Измерение характеристик ледового покрова в постоянных точках
Измерение характеристик ледового покрова производилось в четырех постоянных точках. Первая постоянная точка, ПЛТ № 1, находилась в южной части бухты Западная за приливной трещиной примерно в 150 метрах на запад от берега, которая совпадала с ЛТ № 1 ледового разреза в бухте Западная, координаты которой 69°23¢00¢¢ ю.ш. 76°22¢00¢¢ в.д.. Однако с 25 февраля 2011 года, ради большей информативности наблюдений за многолетним льдом в бухте, измерения характеристик ледового покрова в ПЛТ № 1 были перенесены в ЛТ № 5 этого же ледового разреза, координаты которой 69°22¢45¢¢ ю.ш. 76°21¢30¢¢ (таблица 3.4.1 и рисунок 3.4.1). Вторая постоянная точка, ПЛТ № 2, располагалась в бухте Восточная на удалении около 200 метров на восток от Северо-Восточного мыса бухты Пляжная, координаты которой 69°22¢40¢¢ ю.ш. 76°24¢00¢¢ в.д. (таблица 3.4.2 и рисунок 3.4.2). Третья постоянная точка, ПЛТ № 3, находилась в центре бухты Китайская, координаты которой 69°22¢00¢¢ ю.ш. 76°23¢00¢¢ в.д. (таблица 3.4.3 и рисунок 3.4.3). Четвертая постоянная точка, ПЛТ № 4, находилась в бухте Тала, координаты которой 69°25¢30¢¢ ю.ш. 76°09¢00¢¢ в.д. (таблица 3.4.4 и рисунок 3.4.4).
В состав наблюдений в постоянных ледовых точках входило:
· Измерение толщины льда и глубины его погружения
· Измерение высоты и плотности снежного покрова
· Измерение температуры воды в 0.5 метрах от нижней поверхности льда.
Наблюдения на постоянных ледовых точках № 1, № 2 и № 3 в 2011 году были продолжены до 20 января, до тех пор, пока состояние ледового покрова во всех наблюдаемых бухтах не ухудшилось до критического. 25 февраля 2011 года на этих постоянных ледовых точках были возобновлены наблюдения, однако из-за резкого ухудшения погодных условий в начале марта вновь образовавшийся припай в бухтах Пляжная и Китайская был разрушен, и поэтому измерения в постоянных ледовых точках № 2 и № 3 были прекращены. Бухта же Западная с 2008 года не освобождалась ото льда, а ледовый покров там считается уже многолетним, и основная причина приостановления измерений в постоянной ледовой точке № 1 в летние месяцы последних лет – это развитие вдольбереговых приливных трещин, образование на них обширных заберегов и закраин, которые не позволяют безопасно их перейти. Измерения в бухте Западная, как уже отмечалось, были возобновлены 25 февраля 2011 года, но не в прежней точке, соответствовавшей ЛТ № 1 ледового разреза в бухте Западная, а в ЛТ № 5 этого же разреза, и выполнялось до 10 января 2012 года. С образованием «уверенного» припая в бухтах Китайская и Пляжная были организованны новые постоянные ледовые точки № 2 и № 3, измерения в которых начались 1 апреля, а завершились 31 декабря 2011 года. С началом работ по прокладке ледовой трассы по припаю для транспортировки топливных емкостей, также производились измерения в постоянной ледовой точке № 4 в бухте Тала. Первое измерение было выполнено 25 июля 2011 года, и далее при каждом посещении бухты, всего шесть раз. Последнее измерение в постоянной ледовой точке № 4 было выполнено 8 декабря. Измерения во всех постоянных ледовых точках выполнялись с мая по октябрь ежедекадно, каждые 10 дней, а с ноября по апрель ежепентодно, каждые 5 дней. Запланированное измерение температуры воды в 0.5 метрах от нижней поверхности льда выполнялось лишь до сентября 2011 года. Далее, значения, которые показывал термометр, были некорректны, то есть значительно занижали реально возможные значение температуры воды.
В постоянных ледовых точках № 1, № 2 и №3 в январе 2011 года ледовый покров стаивал с интенсивностью 6-15 сантиметров в декаду, что было связанно с близостью точек к развивающимся вдольбереговым трещинам, где лед наиболее подвержен стаиванию. При возобновлении ПЛТ № 1 в бухте Западная, измерения выполнялись уже в точке соответствовавшей ЛТ № 5 ледового разреза, которая находится в центральной части бухты и лучше отражает процесс нарастания-стаивания многолетнего льда. Так в марте 2011 года ледовый покров в ПЛТ № 1 продолжал стаивать с интенсивностью 2-4 сантиметра в декаду, а в начале апреле принял минимальное значение 137 сантиметров, и далее со средней интенсивностью 2-6 сантиметра в декаду нарастал до своего максимального значения 204 сантиметра, достигнутого к концу октября. Процесс ледообразования в ноябре остановился и сохранял свою максимальную за 2011 год толщину. Лишь в декабре с интенсивностью 5-10 сантиметров в декаду ледовый покров стаивал, достигнув к приостановлению измерений в ПЛТ № 1, к 10 января 2012 года, значения в 179 сантиметров. К началу измерений во вновь организованной ПЛТ № 2, в апреле 2011 года, в бухте Пляжная, толщина льда составила 31 сантиметр. Далее, до августа ледовый покров нарастал с интенсивностью 6-11 сантиметров в декаду. С августа по середину ноября интенсивность ледообразования снизилась до 2-5 сантиметров в декаду, по причине значительного снежного покрова скопившегося в бухте Пляжная после обильных снегопадов в июле-августе. Ледовый покров в ПЛТ № 2 достиг своего максимального значения, 151 сантиметр, в средине ноября, и далее, в декабре, с интенсивностью 3-6 сантиметров в декаду стаивал до момента разрушения припая в бухте. Из-за большей отдаленности от шельфового ледника Долк, процессы ледообразования в бухте Китайская несколько ниже, чем в Пляжной. Так, к началу измерений во вновь организованной ПЛТ № 3, в апреле, толщина льда составила 47 сантиметров. Далее, по конец октября ледовый покров в бухте Китайская нарастал со средней интенсивностью 4-8 сантиметров в декаду до своей максимальной толщины 146 сантиметров. Процесс ледообразования в ноябре остановился и сохранял свою максимальную за 2011 год толщину. В декабре, с интенсивностью 4-8 сантиметров в декаду ледовый покров стаивал до момента разрушения припая в бухте. Процессы ледообразования-стаивания в бухте Пляжная отличаются также и потому, что из-за значительного снежного покрова в бухте, ледовый покров подвержен инфильтрации, а значит и дополнительному намерзанию. К началу измерений в ПЛТ № 4 в бухте Тала ледовый покров достиг толщины в 105 сантиметров. Также как и в бухте Пляжная из-за значительного снежного покрова, лед был подвержен инфильтрации. Так как измерения производились в ПЛТ № 4 не регулярно можно лишь констатировать, что к началу декабря ледовый покров в бухте Тала достиг толщины 165 сантиметров.
Замечания и предложения:
Измерение характеристик ледового покрова в постоянных точках тем «древним» методом, каким исполняется сегодня, подвержено влиянию целого комплекса неизбежных погрешностей и ошибок. Исходя из международного опыта, в суровых условиях Антарктиды безопаснее, информативнее и точнее использовать автономный измеритель толщины льда и снега. Целый комплекс данных с подобного измерителя, а именно синхронные ряды температуры воды и воздуха, плотности и солености воды, направления и скорости ветра, атмосферного и гидростатического давления и так далее, позволили бы наиболее точно определять многие моменты времени и причины наступления различных процессов на припайном льду.
Профильные наблюдения
С целью получения пространственно-временной изменчивости стандартных ледовых характеристик, измерения выполнялись только лишь на «ледовом разрезе № 1» в бухте Западная. Начинался он в точке с координатами 69°23¢00¢¢ ю.ш. 76°22¢00¢¢ в.д., был ориентирован на южную оконечность восточного выступа полуострова Брукнес, примерный азимут 305°. Ледовый покров в бухте Западная сохраняется третий год подряд, поэтому положение точек разреза, ради сохранения репрезентативности, после консультации в РАЭ, осталось прежним. Протяженность ледового разреза составила около 600 метров, точки измерений располагались, примерно, через 150 метров, всего 5 точек. Измерения выполнялись в конце каждого месяца, с февраля 2011 по начало января 2012 года (таблица 3.5.1 и рисунки 3.5.2-3.5.12 в приложениях).
Другие два ледовых разреза, запланированные как стандартные, в бухтах Пляжная и Китайская не выполнялись, так как сложившаяся айсберговая обстановка вокруг станционного полуострова Миррор не позволяла проложить сколько-нибудь пригодный профиль для дальнейшего практического применения.
Дополнительно, стратегически важным заданием являлась доставка в течение зимовки на станцию «Прогресс» шести емкостей, объемом 75 м3, из бухты Тала. Две емкости сосредотачивались, еще с сезона 55 РАЭ, на снежнике полуострова Стурнес, в районе балка «Прогресс-5», координаты 69°25¢30¢¢ ю.ш. 76°08¢30¢¢ в.д., а четыре емкости, с сезона 56 РАЭ, южнее, на еще одном снежнике, напротив места генеральной выгрузки в «горле» бухты Тала, координаты 69°24¢10¢¢ ю.ш. 76°08¢30¢¢ в.д..
В апреле, когда лед окончательно встал и пошел процесс намерзания, начали исследовать наиболее перспективные районы для будущей трассы. В итоге, была разработана ледовая трасса вдоль полуостровов Миррор и Брукнесс, острова Фишер, полуострова Индусский, к полуострову Стурнесс, общей протяженностью около 12 километров. Однако северо-восточнее полуострова Миррор, а также северо-западнее полуострова Брукнесс из-за активных приливо-отливных процессов сформировался припай из всторошенного и наслоенного льда. С середины мая началась полярная ночь, и оставалось надеяться, что за зиму выпадет достаточное количество осадков, чтобы скрыть или сгладить куски льда на этих участках будущей трассы.
До середины июля, пока светлого дня не стало достаточно, чтобы уезжать далеко от станции на замеры по трассе, изучали физико-механические свойства антарктических льдов и производили расчеты несущей способности ледяного покрова.
Учитывая, что физико-механические испытания льда на прочность не производились, из всевозможных выполненных расчетов (в электронном виде, на твердом носителе, прилагающимся к этому отчету – директория «расчеты несущей способности льда») наиболее быстрым и простым является следующий способ определения допустимой эксплуатационной нагрузки на лед с повышенным запасом прочности:
Многолетний опыт обеспечения ледовых трасс на антарктическом припае подтвердил надежность экспертных оценок по упрощенной формуле:
РN = В∗Н2/а (1)
где РN - допустимая эксплуатационная нагрузка с повышенным запасом прочности, более 2,5; Н - толщина льда, метры; В - коэффициент распределения нагрузки: для колесных транспортных средств В=100, для гусеничных, менее 18 тонн, В=115, для гусеничных, более 18 тонн, В=125; а - коэффициент в зависимости от состояния ледяного покрова, таблица 3.5.3.
Расчет продолжительности времени нахождения на льду транспорта выполнен по формуле:
t =20∗(n+1)[(РN - Pt)²/ (РN ∗ Pt)] (2)
где Pt - масса груза, который должен находиться на льду в течение времени; t - допустимое время, часы; n - коэффициент учета состояния ледяного покрова, в зависимости от пластической деформации льда, таблица 3.5.4.
В связи с большими неопределенностями сведений о прочности льда для ориентировки на рисунке 3.5.2 приведены расчетные значения толщины льда в зависимости от его прочности, в диапазоне от 10 до 150 КПа, при работе транспортных средств в условиях нормальной переправы с нарушенным ледяным покровом (запас прочности 2,4) и без его нарушений (N=1,6), а также при работе на пределе прочности льда (N=1).
В соответствии с таблицей 3.5.2, из которой можно получить примерное значение прочности льда σи, по рисунку 3.5.13 можно ориентировочно определить безопасную толщину ледяного покрова для работы различных транспортных средств.
Из всего выше написанного в нашем случае, учитывая, что испытания льда на прочность не производилось, в соответствии с таблицей 3.5.2 принимаем σи в интервале 50-90 КПа.
Согласно рисунку 3.5.17 для нормальной транспортировки емкостей общим весом с волокушей до 13 тонн (N=1,6) необходимая толщина льда составляет 0.9-1.0 метра, а для N=2.4 соответственно 1.1-1.2 метра.
Таблица 3.5.2 Предел прочности льда на изгиб
ВИД И ТОЛЩИНА ЛЬДА (Н) В ОПРЕДЕЛЕННЫЙ ПЕРИОД ГОДА | ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ ЛЬДА НА ИЗГИБ σ, КПА | ||
среднее | максимальное | минимальное | |
Молодой лед, Н=0,1-0,3 м, апрель-июнь | |||
Однолетний тонкий, Н=0,3-0,7 м, апрель-июнь | |||
Однолетний средний и толстый, Н=0,7-2,0 м июль-ноябрь декабрь январь февраль |
Таблица 3.5.3 Значения коэффициента «а»
ПЕРИОД | ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА | а |
декабрь | Однолетний лед, средние и нижние слои сохраняют зимнюю прочность на изгиб около 0,7 МПа | 6,0 |
январь - начало февраля | Однолетний лед, развит поверхностный слой деструкции, прочность на изгиб средних и нижних слоев уменьшилась до 0,3 МПа | 2,4 |
конец февраля - март | Однолетний (остаточный) лед, развит слой вторично-рекристаллизационного льда большой прочности, прочность нижних слоев минимальна | 2,5 |
март-апрель | Остаточный лед, промерзание льда сверху проникло на 0,4-0,5 м | 6,0 |
Таблица 3.5.4 Значения коэффициента состояния ледяного покрова (n)
n | СОСТОЯНИЕ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА |
Поверхность льда покрыта слоем воды или большим слоем снега. | |
Снега на льду нет, температура воздуха ниже -5°С. | |
Снега на льду нет, температура воздуха ниже -10°С. | |
Снега на льду нет, температура воздуха ниже -15°C |
Рисунок 3.5.17 Значения толщины льда (Нл) в зависимости от прочности льда (σ)
и коэффициента запаса прочности (N)
Исходя из полученной необходимой толщины льда в 0.9 метра, допустимая эксплуатационная нагрузка с повышенным запасом прочности (более 2,5) получается для августа-сентября по формуле (1) следующая:
РN = 115∗(0,9)2/6,0 = 15,5 тонны
А продолжительность времени нахождения на льду емкости с такой допустимой эксплуатационной нагрузкой при температуре воздуха ниже -10°C по формуле (2) следующая :
t =20∗(2+1)[(15,5 – 13,0)²/ (15,5 ∗ 13,0)] = 1,86 часа = 1 ч. 50 мин.
Таким образом, для безопасной транспортировки емкостей необходимо было дождаться толщины ледяного покрова по всей протяженности трассы не менее 0.9 метра.
Первая половины зимы 2011 года в районе станции «Прогресс» (июнь-июль) выдалась ветреной и малоснежной (таблица 3.1.1 в приложениях), однако и весьма морозной, что позволило льду на большей протяженности разрабатываемой трассы достигнуть 0.9 метров.
Конец июля – начало августа, было отмечено большим количеством осадков, тем самым проблемные участки всхолмленного и наслоенного льда северо-восточнее полуострова Миррор, а также северо-западнее полуострова Брукнесс, сровнялись. С середины августа, гусеничными тягачами «Pisten Bully 240» укатывали ледовую трассу. Конец же августа был ветреным и морозным, что послужило окончательному формированию ледяного покрова, необходимого для транспортировки по нему тяжеловесов.
Весь август производились замеры толщины льда по всей протяженности трассы. Через 200-250 метров трасса обвеховывалась, обходя айсберги, трещины деформации (а также приливные), сильно заснеженные участки, и так далее. В первых числах сентября были особенно внимательно обследованы и замерены трещины вдоль берега, через которые в любом случае необходимо было проезжать. Тревогу вызывали появившиеся по всему припаю трещины после подвижек шельфового ледника Долк в начале августа. Однако даже те трещины, которые проходили по трассе были перпендикулярны и, главное, не расширялись, что по «технике безопасности» для проезда транспорта допускается.
Учитывая, что емкости лежат на пологом снежнике, и для их транспортировки необходимо было наволакивание на волокушу, для этой операции на припае в непосредственной близости (300-500 метров) были организованны специальные площадки с толщиной льда порядка 1.2 метра и больше, способного выдержать дополнительные нагрузки.
Согласно формулам (1) и (2) допустимая эксплуатационная нагрузка льда с повышенным запасом прочности и продолжительность времени для нахождения емкости на площадке во время её наволакивания, на льду толщиной 1.2 метра, при температуре воздуха ниже -10 °C следующие:
РN = 115∗(1,2)2/6,0 = 27,6 тонны
t =20∗(2+1)[(27,6 – 13,0)²/ (27,6 ∗ 13,0)] = 35,73 часа = 35 ч. 42 мин.
Таким образом, производить операции с грузом в 13 тонн на льду толщиной 1.2 метра абсолютно безопасно.
Большое количество осадков, в конце июля – начале августа, сформировало в бухте Тала снежный покров более 0.5 метра, а сильные ветра, позднее, уплотнили и уменьшили его толщину до 0.2-0.3 метров. Этот факт позволил протащить емкость до площадки, не боясь нарушить её целостность.
С 2 по 8 сентября 2011 года по подготовленной трассе двумя тягачами «Pisten Bully 240», в сцепке, все емкости были благополучно доставлены до станционного полуострова Миррор.
Для транспортировки большегрузов в бухте Тала, как для доставки емкостей в зимовку 56 РАЭ, так и для разгрузки НЭС «Академик Федоров» в сезон 57 РАЭ, при каждом посещении бухты Тала выполнялся постоянный «ледовый разрез № 4» (таблица 3.5.5 и рисунки 3.5.14-3.5.16 в приложениях). Кроме провоза двух емкостей по ледовой трассе через этот разрез в сентябре, 29 декабря 2011 года, при разгрузке НЭС «Академик Федоров» по участку ледовой трассы через этот разрез транспортировались еще одна топливная емкость на 75 м3, топливовоз «Урал 8х8» и трактор «Кировец». Топливная емкость осталась на снежнике полуострова Стурнес, в районе балка «Прогресс-5», до дальнейшей транспортировки в зимовку 57 РАЭ. Трактор «Кировец» был доставлен со станции «Прогресс» на НЭС «Академик Федоров» по леднику на волокуше тягачом «Pisten Bully 240» с подстраховкой АТТ № 29. Топливовоз «Урал 8х8» также на волокуше по леднику был доставлен на станцию.
Кроме прокладки ледовой трассы в бухту Тала, для обеспечения океанографических работ в бухте Восточная (по разрезам № 6 и № 7), также, в сентябре, была разработана трасса в объезд острова Геодезистов, по так называемому «центральному варианту».
И еще одним стратегическим маршрутом была предполагаемая трасса трубопровода, для перекачивания с НЭС «Академик Федоров» на базу ГСМ станции «Прогресс» топлива, в сезон 57 РАЭ. Учитывая имеющиеся на станции топливные шланги, общей длинной всего лишь 1800 метров, трасса трубопровода прокладывалась на самом кратчайшем расстоянии, через пояс айсбергов, у северо-восточного побережья полуострова Миррор. Из-за крайне узких проходов между айсбергами, пригодных лишь для прокладки трубопровода, этот маршрут не разрабатывался как ледовая трасса, для транспортировки по ней большегрузов. Так 24-27 декабря 2011 года по подготовленному маршруту удачно проложили топливопровод и произвели перекачку необходимого объема топлива.
Измерения, выполненные для прокладки ледовых трасс и прочих маршрутов, в том числе и промеры попутных трещин, представлены в приложениях (таблицы 3.5.6 и 3.5.7 в приложениях).
Замечания и предложения:
Из опыта работ, полученного при прокладке ледовых трасс и прочих маршрутов, стоит отметить крайнюю необходимость присутствия на станции мобильных транспортных средств. На протяжении всей зимовки единственный снегоход «Буран», в невозможно плачевном состоянии, ремонтировался, буквально, после каждой второй поездки на нем. Как транспортное средство, отечественный снегоход, в условиях Антарктиды, зарекомендовал себя очень хорошо, однако обязательно должен быть на станции полный ремонтный комплект запасных частей, начиная от электроники и заканчивая пружинами для балансиров ходовой. Также на станцию, даже для прочих нужд, необходим еще один снегоход, так как выезд одного транспортного средства за территорию станции на расстояние в 10-15 километров – это нарушение техники безопасности. Так было у нас при разработке ледовой трассы в бухту Тала, когда за 10 километров от станции снегоход «Буран» безнадежно сломался, и пришлось возвращаться пешком, благо, погода не испортилась!!!
Промерные работы на льду подразумевают много габаритных и тяжелых инструментов, будь то мотобур, снегомер, или даже щуп для исследования трещин. Для всего этого инструмента, необходимы сани-прицеп к снегоходу, которых на станции, по сути, нет. Корыто-прицеп, использованное нами на зимовке, не пригодно для езды по льду. Также, для различного инвентаря, такого как градусник, коромысло снегомера, GPS и так далее, необходим специализированный рюкзак, объемный и усиленный в потенциально слабых местах.
Дополнительные наблюдения
Дополнительные наблюдения в 56 РАЭ заключались в отметке вариантов прохода по припайному льду различных экспедиционных судов, а также маршрутов выгрузки большегрузов.
Так, в сезон 56 РАЭ, в январе-марте 2011 года, когда припайный лед в районе станционного полуострова Миррор уже был разрушен, возможно, лишь отметить даты прихода, и отхода из района различных экспедиционных судов. НЭС «Академик Федоров» 2 января ушел из района станции «Прогресс», позднее, после морских работ, еще раз подходил к станции 4 февраля, а 5 числа уже ушел. Последний раз судно подходило 21 марта, и 23 числа ушло окончательно. Китайское экспедиционное судно «Xue Long» в январе-феврале 2011 года работало в районе станции «Zhong Shan», и 27 февраля окончательно ушло из района. Суда индуской экспедиции с января по февраль работали в районе своей строящейся станции, ушли из района в начале марта, точная дата не известна. Таким образом, с конца марта по начало ноября 2011 года в районе станции «Прогресс» не было ни одного экспедиционного судна.
Первыми, навигацию в припайном льду, открыли суда индусской экспедиции. 10 ноября в район оазиса «Холмы Ларсемана» подошел д/э «Иван Папанин» к кромке припая, в 35-38 километрах к северо-северо-западу от входа в бухту Тала, в точке с координатами S69º03′00′′ E76º00′00′′ в ожидании л/к «Владимир Игнатюк». Дождавшись ледокола, далее, оба судна к 15 числу пробились в точку с координатами S69º15′52′′ E76º23′43′′, откуда приступили к транспортировке большегрузов по припайному льду тягачами типа «Pisten Bully». Однако к 20 ноября, с помощью л/к «Владимир Игнатюк» индусской экспедиции удалось пробиться непосредственно к своей станции. Следующим, 29 ноября, в район оазиса «Холмы Ларсеманна», подошло китайское экспедиционное судно «Xue Long», и, пройдя по каналу л/к «Владимир Игнатюк», встало для разгрузки в ту же точку с координатами S69º15′52′′ E76º23′43′′. Из-за близости российской и китайской станций, вполне логично, что для разгрузки большегрузов китайская экспедиция воспользовалась уже накатанными ледовыми трассами, в том числе, уже готовыми для разгрузки НЭС «Академик Федоров». Нерациональная эксплуатация трассы, да и повышающаяся с каждым днем температура воздуха, уже к началу декабря привели ледовую дорогу в крайне плачевное состояние. Также, у китайской экспедиции, 9 декабря, недалеко от судна совершил жесткую посадку вертолет. Люди не пострадали, однако техника не подлежит ремонту. Тягачом типа «Pisten Bully» на волокуше остатки вертолета доставили на китайскую станцию. К 17 декабря, когда состояние ледовой трассы более не позволило совершать транспортировку тяжеловесов, экспедиционное судно «Xue Long» ушло из района. Также, чуть ранее, 10 декабря, закончив все грузовые работы у своей станции, из района ушли и суда индусской экспедиции. Лишь к 25 декабря в район оазиса «Холмы Ларсеманна» подошел НЭС «Академик Федоров». Пройдя по каналу л/к «Владимир Игнатюк» до все той же точки с координатами S69º15′52′′ E76º23′43′′, российское судно стало пробиваться, согласно рекомендациям, к месту раскачки топлива, с координатами S69º22′17′′ E76º26′03′′. Успешно выполнив перекачку топлива, НЭС «Академик Федоров» воспользовавшись своим же каналом, а потом и каналом л/к «Владимир Игнатюк», к 29 декабря пробился в горло бухты Тала. Там, выполнил запланированные работы с большегрузами на припайном льду. К моменту разгрузки тяжеловесов состояние подготовленных ледовых трасс было уже неудовлетворительным, что подтвердила и авиаразведка. Поэтому груз по припайному льду транспортировался лишь через бухту Тала, а далее по леднику на станцию «Прогресс». 3 января 2012 года НЭС «Академик Федоров» ушел из района оазиса «Холмы Ларсеманна».
Замечания и предложения:
Из-за позднего прихода НЭС «Академик Федоров», из года в год, подготовленные и вполне безопасные ледовые трассы для выгрузки различных большегрузов, становятся непригодными. В начале декабря китайское экспедиционное судно «Xue Long», даже встав гораздо дальше на север, нежели мог бы встать НЭС «Академик Федоров» выполнило разгрузку значительного количества грузов, при этом сэкономив весьма дорогое авиатопливо. Стоит отметить, что огромный объем работы, который тут выполняют российские гидрологи, даже не подразумевается для исполнения зимовщиками других станций. Пользуясь остатками ледовой обстановки в конце декабря РАЭ значительно удорожает стоимость разгрузки, а выполненную работу гидрологов «за так» дарит иностранным экспедициям.
Гидрологические наблюдения
Гидрологические наблюдения выполнялись согласно: «Программе прибрежных ледово-гидрологических наблюдений на станции «Прогресс» в 56 РАЭ в 2011-2012 годах».
Производство наблюдений осуществлялось в соответствии с требованиями действующего «Наставления гидрологическим станциям и постам», выпуск 9, часть 1, издание 1984 года.
Уровенные наблюдения и их обработка выполнялись согласно «Руководства по эксплуатации РЭ25.11.1280.001 «Преобразователь гидростатического давления измерительный «Прилив-2»»», издательство 2000 года и «Рекомендаций Р52.17687-2006 «Уровень моря. Методика выполнения измерений преобразователем гидростатического давления «Прилив-2»»», издательство 2007 года.
Выполнение океанографических станций и обработка полученных результатов регламентировалось «Руководством по гидрологическим работам в океанах и морях», издательство 1977 года, и инструкциями зондов.
Наблюдения выполнялись с января по декабрь 2011 года инженерами-гидрологами Новиковым А.Л. и Бобровым К.А., при содействии зимовщиков станции «Прогресс» 56 РАЭ.
Уровенные наблюдения
Уровенные измерения производились с помощью донного мареографа «Прилив-2ДА», заводской номер 712. Прибор, устанавливался с припая в бухте Пляжная на расстоянии 200 метров от здания старого ДЭС.
Конструктивно это колодец, размером 70х80 и высотой 45 сантиметров, из бруса сечением 15х15 сантиметров, накрытый утепленной крышкой высотой 30 сантиметров, под которой находится утепленный люк размером 40х50 сантиметров, вставляемый в проем колодца. Майна в колодце обогревалась или тэном мощностью 1000 Ватт, закрепленном на поплавке, или гибким тэном, обмотанным вокруг фала на всю длину мощностью 500 Ватт. К колодцу от ДЭС на опорах подводился медный кабель сечением 2х2.5 миллиметра. Двухметровые деревянные опоры для кабеля, располагались друг от друга в 4-х метрах. ТЭН соединялся с кабелем розеткой и электровилкой. Для защиты поверхности тэна от коррозии, он был покрыт эпоксидной смолой и покрашен. Однако после того как колодец мареографа обтаял под более чем метровым слоем снега (в мае и августе 2011 года наблюдалось самое большое количество осадков – таблица 3.1.1 в приложениях) колодец в начале августа пришлось демонтировать, а также заменить тэн и восстановить электрокабель. Сотрудниками ДЭС, для гидрологических нужд, подарили тэн из нержавеющей стали на 1000 Ватт, из которого был выполнен новый отопитель колодца мареографа. Для улучшения теплоизоляции, чтобы тепло не выдувалось ветром, сруб колодца снаружи был обернут целлофановой пленкой. Сам мареограф, привязанный к отрезку двутавровой балки, лежал на дне и соединялся с поверхностью капроновым фалом, с промежуточным грузом в 3.0 метрах от прибора. Другой конец фала был закреплен на горизонтальной штанге колодца.
В течение 56 РАЭ прямые измерения уровня воды, то есть нивелировки, необходимые для определения поправки мареографа для приведения уровенных данных к единой отсчётной поверхности – НТУ, выполнялись ежедекадно и при каждой постановке, а также снятии, мареографа. Использовался нивелир с компенсатором «CST Berger SAL 32», штатив «Orient SJD10F» и телескопическая четырехметровая рейка «Orient». Для нивелировки использовался репер «Rp 2», крайне редко репер «Rp 2A». Результаты выполненных нивелировок прилагаются (таблица 4.1.2 в приложениях).
Уровенные наблюдения в 2011 году проводились с 3 по 17 января до момента критического обтаивания колодца мареографа, а чуть позднее и разрушения припая. После установления припая в бухте Пляжная был организован новый уровенный пост, и уровенные наблюдения проводились с 2 мая по 31 декабря 2011 года; до момента критического обтаивания колодца мареографа, а чуть позднее и разрушения припая. В начале августа колодец был под более чем метровым слоем снега, от чего сильно обтаял, и как следствие – пришлось демонтировать уровенный пост, и к 8 августа организовывать рядом новый.
В конце каждого месяца мареограф поднимался для считывания данных и выполнения стандартных поверок, а перед началом следующего месяца устанавливался обратно. В ежечасные показания прибора вводились соответствующие им по времени значения атмосферного давления, приведённого к уровню моря и приводка (поправка приведения к рейке). Файлы с ежеминутными значениями атмосферного давления предоставлял станционный метеоролог, по которым делалась выборка ежечасных значений. Приводка вычислялась по результатам ежедекадных нивелировок уровня (таблица 4.1.3 в приложениях).
Обработка данных уровенных наблюдений заключалась в формировании таблицы по типу «ТГМ-8» и таблицы «время и высоты полных и малых вод». По этим таблицам строился набор графиков, в том числе и общий ход колебаний уровня за месяц (комплекты 4.1.1-4.1.9 в приложениях). Все вычисления производились в пакете «Microsoft Office Excel 2003» (файлы обработки в электронном виде, на твердом носителе, прилагающимся к этому отчету – директория «уровенные измерения»). Также на основе программы «Вечный календарь» (версия v2.54r, сайт http://calendarium.narod.ru/) был составлен «лунный календарь и условия солнечной освещенности» на 2011 год для станции «Прогресс» (таблица 4.1.1 в приложениях).
Во всех 9 месяцах измерений уровня мареографом «Прилив-2ДА», с заводским номером 712, существуют пропуски в наблюдениях, которые вызваны исключительно сбоями в электронной схеме прибора. Важно, что ошибки в измерениях прибор показывает не однотипные, и возможности исправить, зачастую, нет. То сбивается синхронизация, то прибор показывает нереальное гидростатическое давление, то вместо ежечасных измерений регистрируются, чуть ли не ежеминутные. Также, после приведения некоторых данных мареографа к единой уровенной поверхности, встречались отрицательные значения (27 ноября 2011 года в 9 утра зарегистрировано значение «-3» сантиметра), что снова подтверждает необходимость пересчёта НТУ по имеющейся серии наблюдений и получения его более достоверного значения для бухты Восточная.
Замечания и предложения:
Для организации уровенного поста на станции «Прогресс» как минимум необходим более надежный регистратор измерения уровня моря. Даже при существующей методике, материал уровенных измерений будет на порядок выше при использовании, как ни печально, но заграничных аналогов мареографа «Прилив», таких как «WLR 7(8)» фирмы «Aanderaa», или «SBE 26plus» фирмы «Sea-Bird Electronics» и прочих.
Для повышения качества обработки уровенных данных по существующей методике необходима разработка или возрождение пакета программ, даже на основе «Microsoft Office Excel» так называемого «рабочего места гидролога», куда вносились бы сырые данные с приборов, и набором команд выполнялись бы стандартные расчеты, в том числе статистика, и построение графиков. Это привело бы к единому образцу представления обрабатываемого материала.
Также, учитывая, что уровенные наблюдения на станции «Прогресс» ежегодные, необходима организация стационарного уровенного поста. В условиях Антарктиды это крайне тяжелая задача, однако, существующая методика прямого измерения уровня моря, посредствам нивелировки, заключает в себе много неизбежных погрешностей и ошибок.