Догнать волну: зачем ученые составляют карту аномальных морских зон Арктики

Российские ученые составляют карту аномальных морских зон Арктики — мест, где благодаря активному перемешиванию холодной и теплой воды возникают внутренние волны с высотами более 10 м. Здесь часто скапливается промысловая рыба и даже могут ненадолго укрыться от радаров подводные лодки. Однако стационарные сооружения в этих зонах лучше не строить, даже если есть вероятность наличия здесь нефти или газа. Составленная в итоге карта станет большим подспорьем для российских компаний, ведущих добычу углеводородов на шельфе, говорят эксперты.

Море волнуется

Температура воды в океане зависит от глубины — сверху находятся теплые слои с меньшей плотностью, ниже холодные с более высокой. В месте перепада плотностей (области пикноклина) формируются так называемые внутренние волны. Наибольшее влияние на происходящее на поверхности и дне океана имеют интенсивные внутренние волны (ИВВ) — с высотами более 10 м. Встречаются они на материковых окраинах океанов, где есть перепад высот дна и регулярные приливы и отливы. Возникают периоды с «повышенным волнением» раз в 12 часов, которые длятся от 30 минут до двух часов.

Так как темпы освоения мелководного шельфа северных морей России растут год от года, всё более актуальным становится изучение опасностей и полезных возможностей этих внутренних волн. Ученые Санкт-Петербургского филиала Института океанологии РАН приступили к созданию карты аномальных зон арктического бассейна России.

— Свидетельства существования внутренних волн отмечались с древности в разных частях земного шара, — рассказал «Известиям» главный научный сотрудник лаборатории геофизических пограничных слоев Санкт-Петербургского филиала Института океанологии РАН Алексей Зимин. — Но их научное изучение началось лишь в ХХ веке с развитием технической базы океанологических исследований. Связано это прежде всего со сложностью наблюдения этого явления. К тому же влияние внутренних волн на окружающую действительность не столь очевидно, как ветровых волн или цунами. В результате сегодня мы имеем лишь редкие фрагментарные измерения некоторых характеристик внутренних волн.

Согласно информации более ранних исследований, внутренние волны на арктическом шельфе России по своим характеристикам довольно часто являются интенсивными и порождают придонное течение высоких скоростей. Благодаря тому что на поверхности воды над местами появления ИВВ возникает рябь, увидеть такие зоны можно со спутников.

— Задача оценки вероятности появления ИВВ — сложная. Но ее можно выполнить, имея большой объем данных по высотам внутренних волн, — пояснил Алексей Зимин. — Их, в свою очередь, получают с радаров космического базирования, которые дают качественные снимки независимо от метеорологических условий и времени суток.

И вред, и польза

В результате наблюдений был получен набор локаций с повышенной вероятностью разрушения дна, причем с определением ее степени. Все эти районы объединяет близость впадения крупных рек (Печора, Обь, Енисей, Лена и др.), небольшие глубины (до 100 м), преимущественно песчаный состав грунта. Внутренние волны на шельфе способствуют размыванию грунта. Следовательно, говорят ученые, в этих точках лучше не строить гидротехнические сооружения, даже если район имеет потенциал добычи нефти или газа. В крайнем случае, необходимо выполнять строительные работы, учитывая опасность размытия грунта.

По мнению и.о. заведующего базовой кафедрой «Газпром нефть» ТюмГУ (Минобрнауки России) Александра Коркишко, создание карты разрушающих вероятных штормовых нагрузок станет большим подспорьем для освоения арктического шельфа России. Эксперт отметил, что ставить задачу команде ученых необходимо с привлечением главных потребителей этой информации — ведущих российских компаний, осуществляющих свою деятельность на шельфе.

Есть у аномальных зон еще одна особенность. Внутреннее волнение создает помехи для передачи акустического сигнала, следовательно, находящаяся в таком месте подлодка незаметна наблюдателю.

Впрочем, по мнению ветерана-подводника Владимира Ашика, участки с подобными аномалиями слишком малы для их практического использования.

— Теоретически акустический сигнал действительно может гаснуть в таких точках, но подводники этим никогда не пользовались, — отметил эксперт. — Дело в том, что субмарина должна всегда двигаться, в противном случае не будет работать руль. Да, если лодки находятся по разным сторонам этой зоны, они друг друга не увидят. Однако субмарины довольно быстро покинут данный участок и снова станут заметны. Таким образом, особенной боевой эффективности в использовании этих аномальных зон я не вижу.

Потоки теплых вод попадают в арктические моря из Атлантического океана, в местах с сильным внутренним волнением они перемешиваются. Таким образом, получаются своеобразные оазисы внутри пластов воды. Помимо более высокой температуры, в этих аномальных точках активно скапливаются биогенные питательные вещества — благодаря сильному волнению они поднимаются со дна к поверхности. Поэтому такие области довольно привлекательны для живности, в частности промысловых рыб. Они часто концентрируются именно в районах с неоднородностями водной среды. Это может быть связано как с концентрацией объектов питания, так и с поведенческими особенностями. Местонахождение рыб теперь также можно будет уточнить с помощью карты.

Районы с высокой рыбной продуктивностью — это моря Северной Атлантики: Норвежское, Баренцево и Гренландское. Наличие карты с аномальными зонами может принести пользу. А вот арктический шельф побережья Сибири и шельф, примыкающий к бассейну Северного Ледовитого океана, характеризуются отсутствием промысла или незначительной добычей рыбы в основном из-за низкой температуры воды. Впрочем, благодаря глобальному потеплению вполне вероятно, что места обитания рыбы появятся и в восточных морях Арктики.