К ВОПРОСУ О ВОЗМОЖНОСТЯХ РАСШИРЕНИЯ СРОКОВ НАВИГАЦИИ ПО СМП
«Стремление к цели еще не означает достижения этой цели, и вообще цель достижима только в приближении.» Зигмунд Фрейд
Анализ условий плавания на различных участках трассы СМП показал, что протяженность пути плавания в условиях сжатий различной степени составляет в среднем 10-25% от общего расстояния переходов и проводок в летний период и 20-40% - в зимний период навигации (Бабич Н.Г.).
Касательно ледового плавания судов в условиях сжатия, организации ледовых разведок на СМП, перспектив в этом плане, текст ниже.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЖАТИЙ ПО ХАРАКТЕРНЫМ ПРИЗНАКАМ СОСТОЯНИЯ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА.
Характеристики динамики ледяного покрова могут определяться дистанционно преимущественно с мобильных воздушных средств ледовой разведки, а также, с искусственных спутников Земли (ИСЗ), если речь не идет об оценке сжатия. Раньше ледовая разведка функционировала как система многоуровневого сбора информации. В связи с полным исчезновением полярной авиации и отсутствием в последние пару десятилетий на атомных ледоколах вертолетов для ближней ледовой разведки система стала одноуровневой, с сомнительной претензией в перспективе на двухуровневую, в которой верхний уровень будет представлять собой как и сейчас, спутниковую мелкомасштабную съемку и обеспечивает, кроме чисто научных задач, также, решение задач стратегии выбора трасс морских операций в Арктике и других замерзающих регионах, в том числе, в определенной степени позволяет планировать генеральный курс каждого конкретного судна либо каравана судов.
Посадка вертолета на ВПП атомного ледокола после ледовой разведки
В частности, при планировании проводок в западном секторе Арктики может производиться выбор между прибрежным вариантом плаваний через пролив Карские Ворота, либо - через мыс Желания, и т.д. Нижний же уровень (пока на стадии опытных попыток) - визуальные, либо инструментальные в совокупности с визуальными, съемки с БПЛА, которые позволят определять отдельные характеристики ледяного покрова, например, толщины льда. Разведка с помощью БПЛА позволит контролировать реальную ледовую обстановку в окрестностях судна и решать задачи тактики плавания. При этом существенным дополнением к данным разведки с БПЛА является давно уже имеющийся контроль ледовой обстановки с помощью судовых радиолокационных станций (РЛС) и визуальные наблюдения с судов. До тех пор, пока ледоколы не будут оснащены БПЛА для ведения ближней ледовой разведки, основным способом контроля ледовой обстановки, включая выбор маршрута ледового каравана и движение по нему, у капитана ведущего ледокола будет являться комплексное применение судовых РЛС хорошей разрешающей способности (РЛС миллиметрового диапазона), ледовых радаров/приставок и средств визуального контроля (мощные оптические приборы/бинокли), а в условиях ограниченной видимости (ночное время суток, парение канала, неблагоприятные ГМУ) - мощные поисковые прожектора.
Снимок РЛС в проливе Лонга на востоке СМП 02 февраля 2024г.
Вопрос возможности эффективного применения разведывательных БПЛА в условиях полярной ночи, аномально отрицательных температур наружного воздуха и других неблагоприятных метеорологических факторов открыт, есть определенные сомнения на этот счет, как говорится, «вскрытие покажет».
Проводка газовоза по СМП в январе 2023 года
На текущем этапе каждая из выполняемых спутниковых съемок (за исключением ИСЗ, снабженных специальной радиолокационной техникой) является развитием и уточнением предыдущей как по пространству, так и во времени. Развитие и уточнение по пространству состоит в изменении масштабов разведываемых районов с соответствующим повышением детализации данных, а во времени - в сокращении сроков между съемками. Действительно, традиционные виды информации, получаемые с ИСЗ - это оптические и инфракрасные изображения поверхности. Но для того, чтобы эти изображения можно было интерпретировать в характеристиках состояния ледяного покрова, необходимо, чтобы они были получены в отсутствие облачности, даже просвечивающей. А ясное небо в арктических регионах, особенно в летний период, не такое уж частое событие. Достаточно качественную информацию о ледяном покрове в Арктике можно получать в среднем (в лучшем случае) 1 раз в 3-5 суток.
Такая (двухуровневая) организация сбора ледовой информации позволит в определенной степени взаимоувязать ее с существующей системой прогнозов - от долгосрочных до суточных. Соответственно все это несложно связать с иерархией потребителей информации - организаторов и исполнителей морских операций во льдах.
Рассмотренная схема, несомненно, идеализирована. На практике описанные взаимосвязи зачастую нарушаются и в ряде случаев возникает дублирование задач, при этом из-за не налаженной ритмичности поступления информации может возникать ее избыточность в одних ситуациях и недостаточность - в других. Не является полезным ни то и ни другое. Учитывая чрезвычайно высокую стоимость ледовой информации, следует стремиться к тому, чтобы осуществлялся сбор только нужной информации, при этом избыточность явно противопоказана. Все это требует тщательной методологической проработки вопросов организации всей структуры сбора.
В рамках рассмотренной структуры узкая но архиважная задача определения сжатий во льдах, которая является одной из важнейших с точки зрения судоводителей характеристик динамики ледяного покрова, особенно если речь идет о переходе к круглогодичной навигации по Севморпути, может решаться только на нижнем уровне, т.е. при разведке с помощью БПЛА, которых на атомных ледоколах нет от слова совсем. Дело в том, что индикатором сжатий являются очень локальные особенности состояния ледяного покрова и с ИСЗ они практически неразличимы!!!
Пример сильного сжатия льда в свежих предварительно проложенных каналах
Теоретически, сравнительный анализ двух последних спутниковых снимков, полученных за очень короткий промежуток времени, может позволить в какой-то степени выявить элементы сжатий льда, но, на практике это неосуществимо, учитывая время оборота ИСЗ вокруг Земли по высокой орбите, и, тем более, нам нужен прогноз по сжатиям на предстоящий переход для выбора пути, а не постфактум этой характеристики льда.
1В соответствии с существующими рекомендациями интенсивность сжатий оценивается по 4-х балльной шкале (табл.1). Эта шкала применяется для дрейфующих льдов сплоченностью 9-10 баллов.
Как следует из приведенных характеристик, определение балла сжатия производится при наблюдениях в течение некоторых (обычно не указываемых в инструкциях) промежутков времени, т.е. в динамике. Шкала приспособлена преимущественно для наблюдений с судна - здесь подобные наблюдения в динамике вполне реальны. Значительно труднее использовать шкалу при наблюдениях с воздушных средств ледовой разведки.
При визуальном определении сжатий с воздушных средств используется практически единственный дешифровочный признак - свежее выторашивание снега и измельченного льда на стыках ледяных полей сплоченностью 9-10 баллов. Другие приемы (учет ветра, дрейфа ледяных полей, системы течений в районе и т.д.) являются скорее физически-интуитивными, чем практическими. Эффективность этих приемов тесно связана с опытом и квалификацией судоводителей, анализирующих информацию, получаемую с БПЛА. При наличии низкой облачности либо тумана, а также в условиях полярной ночи визуальная разведка сжатия становится крайне затруднительной.
Кроме определений по приведенной шкале, при наблюдениях с судов применяются более корректные методы. В частности, несомненный интерес представляет метод определения интенсивности сжатий по степени закрытия канала за движущимся ледоколом (табл.2). Здесь применяются числовые критерии оценки сжатий, что снижает погрешность.
Все вышесказанное относилось только к дрейфующим льдам. Как уже отмечалось ранее, само понятие сжатий сформировалось применительно именно к этому виду ледяного покрова, соответственно этому разрабатывались и методики. Применительно к сжатиям в припайных льдах какие-либо конкретные методики сравнительно простых (визуальных) определений их интенсивности вообще отсутствуют.
В сложных ледовых условиях, при отсутствии видимости или невозможности в силу технических, погодных или иных причин провести ледовую разведку с помощью воздушных средств, капитаны ледоколов прибегают к так называемой разведке льда корпусом.
Разведку корпусом выполняют с целью определения проходимости льда на непротяженных участках ледовой трассы или при проходе перемычек сплоченного льда, особенно в условиях сжатия. Применение этой разведки целесообразно в том случае, если имеется возможность оставить караван на некоторое время без ледокола, не опасаясь за его безопасность (на кромке льда, на разводьях или в местах естественных укрытий).
Подойдя к участку, проходимость которого вызывает сомнение, караван останавливается, а ледокол корпусом преодолевает сомнительный участок. По результатам разведки делают вывод о проходимости перемычки тяжелого участка.
Если участок проходим, то в зависимости от его сложности сразу решается вопрос о способе проводки каравана (весь караван сразу, по одному судну или на буксире) и ледокол продолжает проводку.
Возвращение к ожидающему каравану после ледовой разведки корпусом в условиях сжатия
Достоинством метода разведки корпусом являются его наглядность и ощутимость, предварительная прокладка канала. Капитан ледокола получает точную информацию о проходимости льда на данном участке и сразу решает вопрос о составе и дальнейшем способе проводки каравана. Ледовая разведка корпусом позволяет избежать заводки каравана в непроходимый лед, в «ледовый мешок». Недостатки метода: неизбежна остановка каравана, иногда на длительное время; разведка проводится на небольшом расстоянии от каравана (примерно 10 миль).
Не лишним будет тут отметить и то, что, даже в случае удачной разведки корпусом ледовой обстановки, ледовый караван, готовый последовать дальше в обход обнаруженных препятствий в виде барьеров или гряд торосов, в условиях сильного сжатия льда будет продвигаться очень медленно вплоть до вынужденной остановки до тех пор, пока сжатие не прекратится совсем, или, существенно не уменьшится. Надо четко понимать и то, что, в условиях сжатия, когда единственным способом движения каравана является способ движения по нормали к линии сжатия, а этот выбранный курс кардинально отличается от генерального направления движения по заданному маршруту, то в целом, существенно увеличивается длина пути каравана до конечной цели, а значит, и время.
Движение ледокола переменными галсами в условиях сжатия
Та же самая проблема потери времени за счет увеличения пути будет стоять и перед ледовыми караванами, следующими по Севморпути в условиях сжатия даже без необходимости проведения ледоколом разведок корпусом ледовой обстановки.
Самый мощный в мире «ледокол» - ВЕТЕР.
Известно, что дрейф льда вызывается совокупным действием ветра и течений. Процессы дрейфа, сжатий, торошения льда находятся в постоянной причинной связи и в морях Арктики обусловливаются главным образом действием анемобарических факторов. Дрейф льда, вызванный воздействием течений (постоянных, реверсивных, стоковых, компенсационных), в подавляющем большинстве случаев служит фоном, ослабляющим или усиливающим эффект воздействия ветра на дрейф льда, силу сжатия.
В результате дрейфа происходят перераспределение масс льда, изменение положения границ (кромок) дрейфующих льдов, изменение сплоченности, образование и закрытие зон чистой воды (полыней).
Реакция льда на действие ветра происходит обычно в течение нескольких часов, инерция дрейфа сохраняется в течение суток и более. При движении льда в сторону открытой воды скорость дрейфа значительно больше, чем при дрейфе в сторону препятствия (берег, массив сплоченного льда). Дрейфующий лед способен обтекать препятствия (стамухи, острова, выступающие участки побережья), если энергия движения превышает силы бокового трения льда. Кинетическая энергия движения льдов в результате неравномерности скорости дрейфа преобразуется в потенциальную посредством процессов сжатия и торосообразования. С точки зрения отрицательных последствий влияния дрейфа на проводку судов опасность для мореплавания представляет интенсивный дрейф льда со скоростями, значительно превышающими 1-2 уз. Наиболее динамичными в этом отношении районами являются проливы (Карские Ворота, Бориса Вилькицкого, Лонга).
Частным случаем интенсивного дрейфа льда, представляющего опасность для мореплавания, является образование так называемой «ледяной реки». Это явление характерно для осенне-зимнего периода навигации, когда перетертый и многократно наслоенный молодой лед в виде полосы шириной от нескольких кабельтовых до 1 мили и более дрейфует («течет») вдоль побережья по внешней границе припая и ледяных заберегов. Сжатия льда в таком потоке достигают максимальной величины, поэтому даже мощные ледоколы с большим трудом могут выйти из опасной зоны, и то не факт.
Наблюдения над режимом сжатий показали наличие определенной зависимости между ориентацией и степенью сжатий, направлением и силой действующего ветра. В открытой части моря при ветре неизменных направлений силой до 4 баллов происходит уплотнение льда, сжатия редко превышают 1 балл; при усилении ветра до 6-8 баллов преобладающая степень сжатий оценивается в 1-2 балла. Сжатия более 2 баллов возникают в открытой части моря под действием ветра силой свыше 8 баллов и при дрейфе льда в сторону препятствия (массив сплоченного льда, берег).
Наибольшей силы сжатия достигают в зоне шириной порядка 30 миль вдоль побережий при скорости нажимного ветра больше 10-12 м/с. Например, у западного побережья п-ова Ямал действие ветра SSW-W-WNW румбов силой 2-3 балла приводит к возникновению сжатий до 1 балла; при силе ветра 4-5 баллов сжатия достигают 2 баллов; сжатия в 3 балла могут возникнуть при силе ветра свыше 6 баллов. Ослабление ветра приводит к уменьшению сжатий в той же последовательности. Уменьшение сжатий происходит также при смене направления действующего ветра более чем на 30°; при неизменной силе ветра этот процесс идет за счет переориентации осей сжатия.
Наиболее быстрое прекращение сжатий наблюдается при одновременной смене направления ветра и уменьшении его силы до 3 баллов и менее. При этом процесс «расслабления» льда, «отдачи» усиливается за счет реакции внутреннего напряжения ледяного покрова (упругих деформаций во льду). Кроме того, в прибрежных районах процесс «отдачи» усиливается из-за стоковых течений, компенсирующих динамический подпор уровня после прекращения действия нагонного ветра.
К особым условиям плавания следует отнести также наличие мощных торосистых образований (барьеры, гряды, пояса торосов), при форсировании которых ледоколы вынуждены работать ударами, часто заклиниваются, в результате чего скорость продвижения, как правило, бывает минимальной - от нескольких кабельтовых до нескольких метров в час. При форсировании перемычек тяжелого льда негативно сказывается отсутствие креновой системы на а/л «Арктика», выручает дифферентная.
Барьер торосов
В перспективе открытия круглогодичной навигации по СМП, полагаю, необходимо будет определить критерии возможностей ледокольного обеспечения по гидрометеорологическим условиям (ГМУ), а именно критические (предельные) значения гидрометеорологических параметров в трех градациях:
1) благоприятные;
2) предельные;
3) неблагоприятные.
Таким образом, сформируется совокупность гидрометеорологических параметров, каждый из которых, попадая в ту или иную градацию, приобретает свойство показателя и несет частную информацию о степени своего влияния на эффективность и безопасность ледокольных проводок. После несложных преобразований, включающих процедуры комплексирования, нормирования и свертки, перечень сформированных показателей сведется к комплексному показателю, который и определит возможность решения поставленных перед ледоколами задач в данных ГМУ.
Этот показатель представлен в вероятностной форме и может принимать значения
от 0 до 1:
а) благоприятные ГМУ (0,0-0,25);
б) предельные ГМУ (0,25-0,75);
в) неблагоприятные ГМУ (0,75-1,0).
Важным при оценивании штабом морских операций (ШМО) возможностей проведения ледокольных операций в ГМУ различной степени сложности таким способом будет являться его оперативность и глобальность (при условии достаточного заполнения базы данных гидрометеорологической информации), что выглядит крайне привлекательным в условиях дефицита времени, отводимого штабу на планирование бесперебойной работы флота и принятие решений по выдаче рекомендаций капитанам ледоколов по маршрутам движения ледовых караванов.