Файл: Океанография и морская метеорология учебник..pdf

всплывать во избежание присасывания. Покладка на камни, скалу не допускается.

Величина оседания тяжелых предметов в мягкий грунт может достигать 5— 10 м, и это необходимо учи­ тывать при строительстве портовых гидротехнических сооружений.

Физические свойства грунта определяют и его аку­ стические свойства. При оценке возможностей дально­ сти эхо- и шумопеленгования в мелководных районах с песком и илистым песком, плитой и скалистым грун­ том следует ожидать увеличения дальности за счет от­ ражения 60—90% звуковой энергии от дна. В районах же с илом, песчанистым и глинистым илом до 80—90% звуковой энергии поглощается грунтом, и поэтому даль­ ность обнаружения подводных целей значительно умень­ шается. В глубоководных районах влияние грунтов дна на работу гидроакустических средств несущественно.

Цвет грунта в мелководных районах может явиться фоном, маскирующим (или демаскирующим) подводные объекты (подводные лодки, мины) от визуального и те­ левизионного наблюдения с кораблей и самолетов. Сле­ дует также иметь в виду, что после штормов в районах с мягкими грунтами прозрачность воды резко ухуд­ шается.

§ 4. МОРСКИЕ БЕРЕГА

Более или менее широкую полосу суши, примыкаю­ щую к морю, принято называть побережьем. Часть по­ бережья, непосредственно прилегающая к морю, где от­ мечаются следы постоянного взаимодействия моря и суши, называется берегом.

Граница между берегом и поверхностью моря (оке­ ана) носит название уреза воды. Положение этой гра­ ницы не остается постоянным, так как не остается по­ стоянным уровень моря. Иногда море наступает на сушу, затопляя порой значительные площади, а иногда море отступает, и тогда оголяются участки морского дна.

Так как при малых уклонах земной поверхности по­ ложение уреза воды в плановом положении может су­ щественно меняться, то на морских картах за границу между водой и сушей условно принимается береговая

27

{

линия (черта) — урез воды при определенном положе­ нии уровня моря: на морях с выраженными прилива­ ми — след полной воды в сизигию, на морях без прили­ вов— урез воды при среднем уровне моря.

Подводное продолжение суши часто называют под­ водным береговым склоном.

Полоса моря, непосредственно прилегающая к суше, является прибрежьем. Каких-либо четких морфологи­ ческих признаков прибрежья не существует, и ширина прибрежной полосы определяется в зависимости от на­ вигационно-гидрографических и других особенностей. На морях с приливами часть прибрежной полосы между береговой линией и урезом воды в малую воду назы­ вается осушкой, а урез воды при наинизшем, теорети­ чески возможном по астрономическим причинам уровне моря принимается за нулевую изобату.

При описании морских берегов прибрежье и берег обычно объединяют одним общим термином — берего­ вая зона. Особый интерес береговая зона вызывает в связи с тем, что в ее пределах происходит взаимодей­ ствие всех четырех земных оболочек: атмосферы, гидро­ сферы, литосферы и биосферы. Поэтому морские берега характеризуются не только большим разнообразием ти­ пов, но и непрерывным процессом развития.

Основными факторами, влияющими на формирова­ ние берегов, являются:

—волноприбойная деятельность моря;

—выносы рек;

—атмосферные процессы и явления (ветер, осадки

идр.);

—приливы, приливные и сгонно-нагонные течения;

— подвижки льдов;

—действия биогенных факторов (коралловых мол­ люсков, водорослей и т. д.);

—вековые вертикальные движения суши;

—трансгрессия (наступление моря на сушу) и ре­ грессия (отступление) моря исторического или совре­ менного (Каспийское море) характера.

Из перечисленных факторов главное значение для процесса формирования береговой зоны имеет волнопри­ бойная деятельность моря. В зависимости от уклона дна

вприбрежной полосе моря волнение воздействует на берег по-разному. У приглубых берегов волны почти

28

полностью сохраняют свою энергию и с огромной силой, достигающей нескольких десятков тонн на квадратный метр, обрушиваются на берег, вызывая его разрушение (абразию). Со временем море расширяет волноприбой­ ную площадку, образуя на берегу абразионную террасу, переходящую в крутой уступ (клиф).

Продукты разрушения берега размельчаются и сно­ сятся ближе к морю, образуя аккумулятивную часть террасы. По мере обмеления прибрежной зоны энергия волн, достигающих берега, ослабевает—- постепенно пре­ кращается процесс абразии. Длительность абразионного развития берега определяется прочностью слагающих пород, силой волнения и геоморфологическими особен­ ностями береговой зоны.

У отмелых берегов энергия волн гасится трением о дно и оказывается недостаточной, чтобы смыть и унести

вморе обломочный материал. На границе суши и моря

вприбойной зоне возникает пляж — часть берега, пе­ риодически заливаемая волнами и состоящая из скопле­ ний наносов (валунов, гальки, гравия, песка, ракушки).

Крутизна, ширина пляжа и размеры слагающих его ча­ стиц определяются геоморфологическими особенностями береговой зоны. Так как энергия прибойного потока, на­ бегающего на берег, значительно больше энергии пото­ ка, направленного в море, то обломочные частицы ока­ тываются и сортируются по размеру и удельному весу: наиболее крупные обломки (глыбы, валуны) сосредото­ чиваются у уреза Воды, более мелкие частицы (галька, гравий, песок) накапливаются по обе стороны от уреза воды на поверхности пляжа и в прибрежной зоне. По­ скольку волны набегают на берег не строго по нормали, то перемещение частиц происходит не только в попереч­ ном, но и в продольном направлении — возникает про­ дольный поток наносов, создающий в зависимости от местных условий разнообразные аккумулятивные формы.

Проблема защиты берегов от размыва, а морских каналов и портов от заносимости непосредственно свя­ зана с характером берегообразующих процессов. При­ брежные участки морского дна, важные для морепла­ вания, где отмечаются существенные изменения рельефа вследствие перемещения наносов или заносимости, под­ лежат для поддержания морских навигационных карт

29

Г ЛАВА 2

ОРГАНИЗАЦИЯ И СРЕДСТВА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

§ 5. ЦЕЛИ, СОДЕРЖАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Гидрометеорологические исследования в общем виде имеют главной целью изучение гидрологического и ме­ теорологического режима океанов и морей. Эти иссле­ дования предусматривают:

а) получение с помощью различных наблюдений в океане данных для обеспечения нужд народного хозяй­ ства и обороны страны оперативной (текущей) гидро­ метеорологической информацией;

б ) . последующую статистическую обработку этих исходных данных для получения режимной информации, содержащей сведения о средних и предельных значениях гидрометеорологических элементов, их распределении во времени и пространстве, а также их сочетании в раз­ личные сезоны;

в) установление теоретических и эмпирических за­ висимостей между процессами и явлениями, протекаю­ щими в океане и атмосфере;

г) получение на основе установленных зависимостей прогностической информации о погоде, океанских и воз­ душных течениях, структуре гидрофизических полей, условиях распространения акустической, электрической, световой и других форм энергии в океане и атмосфере.

Полнота исследований обеспечивается выполнением минимальной обязательной программы гидрометеороло­ гических наблюдений за следующими элементами:

31

“температурой, влажностью и давлением воздуха,

скоростью и направлением ветра у поверхности океана

ина определенных высотах;

—приходом-расходом радиации и тепла;

—облачностью, туманами, осадками и видимостью;

—температурой воды, соленостью, плотностью, рас­ творенными газами, оптическими и другими физико-хи­

мическими характеристиками воды;

— ледовым покровом; —>гидробиологическими явлениями;

— скоростью и направлением поверхностных и глу­ бинных течений;

— элементами поверхностных и внутренних волн. При проведении специальных съемок в программу

исследований могут быть включены и другие виды на­ блюдений.

Результаты гидрометеорологических исследований ис­ пользуются для обеспечения точного определения места, безопасности плавания кораблей и полетов самолетов на всем пространстве океанов и морей.

Требования, предъявляемые к методике гидрометео­ рологических исследований. Главным источником энер­ гии для физических, химических и биологических про­ цессов, протекающих в океане и атмосфере, является солнечное излучение, которое создает на Земле запасы потенциальной энергии. В различные сезоны года и на различных широтах солнечная радиация неодинакова, поэтому тепло поступает на Землю неравномерно, что обусловливает неравномерное распределение плотности водных и воздушных масс в поле силы тяжести и вызы­ вает их непрерывные перемещения, направленные на выравнивание плотности. При этом потенциальная энер­ гия превращается в кинетическую, которая в свою оче­ редь частично трансформируется в энергию турбулент­ ности, частично вследствие вязкости воды и воздуха превращается в тепло, излучаемое Землей в мировое пространство. После перераспределения водных и воз­ душных масс часть кинетической энергии вновь перехо­ дит в потенциальную. Завершается цикл превращения солнечного тепла в океане и атмосфере, образуются две неразрывные системы — термодинамическая и механи­ ческая. Океан и атмосфера оказываются так тесно свя­ заны между собой, что невозможно успешно изучать ка­

32

кую-либо одну среду без всестороннего рассмотрения влияния другой, без соблюдения трех основных требова­ ний, предъявляемых к методике гидрометеорологических исследований:

—совместное (в неразрывном единстве) изучение процессов и явлений, развивающихся в океанах и морях

иприлегающей к ним атмосфере;

—одновременное (синхронное) изучение процессов

иявлений в различных точках пространства;

—непрерывность или повторение наблюдений через интервалы, позволяющие с необходимой точностью вос­

становить реальный ход (изменение) исследуемых вели­ чин между измерениями.

Виды гидрометеорологических исследований. Гидро­ метеорологические исследования в океанах и морях раз­ деляются на комплексные, стационарные (долговремен­ ные), рекогносцировочные и попутные.

К о м п л е к с н ы е и с с л е д о в а н и я предназначе­ ны для всестороннего изучения структуры физических полей в океане и атмосфере. Эти исследования прово­ дятся в наиболее важных районах океана путем выпол­ нения синхронных съемок отрядами океанографических судов и длительных наблюдений с помощью автоном­ ных средств (буйковых станций).

Океанографической съемкой называется выполнение совокупности океанографических разрезов, охватываю­ щих море или какую-то, достаточно самостоятельную, часть океана. Разрез — это совокупность океанографи­ ческих станций, расположенных последовательно по одной линии. Океанографическая станция — выполнение комплекса гидрометеорологических наблюдений в дан­ ной точке океана. Океанографические станции могут быть якорными и дрейфовыми, разовыми, повторными, суточными и многосуточными. При охвате всей толщи воды до дна станция называется полной, в остальных случаях — подвесной.

При работе на океанографических станциях установ­ лены единые (стандартные) горизонты наблюдений, со­ блюдение которых обязательно для всех экспедиций. Так, при измерении температуры и взятии проб воды для гидрохимических анализов стандартными горизон­ тами являются:

33

4500, 5000 м, далее через 1000 м и на приДонном гори­

зонте;

б) для мелководных морей: 0, (5), 10, 15, 20, (25), 30, 40, 50, 60, (75), 80, 100, (125), 150, 200 м и на при­

ния гидрологических элементов, например, в слое скач­ ка (см. § 11) наблюдения должны выполняться не толь­ ко на стандартных, но и на промежуточных (дополни­ тельных) горизонтах.

Наблюдения над течениями, как правило, выполня­ ются на тех же стандартных горизонтах, но из-за слож­ ности и трудоемкости этого вида наблюдений разре­ шается ограничиваться горизонтами 0, (5), 10, 25, 50, 100, 200, 300, (400), 500, 750, 1000, 1200, 1500, далее че­ рез 500 м и у дна [2].

Строгое соблюдение горизонтов наблюдений обеспе­ чивает сравнимость результатов, полученных судами разных ведомств в различные сезоны.

Масштабы современных исследований в Мировом океане таковы, что организация крупных комплексных экспедиций оказывается не под силу отдельным ведом­ ствам, выполняющим эти исследования. Поэтому в на­ шей стране почти все океанографические исследования, кроме отдельных рейсов судов промысловой разведки Министерства рыбного хозяйства, проводятся объеди­ ненными силами заинтересованных ведомств путем ор­ ганизации межведомственных экспедиций из несколь­ ких экспедиционных судов. Каждый участник такой экспедиции решает не только свои, узковедомственные, но и общегосударственные задачи.

Более того, даже крупнейшие океанские державы не в состоянии финансировать всю работу по обследо­ ванию обширных районов океана. Оказалось выгодным осуществлять международное сотрудничество по линии Межправительственной океанографической комиссии (МОК) ЮНЕСКО, а также Научного комитета океани­ ческих исследований при Международном совете науч­ ных союзов, участниками которых являются несколько

34

десятков стран мира. Советский Союз является актив­ ным членом МОК. и уже принял участие в Индоокеан­ ской экспедиции (1961 —1964), в исследованиях течения Куро-Сио (1965—1968), в программе «Геодинамика» и др. международных экспедициях, в которых исследо­ вания выполняло до 30 экспедиционных океанографиче­ ских судов.

С т а ц и о н а р н ы е и с с л е д о в а н и я проводятся на специальных судах погоды, с помощью автономных средств, береговыми, островными гидрометеорологиче­ скими станциями, рейдовыми постами и плавучими мая­ ками, а также путем выполнения экспедиционными су­ дами в течение ряда лет повторных станций, разрезов и съемок в целях исследования многолетних, сезонных или краткопериодных изменений гидрометеорологиче­ ского режима и обеспечения флота текущей гидрометео­ рологической информацией.

Р е к о г н о с ц и р о в о ч н ы е и с с л е д о в а н и я про­ водятся для предварительного обследования малоизу­ ченных районов.

ходе в район работ, при возвращении в базу, при прове­ дении экспериментальных работ) и всеми кораблями и вспомогательными судами ВМФ (при выполнении по­ ставленных задач) в объеме, предусмотренном Прави­ лами наблюдений на кораблях и судах ВМФ за гидро­ метеорологической обстановкой (ПНГМО-К—67). Целью попутных наблюдений является уточнение получаемых прогнозов погоды, обеспечение флота текущей информа­ цией о гидрометеорологической обстановке в районе плавания, а также пополнение данных о гидроме­ теорологическом режиме открытых частей океанов и морей.

Аналогичные наблюдения проводятся штурманским составом судов морского флота, рыбного хозяйства и других ведомств.

Организация гидрометеорологических исследований.

Гидрометеорологические исследования в океанах и мо­ рях связаны со значительными денежными ассигнова­ ниями, необходимостью иметь специальные экспедици­ онные суда, оснащенные современными средствами

3 5

исследований, с привлечением значительного числа квали­ фицированных специалистов, требуют большого напря­ жения физических и духовных сил участников океано­ графических экспедиций. Поэтому исследования в океа­ нах и морях должны быть организованы, а личный состав подготовлен таким образом, чтобы при минималь­ ных затратах времени и средств получать полную и ка­ чественную информацию об интересующих флот гидро­ метеорологических элементах.

Исследования проводятся в определенной последова­ тельности, по этапам:

—планирование исследований;

—подготовительные работы в базе;

—переход в подлежащий исследованию район;

—выполнение задания;

—возвращение в базу, камеральная обработка ре­ зультатов исследований, составление научно-техниче­ ских и других отчетов;

—тематическая обработка материалов для создания гидрометеорологических пособий.

Исследования океанов и морей проводятся со все­ возрастающей интенсивностью на строгой плановой основе, включающей перспективное и годовое планиро­ вание, техническое проектирование вплоть до выдачи непосредственным исполнителям технических заданий (предписаний) на производство определенных видов работ.

Перспективные планы составляются, исходя из пер­ спектив развития военного дела, науки и техники с уче­ том ассигнуемых средств.

Годовые планы разрабатываются на основе перспек­ тивных и содержат задания на данный год с указанием районов, объектов и видов исследований, сроков, испол­ нителей, выделяемых судов и денежных средств.

Технический проект представляет собой развернутое организационно-техническое решение поставленной го­ довым планом задачи. Этот документ устанавливает наиболее рациональные способы работ, позволяющие при минимальных затратах сил и средств качественно выполнить задание. В техническом проекте делается подробное обоснование способов исследований, органи­ зации и последовательности выполнения работ, к нему

36