью сокращается до 40-50. Чаще всего она отмечается в начале зимы (ноябрь-декабрь), когда воздух более насыщен влагой. В эти месяцы отложение изморози отме­чается примерно в половине всех дней. В период с июня по сентябрь изморозь очень редкое явле­ние и наблюдается не каждый год. В июле её практически нет. При длительном и интенсивном образовании изморози может произойти обрыв про­водов и оттяжек.

Более опасным, хотя и более редким, является гололед. Это тоже отложение льда, но гораздо бо­лее плотного, чем при изморози, на поверхности земли и на предметах (преимущественно с навет­ренной стороны) в результате намерзания переох­лажденных капель дождя или мороси. Обычно го­лолед образуется при температурах от 0 до -5°С, поэтому в зимние месяцы (с декабря по апрель) над морем Лаптевых он почти не бывает. В ноябре гололед отмечается один раз в 5-10 лет. Чаще всего (2-3 дня за месяц) гололед образуется в июне и сентябре, когда преобладает слабомороз­ная погода. Однако и в центральные летние ме­сяцы на большинстве станций гололед отмечается ежегодно. Повторяемость гололеда резко воз­растает (примерно в два раза) в районе пролива Б. Вилькицкого.

Грозы в море Лаптевых наблюдаются очень редко и только в летние месяцы. В южной части моря отмечается в среднем 1-2 грозы в год, обычно в июле или августе. В северной части моря грозы могут быть не чаще одного раза в 5-10 лет.

3.8. Комплексные метеорологические параметры

В предыдущих разделах рассмотрен режим от­дельных метеорологических элементов над морем Лаптевых. Однако на деятельность человека, ме­ханизмы, сооружения оказывает воздействие комплекс метеорологических факторов, неблагоприят­ное влияние одного из них может усугубляться дополнительным воздействием других. Из бесчис­ленного множества сочетаний метеоэлементов наи­больший практический интерес представляют температурно-ветровые и температурно-влажностные комплексы [Гидрометеорологические условия, 1986].

Температурно-ветровой комплекс, т.е. сочета­ние различных градации скорости ветра и темпе­ратуры воздуха определяет жесткость (суровость) погоды, которая является показателем трудности пребывания человека на открытом воздухе. При прочих равных условиях суровость погоды воз­растает с усилением ветра и понижением темпе­ратуры воздуха. В качестве критерия суровости обычно используется индекс Бодмана [Гидрометеорологические условия, 1986].

Согласно критерию Бодмана, море Лаптевых, наряду с Карским, является одним из наиболее су­ровых районов северного полушария в течение всего года. Зимой средняя суровость погоды над морем повсеместно превышает 5 баллов, достигая восточное пролива Вилькицкого, а также в районе дельты р. Лены и в Оленексом заливе 6,5 баллов. Для сравнения отметим, что в районе полюса холода северного полушария (Оймякон) суровость равна 3 баллам. В летние месяцы суровость по­годы над морем Лаптевых является наибольшей в северном полушарии (за исключенном внутрен­них районов Гренландии) и равна 2,5-3 баллам. Отметим, что высокая суровость погоды моря Лаптевых зимой определяется главным образом низ­кими температурами, а летом - усилением скоро­сти ветра на фоне низких температур. В отдельные дни суровость погоды может достигать 20-25 бал­лов в зимние месяцы и 7-8 баллов в летние. Кроме того, она в значительной степени зависит от местных условий. Зимой неблагоприятное воз­действие температурно-ветрового режима усугуб­ляется высокой относительной влажностью и отсутствием притока солнечной радиации (полярная ночь).

Повторяемость различных сочетаний темпера­туры воздуха и скорости ветра позволяет дифференцированно учесть жесткость погоды и оценить возможные потери рабочего времени из-за погодных условий. Учет температурно-ветровых комплексов необходим также при планирова­нии работы техники и расчетах прочности различ­ных сооружений. Последнее связано с тем, что при низких температурах резко возрастает хладоломкость металлов, а ветровые нагрузки становятся более опасными.

Зимой и в переходные месяцы отсутствует четко выраженное преоблада­ние определенных сочетаний температуры воздуха и скорости ветра. Повторяемость наиболее часто встречающихся сочетаний в это время, как пра­вило, не превышает 10-12 %. Диапазон статисти­чески значимых величин повторяемости (равных и более 1 %) в январе колеблется oт -16 - -20 до -44°С по температуре и от 0 до 15 м/с (на станции Тикси -до 20 м/с) по скорости ветра. Мо­дальные (наиболее часто встречающиеся) сочета­ния не выходят за пределы -32 - -40°С по тем­пературе и 0-9 м/с по скорости ветра. При штормовых ветрах (более 15 м/с) повторяемость ком­плексов более 1 % наблюдается только на станции Тикси (при температуре от -20 до -36°С) и свя­зана с местными особенностями. Это подтверждает сопоставление аналогичных данных у поверхности земли и на высоте 200 м: на станциях о. Преобра­жения и о. Котельный модальные сочетания совпа­дают на обеих высотах, тогда как в Тикси они на 200 м смещаются в сторону больших скоростей.

Летом (июль-август) характерно резко выра­женное преобладание модальных интервалов (ско­рость ветра 4-9 м/с, температура 0-4°С, в Тикси 4-8°С), повторяемость которых повсеместно пре­вышает 20%, а на о. Преображения достигает 38%. В сентябре распределение аналогично, но преобладающая температура па 4°С ниже. Стати­стически значимых повторяемостей комплексов со штормовыми скоростями ветра летом не отмечается.

Совместное воздействие температуры и влажно­сти воздуха во многом определяет эксплуатацион­ные качества и долговечность техники, зданий и сооружений. От температурно-влажностного ком­плекса зависит ослабление структуры строитель­ных материалов, развитие микротрещиноватости, которая, в свою очередь, определяет проникнове­ние воздуха и влаги вглубь конструкции и разви­тие эрозии. Чем интенсивнее воздействие внешней среды, тем выше требования к прочности мате­риала. С другой стороны, от сочетания темпера­туры и влажности зависит степень комфортности пребывания человека на открытом воздухе. Наи­более существенно воздействие температурно-влажностного комплекса на деятельность человека в теплое время года.

Внутрисуточные различия повторяемости комплексов не­значительны и проявляются в некотором увели­чении в дневные часы повторяемости комплексов с более низкой влажностью и более высокой тем­пературой воздуха. Наиболее часто в рассматри­ваемый период наблюдаются сочетания низкой по­ложительной температуры (0-4°С) с высокой от­носительной влажностью (96-100%), повторяе­мость которых на станциях о. Преображения и о. Котельный составляет 23-24%, а в Тикси 12%.

Повторяемость наименее благоприятных для ограждающих конструкций сочетаний высокой от­носительной влажности (более 80%) и темпера­туры воздуха от 0 до -10°С составляет от 8% в южной части района (Тикси) до 30 % на о. Ко­тельном.

3.9. Обледенение надводных объектов

Для шельфовой зоны арктических морей характерна значительная повторяемость гидрометеоро­логических условий, благоприятствующих развитию обледенения надводных объектов. Под обледене­нием надводных объектов (судов, гидротехнических сооружений и др.) понимается образование льда на внешней поверхности надводной их части или её элементах. Обледенение происходит при взаимодей­ствии воды, а в некоторых случаях - снега и (или) первичных форм плавучего льда, с охлажденной ниже 0°С поверхностью объекта. Особенностью обледенения судов в море Лаптевых является «прилипание» кусков раздробленного и измельченного молодого льда, покрытого снегом, к корпусам судов. Это явление носит название «ледяной подушки», которая уменьшает плавучесть судна и увеличивает его осадку.

Установлено [Панов, 1976], что в естественных усло­виях встречаются три типа обледенения:

1) морское обледенение – намерзание льда на объемах вследствие забрызгивания и заливания их морской водой;

2) атмосферное обледенение - отложение льда на поверхности объектов, обусловленное сублима­цией пара, а также замерзанием капель дождя, мороси, мокрого снега, тумана или «парения» моря;

3) смешанное обледенение – примерзание смо­ченного забортной водой выпавшего снега, а также сочетание первых двух типов обледенения.

Отрицательная температура воздуха в море Лаптевых наблюдается в любые месяцы года, по­этому атмосферное обледенение надводного объ­екта возможно здесь в любое время года. По мере очищения поверхности моря ото льда возникают условия, благоприятные для развития волнения, а, следовательно, забрызгивания и заливания объекта, и поэтому в это время возможны все три типа обледенения.

Как показала статистическая обработка данных судовых наблюдений за июль-октябрь 1955- 1994 гг., в арктических морях морское обледенение отмечается в среднем в 50% случаев, смешан­ное - в 41% случаев и атмосферное - в 9% [Гидрометеорологические условия, 1986].

Медленное обледенение происходит при темпе­ратуре воздуха от 0 до -3°С и любой скорости ветра, а также при температуре воздуха ниже -8°С и скорости ветра до 7 м/с.

Быстрое обледенение развивается при темпера­туре воздуха от -4 до -8°С и скорости ветра 7- 15 м/с.

Очень быстрое обледенение наблюдается при температуре воздуха ниже -3°С и скорости ветра более 15 м/с, а также при температуре воздуха ниже -8°С и скорости ветра более 7 м/с.

Карты средней эмпирической вероятности мор­ского обледенения на акватории моря Лаптевых показывают [Гидрометеорологические условия, 1986], что в первую половину навигации (июль-август) гидрометеорологические условия на судоходных участках трассы в море Лаптевых не способствуют развитию морского обледенения. По­этому в этот период возможно медленное обледе­нение надводных объектов, вероятность которого возрастает от 5% в южной части моря до 20- 30% в центральной. В августе в крайней северной части моря вероятность медленного и быстрого обледенения увеличивается.

Во вторую половину навигации (сентябрь-октябрь) наблюдаются все три степени морского обледенения. В сентябре вероятность медленного обледенения составляет от 40% на юге моря до 90% на севере, а вероятность быстрого и очень быстрого не превышает 10%. В октябре вероятность сочетания отрицательной температуры воздуха и сильных ветров увеличивается, поэтому на трассовых участках моря возрастает повторяемость всех степеней обледенения.

Средняя продолжительность нарастания льда при морском обледенении не превышает 2-3 суток, а наибольшая - 7 суток. Известны случаи, когда за период морского обледенения на палубе судна отлагался лед толщинок 20-40 см.

Каждой градации морского обледенения соот­ветствует определенная масса льда, намерзшего на надводном объекте, которая зависит oт массы брызг морской воды, поступающей на данную кон­струкцию. Методика расчета массы льда для кон­кретных надводных объектов приведена в работе [Панов, 1976]. Идея метода расчета состоит в вычислении по средней скорости ветра массы воды, которая попадает на поверхность, и распределения её по этой поверхности. По массе попавшей воды опре­деляют массу льда, образующегося на поверхности объекта при соответствующей температуре воздуха.

Статистическая обработка данных наблюдений за атмосферным обледенением по гололедному станку на полярных станциях показала, что наи­более частым видом атмосферного обледенения в море Лаптевых являются кристаллическая из­морозь (75% всех случаев атмосферного обледе­нения) и гололед (18% случаев). Зернистая из­морозь наблюдается реже (6% случаев). Отложе­ния мокрого снега и сложные атмосферные обледенения (несколько видов атмосферного обле­денения одновременно) наблюдается редко (менее 1% случаев). Ниже дается краткое описание раз­личных видов атмосферного обледенения.

Кристаллическая изморозь отлагается при суб­лимации пара на тонких предметах в виде кристал­лов льда листовидной формы, рыхлых. Она чаще всего (90% случаев кристаллической изморози) образуется при температуре воздуха от -8 до -38°С и слабом ветре (0-4 м/с). Значительно реже (10% случаев) отложение изморози наблюдается при температуре воздуха ниже -40°С.

Зимой эти отложения могут сохраняться в те­чение 1-2 месяцев, а весной и осенью продолжительность их существования составляет от не­скольких часов до нескольких дней. Пе­риод нарастания кристаллической изморози обычно не превышает 1-2 суток.

Наиболее часто толщина отложения льда не превышает 1 см (80% случаев), реже 2 см и лишь в отдельных случаях она достигает 7 см. В подавляющем числе случаев масса льда, отложившегося на одном погонном метре провода гололедного станка не превышает 100 г и только в отдельных случаях она может дости­гать 295 г.

Изморозь зернистая образуется при намерзании капель тумана при температуре воздуха от -2 до -18°С (81% всех случаев) и слабом ветре (менее 4 м/с). Отдельные случаи этого вида обле­денения зафиксированы при температуре воздуха ниже -40°С и сильном ветре. В отличие от кри­сталлической изморози зернистая представляет плотный снеговидный лед, имеющий плотность 100-500 кг/м³.

Период нарастания зернистой изморози не пре­вышает 2-3 суток. Толщина отложения обычно небольшая (0,5-1,0 см), и в редких слу­чаях она достигает 5 см. Масса льда (на 1 м про­вода) составляет в среднем около 50 г.

Сохраняется зернистая изморозь в течение 1- 3 суток, а на севере моря Лаптевых процесс раз­рушения может продолжаться до 40 суток.

Гололед образуется в случае намерзания ка­пель дождя или мороси при температуре воздуха от 0 до -1 °С и скорости ветра 0-12 м/с. В те­чение одних суток корка льда нарастает до 1-2 см и лишь в отдельных случаях до 3-4 см. Масса льда в среднем не превышает 50 г, а мак­симальное измеренное значение составило 400 г.

Гололед и зернистая изморозь, как правило, от­мечаются в весенне-осенний период, в то время как кристаллическая изморозь чаще отмечается зимой.

Отложение мокрого снега наблюдается при температуре воздуха около 0°С и скорости ветра от 5 до 15 м/с. Нередко эти отложения сопрово­ждаются образованием гололеда. Плотность отло­жений колеблется от 300 до 600 кг/м³.

Толщина отложений в большинстве случаев (бо­лее 90%) не превышает 1 см. Отложе­ния мокрого и замерзшего снега неустойчивы и в течение суток обычно разрушаются.

В отдельных случаях наблюдается образование на поверхности надводного объекта чередующихся слоев изморози кристаллической, изморози зерни­стой и гололеда. За время 2-3 суток, реже 5-10 суток этот вид обледенения успевает отложиться слоем льда толщиной 1-2 см (максимальное зна­чение толщины - 6 см) и массой 150 г (макси­мальное значение массы - 400 г).

Атмосферное обледенение затрудняет работу локаторов, радиоантенн, а в отдельных случаях оно приводит к аварийной ситуации. Из литературы известны случаи, когда вследствие атмосферного обледенения суда находились на грани гибели.

Полученные характеристики атмосферного обле­денения, по-видимому, достаточно репрезентативны и для надводных объектов, так как все станции, где проводились гололедные наблюдения, располо­жены на небольшой высоте, малом удалении от бе­рега, и в течение большей части года подстилаю­щая поверхность как в море, так и на суше, является однородной (снежный покров).

Нередко в море Лаптевых атмосферное и мор­ское обледенения происходят одновременно. Осо­бенно часто это бывает, если снег выпадает при сильном ветре и морозе. В результате поверхность надводных объектов покрывается льдом, плотность которого составляет 500-700 кг/м³. При смешан­ном обледенении максимальная толщина слоя льда, намерзающего на палубе судна, может до­стигать 100 см, а на гидротехнических сооруже­ниях - вдвое больше.

3.10. Гидрологическая характеристика.

Гидрологический режим моря Лаптевых определяется суровым климатом, стоком речных вод, а также водообменом и ледообменом с Центральным Арктическим бассейном, Карским и Восточно-Сибирским морями. Суровость климата является главной причиной интенсивного образования льда. Сток рек вызывает распреснение и повышение температуры воды в прибрежной зоне. Водообмен с соседними морями, а также речной сток обусловливают систему постоянных течений [Гидрометеорологические условия, 1986].

Колебания уровня в море Лаптевых складываются, в основном, из приливных и сгонно-нагонных колебаний. Здесь преобладают сгонно-нагонные колебания уровня и лишь в юго-западной части - приливные.

Величина сезонных и годовых колебаний уровня моря обычно не превышает 0,4 м.

Приливные колебания уровня моря вызываются приливной волной, идущей с севера. Преобладают полусуточные приливы. Прогнозы колебаний уровня моря составляются ежедневно в течение всего навигационного периода Арктическим и Антарктическим научно-исследовательским институтом.

Суммарные течения складываются из постоянных, ветровых и приливных течений.

Постоянные течения обусловлены водообменом с Центральным Арктическим бассейном и соседними морями. Они колеблются от 0,2 до 0,5 уз.

При северном и северо-западном ветрах течения направлены преимущественно на юг и юго-запад; восточные и северо-восточные ветры обусловливают течения, идущие, в основном, на северо-запад и запад; при южном и юго-восточном ветрах течения направлены на северо-восток и север.

Приливные течения, в основном, полусуточные. В открытом море приливное течение направлено преимущественно на юг, отливное - на север.

В открытом море приливные течения вращательные, а у берегов - реверсивные.

3.11. Волнение

Волнение определяется не только ветровым режимом, но и ледовыми условиями, от которых зависит величина разгона волн. Длина разгона волн изменяется в среднем от 55 миль в июле до 325 миль в сентябре; максимальная длина разгона может достигать 485-540 миль [Гидрометеорологические условия, 1986].

В июле волнение развивается слабо и, как правило, не превышает 1 м, в сентябре и октябре волнение достигает своего максимума - до 7 м.

Юго-восточная часть моря является самой спокойной.

Район работ в Хатангском заливе моря Лаптевых имеет значительную протяженность. Наиболее приемлемой формой представления элементов режима волнения (заданного периода повторяемости) для этого района в рамках рассматриваемого Проекта является картографическая форма. К сожалению, известные публикации не дают возможность описать в такой форме требуемые характеристики, поэтому был использован рекомендованный нормативными документами расчетный метод [СНиП, 1995; Руководство, 1969; Мето­дические указания, 1979].

Расчеты произведены на основе сведе­ний о ветре и волнении, содержащиеся в [Проект «Моря», Море Лаптевых, 2003; Atlas of Surface, 1995], с учетом названных и других рекомендаций по расчету волнения, изложенные в [Трубкин, Филиппов, 2003, 2005; Лаппо и др., 1990; Глуховский, 1966; Крылов и др., 1980]. Также были использованы данные многолетних наблю­дений за ветром и волнами на гидрометеорологических станциях, расположенных на берегах и островах Енисейского залива.

Исследования показывают, что точность расчетов по этому методу вполне удовлетворительна. Она находится в пределах точ­ности инструментальных наблюдений над волнением: средняя относительная погрешность вычислений высоты волн колеблется в пределах от ±5 до +12%. Ошибки расчета периодов волн в среднем составляют около ±7% [СНиП, 1986; Руководство, 1969; Мето­дические указания, 1979]. Наи­большие отклонения действительного волнения от расчетов может быть при слабых ветрах, а также в начальные моменты времени действия того или ино­го типа ветра. При расчете полей волн учитывались все основные условия, определяющие развитие ветровых волн - сила и продолжительность ветра, величина «разгона», глубина места. Карты элементов волн рассчитаны для полей ветра по 8 основным направлениям заданного периода повторяемости. Карты соответствуют максимальному волнению (моменту полного развития волнения).

Элементы волн рассчитывались для полного отсутствия льда на море и в основном для слабо неустойчивой стратификации ат­мосферы. Такие условия являются наиболее благоприятными для развития волнениям и поэтому рассчитанные элементы волн близки к предельным для средней продолжительности действия каждого поля ветра.

Все расчеты элементов волн проведены для постоянных глубин относи­тельно среднего стояния уровня моря. При оценке волнения в мелководных районах, подверженных, например, большим сгонно-нагонным колебаниям уровня моря, необходимо иметь в виду, что с изменением глубины места изме­няются и возможные элементы волн (Рис. 3.4)

Рис. 3.4. Высоты волн (в метрах) 1% обеспеченности при ветре скоростью 20 м/с северо-восточного направления

3.12. Температура, соленость и плотность воды

В июле происходит интенсивный прогрев поверхностного слоя моря, значительная часть его освобождается ото льда. В южной части моря температура колеблется от 1°С до 2°С, в центральной его части она составляет около 0°С, а в западной - 0...-1°С. Северная часть моря покрыта льдами, температура его от -1°С до -1,5°С.

В августе наблюдается наибольший прогрев воды. В южной части моря температура воды 3°С -4°С, в северной части моря - она отрицательная.

В сентябре поверхностный слой воды начинает охлаждаться и в южной части моря составляет около 2°С -3°С.

В октябре температура понижается от +1°С в юго-восточной части моря до -1,5°С в северной его части.

Для оценки фонового режима температуры воды акватории района работ в Хатангском заливе моря Лаптевых использованы результаты регулярных наблюдений, осуществляемых гидрометеослужбой на прибрежных и островных, ближайших к району работ станциях, данные попутных судовых наблюдений и данные, опубликованные в различных изданиях [Проект «Моря». Море Лаптевых, 2003; Atlas of Surface, 1995]).

Средняя температура воды в приповерхностном слое (^оС) представлена на рис3 .5 за июль.

Рис. 3.5. Температура воды на поверхности (оС) в июле

Величина и распределение солености в значительной мере зависит от стока крупных рек.

В июле отмечается наибольшее распреснение воды не только за счет речного стока, но и за счет интенсивного таяния льда и снега. В южной части моря соленость колеблется от 10%о до 15%о, в центральной части моря соленость составляет 20%о-25%о, а в северной она достигает 30%о. В восточной части моря соленость меньше, чем в западной. В сентябре с началом льдообразования и уменьшением речного стока соленость начинает увеличиваться.

Для оценки фонового режима соленость акватории района работ в Хатангском заливе моря Лаптевых использованы результаты регулярных наблюдений, осуществляемых гидрометеослужбой на прибрежных и островных, ближайших к району работ станциях, данные попутных судовых наблюдений и данные, опубликованные в различных изданиях [Проект «Моря». Море Лаптевых, 2003; Atlas of Surface, 1995]).

Средняя соленость в приповерхностном слое (^оС) представлена на рис. 3.6 за июль.

Рис. 3.6. Среднемесячные значения солености (о/оо) в июле

Плотность воды поверхностного слоя моря определяется в основном соленостью. В августе и сентябре плотность воды увеличивается с юго-востока на северо-запад. В октябре плотность воды увеличивается за счет ее охлаждения и осолонения.

Прозрачность воды колеблется от 3-4 м в прибрежных районах до 22-25 м к северу от параллели 75° северной широты.

3.13. Ледовый режим

Лед в море Лаптевых наблюдается в течение всего года, однако летом значи­тельная часть моря освобождается от него. Зимой большая часть моря занята дрейфующим льдом, прибрежная часть покрывается неподвижным льдом - при­паем. Лед, в основном, однолетний, местного происхождения, и лишь в северной части моря встречается двухлетний и многолетний лед.

Айсберги и их обломки встречаются главным образом у восточных берегов островов Северная Земля и у берегов полуострова Таймыр. Как правило айсберги небольшие: длина до 200 м, высота над водой не более 5-10 м, а заглубление до 20м [Лоция, 1997; Справочник, 1969; Советская, 1970].

В годовом цикле своего развития ледяной покров претерпевает непрерывные изменения. По состоянию ледяного покрова в море Лаптевых выделяются два пе­риода: октябрь-май, когда происходит образование льда, и июнь-сентябрь, когда наблюдается разрушение льда.

3.14. Состояние ледяного покрова в осенне-зимний период

В осенний период в связи с понижением температуры воздуха и воды начинается льдообразование. Первое появление молодого льда отмечается в северной части моря уже в конце августа ~ начале сентября, где чаще всего в это время сохраняется остаточный лед. С севера льдообразование распространяется далее на юг и достигает побере­жья материка через 15-20 суток, причем западная часть моря замерзает на 5 су­ток раньше восточной. Вся площадь моря Лаптевых покрывается молодым льдом в среднем за 25 суток.

Интенсивность нарастания льда в этот период определяется, в основном, температурой воздуха и высотой снежного покрова на льду.

Характерной особенностью распространения льда в море Лаптевых является наличие значительных площадей неподвижного льда - припая. Начало формиро­вания припая относят к моменту достижения молодым льдом толщины 15-20 см. Его становление, как правило, происходит путем смерзания дрейфующего льда при его сжатии. В закрытых бухтах и на мелководных участках припай формиру­ется путем естественного нарастания льда и устанавливается обычно через 10 су­ток после начала устойчивого льдообразования.

Устойчивая граница распространения припая в море примерно совпадает с положением изобат 15-20 м, мало изменяясь в течение зимы. Наибольшего разви­тия припай достигает в юго-восточной части моря к западу от Новосибирских островов; ширина его к северу от побережья материка достигает 250 миль. Ши­рина припая заметно уменьшается вдоль побережья материка с востока на запад; у западных берегов моря она не превышает 10-15 миль.

Средняя, наибольшая и наименьшая площади припая в западной части моря составляют соответственно 27, 34 и 17 % площади этой акватории, а средняя, наибольшая и наименьшая площади припая в восточной части моря равны соот­ветственно 53, 59 и 42 % площади данной акватории.

Припай состоит, в основном, из однолетнего льда, В районе восточных бере­гов островов Северная Земля в припае можно встретить скопления старого льда, айсбергов и их обломков.

С момента становления припая и до его окончательного взлома за его внеш­ней (мористой) границей периодически или почти постоянно (в зависимости от интенсивности и продолжительности действия гидрометеорологических факто­ров) образуются заприпайные полыньи. Под действием отжимного ветра дрей­фующий лед отступает от припая, оставляя за собой пространства чистой воды, которые в зимний период быстро заполняются образующимся ниласом.

За полыньями располагается дрейфующий лед, преобладающей формой ко­торого в зимнее время являются большие поля сморози. Сплоченность льда, как правило, около 10 баллов. Торосистость дрейфующего льда в среднем не превы­шает 2-3 баллов. Высота торосов в море зависит от толщины льда и составляет в среднем 2-3 м.

Средняя заснеженность льда примерно 2 балла. Толщина снега на льду ко­леблется от 5 до 20 см. Средняя толщина ровного льда в апреле и мае у прибреж­ных пунктов 200-210 см., в открытом море она немного меньше.

К особо опасным для судоходства явлениям относится сжатие льда. Особен­но сильным сжатие может быть в районе полуострова Таймыр, у островов и у внешней кромки припая.

3.15. Состояние ледяного покрова в весенне-летний период

Весной за счет по­вышения температуры воздуха и воды лед начинает таять и разрушаться. Лучший показатель практического определения начала таяния - это появление на поверх­ности ледяного покрова единичных снежниц. Средние сроки начала таяния льда приходятся на третью декаду мая в районе южнее параллели 72°северной широ­ты, на вторую декаду июня в районе между параллелями 75°-79° северной широ­ты и на третью декаду июня к северу от параллели 79° северной широты.

Средняя скорость таяния припайного льда в начальный период около 1 см. в сутки, в дальнейшем она возрастает до 3-5 см. в сутки. Достигнув в процессе тая­ния критической толщины 0,7-1,0 м., припай взламывается затем под воздействи­ем динамических причин. Окончательное разрушение припая чаще всего проис­ходит при скорости ветра более 10 м/с независимо от его направления.

Окончательное разрушение припая в море Лаптевых наблюдается в среднем во второй половине июля. У восточных берегов островов Северная Земля взлом припая начинается несколько позднее и окончательное его разрушение затягива­ется до середины августа.

После взлома неподвижного льда (припая) он становится дрейфующим. Раз­рушение дрейфующего льда наиболее интенсивно происходит в июле и августе. К концу августа преобладают обломки ледяных полей и битый лед. Разрушен­ность ледяного покрова уменьшается с юга на север. В прибрежной зоне таяние протекает более интенсивно, чем в открытом море. Толщина льда к концу июня в юго-западной части моря уменьшается в среднем на 30-40 см, а в районе Новоси­бирских островов - на 50 см.

Основную роль в ледяном балансе моря играет однолетний лед, на долю ко­торого в третьей декаде июня приходится 94% площади, занятой льдом всех воз­растов. Очищение моря от однолетнего льда в течение лета происходит за счет таяния его на месте. Основным очагом очищения моря ото льда является зимняя заприпайная зона тонкого льда в восточной части моря. Расширение этой зоны за счет таяния в начале лета приводит к устойчивому разделению ледяного покрова на два ледяных массива: Таймырский и Янский.

Сплоченность льда начинает уменьшаться в мае в районах заприпайных по­лыней.

К концу июля сплоченность льда сильно уменьшается, а к концу августа, по средним многолетним данным, сплоченного льда на акватории моря почти не ос­тается. В сентябре уменьшение сплоченности льда прекращается и в северной части моря развивается процесс нового льдообразования.

Ледовитость в море Лаптевых обычно уменьшается с конца июня до конца сентября. Сокращение площади льда в течение лета в различных частях моря происходит неравномерно, причем в восточной части быстрее, чем в западной, а в первой половине лета быстрее, чем во второй. К концу сентября западная часть моря освобождается ото льда на 50 %, а восточная - на 75 %.

Дрейф льда в море Лаптевых в летний период отличается большой изменчи­востью, В июне преобладает западный, северо-западный дрейф льда, а в июле -южный. В августе в центральной и южной частях моря лед дрейфует на юго-восток, восток и северо-восток. Лишь в сентябре и октябре во всем море устанав­ливается более или менее устойчивый северо-восточный и северный дрейф льда.

В данном районе сжатие льда наиболее часто отмечается при северо-восточных, северных и северо-западных ветрах, являющихся нажимными для большей части побережья материка. Ветры южной половины горизонта способ­ствуют отходу льда от побережья материка и создают обширные зоны разреже­ния вдоль всего побережья.