Навигационная метеорология и океанография

15. Дайте понятие антициклона и каковы условия его формирования.?

16. Каковы стадии развития антициклона?

17. Расскажите об особенностях погоды в антициклоне.

18. В чем заключаются особенности приближения антициклона?

Лекция 7 Тропические циклоны

1. Понятие тропического циклона

2. Зарождение и строение тропических циклонов

3. Районы зарождения и основные пути тропических циклонов

4. Стадии развития и траектории движения тропических циклонов

5. Погода в тропических циклонах

6. Признаки приближения тропического циклона

7. Определение положения судна относительно центра тропического циклона

1. Понятие тропического циклона

Циклоническая деятельность наблюдается не только в умеренных и высоких широтах. Вблизи тропических фронтов обоих полушарий (в широтной зоне от 5 до 25° с.ш. и ю.ш.) на Земле зарождаются грозные стихийные явления - мезомасштабные вихри - тропические циклоны. Обычно в низких широтах возникает большое число циклонических возмущений, но они бывают слабо выражены: давление в центре всего на 1 - 2 мбар ниже окружающего барического поля, ветры слабые, перемещаются медленно с востока на запад. Но время от времени эти возмущения начинают развиваться и превращаться в глубокие тропические циклоны с большими барическими градиентами и штормовыми ветрами. С фронтальными циклонами умеренных и высоких широт их роднит штормовой и ураганный ветер, похожая вращательная циркуляция вихрей, обильные осадки, выпадающие из их облачных систем, и соразмерность.

Принципиальные отличия фронтальных и тропических циклонов заключаются в их энергетике, вертикальном строении воздушных потоков, скорости ветра, направлении перемещения и сроках жизни самих вихрей.

Тропические циклоны - это сравнительно небольшие, но очень глубокие вихри, обладающие большой кинетической энергией. Для развития тропического циклона необходима большая энергия неустойчивости воздушной массы. Мощный подъем очень теплого и влажного воздуха над возникшим возмущением - обязательное условие его развития.

Давление в центре тропического циклона обычно составляй 980-950 мбар, в отдельных случаях - ниже 930 мбар. Диаметр тропического циклона составляет 100-300 миль, но иногда и больше.

2. Зарождение и строение тропических циклонов

За счет колоссальных энергий (в отдельных случаях скорость ветра в ураганах превышает 120-150 м/с) количество атмосферных осадков, выпадающих за сутки, достигает высоты 20 м и более.

В центральной части урагана под действием центробежного выбрасывания воздуха, при малом его притоке в приземном слое, давление быстро падает. Первоначально слабая барическая депрессия усиливается, и уже через несколько суток мощный циклон начинает двигаться к западу, все более увеличивая свою глубину и скорость движения, возрастает и сила ветра в нем. Циклон развивается в тропический ураган.

Согласно фронтальной теории, возникновение урагана объясняется взаимодействием воздушных масс Северного и Южного полушарий на тропическом фронте в зоне встречи пассатов. Здесь, вследствие интенсивного нагрева поверхности океана, наблюдается значительный контраст температур нижних и верхних слоев атмосферы, что создает большую неустойчивость воздушных масс - мощные конвективные движения.

Волновая теория зарождения ураганов пытается связать прохождение длинных (до 2000 км) восточных волн атмосферного давления. Эти волны, перемещаясь с востока на запад, теряют свою устойчивость и превращаются в вихри - тропические циклоны.

В развитии любого тропического циклона до интенсивного урагана прослеживаются четыре стадии:

- стадия формирования - неустойчивая погода, шквалистые ветры различных направлений. Намечается центр циклона. Сила ветра вблизи него (50-100 морских миль) не превышает 7 баллов;

- молодой циклон - дальнейшее падение давления, образование вокруг центра циклона пояса ураганных ветров. Формирование в центре циклона ясной погоды со слабыми ветрами или штилем - «глаза бури»;

- зрелый ураган - прекращение падения давления и усиления ветра. Площадь, занятая ураганом, увеличивается до максимума, нарушается симметрия урагана. Плохая погода в правой его половине наблюдается на большей площади, чем в левой.

- разрушение урагана. Эта стадия наступает, как правило, после поворота урагана через полярный курс к востоку. Интенсивность урагана ослабевает, «глаз бури» исчезает и ураган принимает черты обычного нетропического (фронтального) циклона. Точно так же тропические ураганы затухают и при переходе на сушу, когда прекращается приток влаги и увеличивается трение воздуха о подстилающую поверхность.

Все циклона, зарождающиеся в тропиках, подразделяются на четыре группы.

1-я группа. Тропическое возмущение - обладает слабой тропической циркуляцией.;

2-я группа. Тропическая депрессия - слабый тропический циклон с явно выраженной приземной циркуляцией, наибольшая скорость установившегося ветра в котором не превышает 12-13 м/с.;

3-я группа. Тропический шторм - циклон, наибольшая скорость установившегося ветра в котором достигает 33 м/с;

4-я группа. Тропический ураган - циклон, скорость ветра в котором превышает 33 м/с (60 уз.).

Таким образом, тропические циклоны классифицируются следующим образом (табл. 1)

В основу классификации положен критерий скорости ветра в центральной области тропического циклона. Однако тропические циклоны отличаются не только по ветровому режиму, но и по характеру распределения облачности, осадков и других метеорологических элементов (табл.1).

Таблица 1

Классификация тропических циклонов в зависимости от скорости ветра

Стадия тропического циклона	Сокращенное обозначение	Скорость ветра, уз	в циклоне м\с
Тропическая депрессия	TD	До 33	До 17
Умеренный тропический шторм	TS	34-17	17-23
Сильный тропический шторм	STS	48-63	24-31
Ураган (тайфун)	Н(Т)	64 и более	32 и более

3. Районы зарождения и основные пути тропических циклонов

Тропические циклоны зарождаются в зоне 5-25° по обе стороны от экватора. Причины возникновения тропических циклонов полностью еще не ясны, однако анализ разнообразной и объемной информации о сезонах и районах их зарождения и о синоптической обстановке, в которой они образуются, позволили определить основные условия их зарождения.

1. Тропические циклоны зарождаются над водной поверхностью тропиков во время, когда температура воды на поверхности максимальная и превышает 27 °С, причем важно, чтобы она на 1-2° превышала температуру воздуха.

2. Для образования тропических циклонов обязательно наличие мощного слоя влажного неустойчивого экваториального воздуха.

3. Предварительное существование циклонической циркуляции либо в виде слабой депрессии, либо в виде возмущения восточных пассатных ветров, создающего движение воздуха по циклонической траектории (т. е. по кривой с поворотом против часовой стрелки при низком давлении, остающемся в северном полушарии слева, а в южном - справа).

4. Незначительная изменчивость ветра с высотой в нижней тропосфере.

Образование тропических циклонов в зоне от 5° до 25° северной и южной широты обусловлено отчетливо проявляющейся внутритропической зоной конвергенции (ВТЗК), которая сближается с линией термического экватора (ТЭ), где температура поверхности воды не ниже 27-28°С и на 1-2° выше температуры воздуха. В районах зарождения ураганов имеются стимулирующие мощные конвективные движения в атмосфере условия - мелководные лагуны, рифы, коралловые атоллы, безлесные острова, плавающие водоросли (саргассы, например) и т.п. (рис.7).

Рисунок 7 Район вероятного зарождения тропических циклонов (указан контуром)

Условные обозначения: Э - географический экватор; ТЭ - термический экватор; ВТЗК - зона внутритропической конвергенции; северо-восточный циклон (в Северном полушарии) и юго-восточный (в Южном полушарии) пассат.

4. Стадии развития и траектории движения тропических циклонов

Статистика показывает, что только одна из десяти тропических депрессий, зарождающихся в этих районах Мирового океана, достигает силы тропического урагана. По всей видимости, такому положению способствует наличие субтропического перманентного центра действия атмосферы («конские широты»), препятствующие свободному перемещению депрессий к более высоким широтам.

Траектории движения тропических циклонов весьма изменчивы, но в общих чертах напоминают параболы (рис.8).

Рисунок 8 Траектории движения тропических циклонов

На участке параболы, обращенной к экватору, скорости перемещения циклонов невелики (не превышают 10-29 км/ч), циклоны движутся с востока на запад (с пассатными течениями) и стремятся сместиться к северу. Если тропической депрессии удается пройти через зону субтропического антициклона, она превращается в ураган, скорость ее возрастает до 40-50 км/ч, и движение урагана будет направлено в целом с запада на восток.

Средняя продолжительность тропических ураганов составляет 6-9 суток. Наиболее долго существуют ураганы, зарождающиеся вблизи берегов Африки и в районе островов Зеленого Мыса, дважды пересекающих Атлантический океан и уходящих далеко на север. Длительность их существования может достигать 3-4 недель. Нередко тропические ураганы переходят в обычные (фронтальные) циклоны и тогда длительность их существования может возрастать до 1,5 месяцев и более.

У поверхности земли ураган обычно представляет собой почти круговую область штормовых и ураганных ветров диаметром до 500 км, а в отдельных случаях - до 1000 км. На приземных картах погоды ураганы представлены изобарами - почти концентрическими окружностями.

Наибольшая скорость ветра, иногда превышающая 80-100 м/с, встречается в кольце на расстоянии 30 км от центра низкого давления. Однако в некоторых случаях разрушительные ветры охватывают и более широкую зону. Для Тихого океана средние размеры зон разрушения, сопровождающих тайфун, достигают 50-100 км при обширных размерах урагана до 1500 км.

Скорость вихревых потоков внутри урагана, особенно в его стенках, значительно больше. Согласно косвенным данным и произведенным нарушениям (при помощи инструментов измерить скорость не удается, т.к. при скорости ветра 60 м/с все ветроизмерительные приборы выходят из строя) среднюю скорость ветра в урагане можно оценить значениями 80-100, а в исключительных случаях 200 м/с и более.

Удивительной особенностью тропических вихрей является высокая воронка (до 10-15 км) с крутыми боками, вращающимися с громадной скоростью.

5. Погода в тропических циклонах

В центре урагана (в «глазе бури») наблюдается безоблачное небо, затишье и сильная толчея волн, представляющих опасность для судов не меньшую, чем волнение на периферии урагана. Иногда толчея волн усиливается выбросом воды, достигающим высоты 20 м и более. Диаметр «глаза бури» в среднем не превышает 30 км. Образование в тропическом циклоне «глаза» бури объясняется особенностями вертикальных движений воздуха (рис. 8). Нисходящие потоки воздуха в центре циклона, приводящие к его адиабатическому нагреванию, являются причиной образования «глаза» бури - безоблачной зоны в виде чаши с выпуклыми стенками из облаков, отделяющими зону ураганных ветров от зоны затишья.

Тропические ураганы характеризуются симметричным облачным массивом относительно своего центра. Вокруг воронки урагана размещено как бы единое громадное кучево-дождевое облако (Cb), переходящее к периферии в кучевые (Cu), слоисто-кучевые (Sc), высококучевые (Ac), перисто-кучевые (Cc) и перистые (Ci) облака.

Стадия тропического возмущения - интенсивное образование кучевых и перистых облаков и их уплотнение. Это- плотный, бесформенный и неорганизованный облачный массив. На карте погоды нет замкнутых изобар, циклоническая циркуляция почти не выражена. Ветры слабы.

Стадия тропической депрессии - дальнейшее уплотнение облачного массива, состоящего из кучево-дождевых и перистых облаков. На фотографиях ИСЗ плотный облачный массив отделен малооблачным пространством от остальной облачной полосы, обычно связанной с внутритропической зоной конвергенции; наблюдается некоторая упорядоченность облаков в обособленном облачном массиве. На картах погоды видна циклоническая циркуляция (появляются замкнутые изобары).

В восточной части депрессии местами отмечаются ливневые дожди, Скорость ветра в западной половине не превышает 10-12 м/с, в восточной до 17 м/с.

Стадия тропического шторма - наличие системы мощных кучево-дождевых облаков. На фотографиях ИСЗ система плотных облаков вначале в виде одной спирали, а затем ряда спиральных облачных полос, сходящихся к центру по циклоническим линиям тока. Появляются полосы уплотняющихся перистых облаков, покрывающие центральный облачный массив. На картах погоды -несколько концентрических замкнутых изобар, большие градиенты давления. Возникает зона ливневых осадков с наибольшей интенсивностью в восточной и северо-восточной частях циклонов, наблюдаются грозовые явления, расширяется область сильных и штормовых ветров (скорость ветра до 32 м/с).

Стадия урагана (тайфуна) - наличие компактной сплошной облачности. На фотографиях ИСЗ - сплошной облачный массив в форме диска или круговой зоны со сглаженными краями; спиральные полосы кучево-дождевых облаков, отходящие от основного массива (чем глубже и интенсивнее циклон, тем больше облачных спиралей вокруг его центра); на периферии циклона перистые облака Ciunc и Сс, указывающие на интенсивный отток воздуха в средней и верхней тропосфере над тропическим вихрем. В центре облачного массива часто видно темное пятно или точка - «глаз бури» - отсутствие облаков, просматривается поверхность океана. В передней части циклона располагаются гряды кучево-дождевых облаков. На карте погоды - система концентрических замкнутых изобар (вблизи центра циклона изобары технически не могут быть вычерчены); значительные градиенты давления могут достигать 15-20 мбар на 1° широты экватора. На расстоянии нескольких сот миль от центра отмечаются перистые облака Ciunc. Скорости ветра достигают максимальных значений. В «глазу бури» может наблюдаться слабый ветер, а иногда и полное затишье. Волны огромны и беспорядочны. Штормовой характер погоды в урагане (тайфуне) может удерживаться до 5-7 сут.

Стадии разрушающегося тропического циклона - постепенно теряются основные, характерные особенности в распределении облачности, осадков и ветра. На фотографиях ИСЗ уменьшается мощность перистых облаков, частично они исчезают; нарушается дисковая (круговая) форма центрального облачного массива и четкость его границ. На картах погоды уменьшается количество замкнутых изобар, становятся меньше барические градиенты, ветер ослабевает.

6. Признаки приближения тропического циклона

1. Падение атмосферного давления более чем на 3 гПа в сутки.

2. Появление крупной зыби. При медленном движении тропического циклона волны зыби могут наблюдаться за один - два дня до его прихода. Если направление распространения волн зыби остается постоянным, то тропический циклон смещается непосредственно в район местонахождения судна. Если направление распространения волн зыби изменяется против часовой стрелки, то цент тропического циклона пройдет справа налево, если по часовой стрелке - слева направо.

3. Появление перистых облаков, вытянутых V-образными полосами. Причем они не исчезают после захода и восхода солнца и бывают эффективно окрашены. Если направление полос перистых облаков не меняется с течением времени и суточный ход атмосферного давления нарушен, то тропический циклон движется в район нахождения судна. Если точка сходимости полос перистых облаков перемещается, и атмосферное давление незначительно падает, то не нарушая суточного хода, тропический циклон пройдет мимо.

4. Установление очень знойной и душной погоды с безоблачным небом и отличной (повышенной) видимостью.

Ураган страшен не только в открытом море. При его выходе на сушу с моря на берег обрушиваются громадные волны. Вступая в мелководье, ураган оказывает чрезвычайно сильное давление на воду, буквально «выжимая» ее перед собой. Образуется длинный водяной вол, который движется с большой скоростью перед ураганом и с меньшей по его сторонам. Передняя волна сопровождается шквалистым ветром, ливнями, грозами. Боковые волны уходят в стороны от урагана и иногда обрушиваются на берег при полном затишье, предупреждая о его близости. Сильные ураганы образуют длинные волны не ветрового происхождения еще в открытом море. При приближении такой волны к берегу уровень воды сначала растет медленно, постепенно. В определенный момент происходит скачок - уровень резко поднимается и вода обрушивается на сушу. Этот скачок вызывается волной, идущей перед центром урагана и достигающей наибольшей высоты. В некотором роде такая волна может служить предвестником урагана.

7. Определение положения судна относительно центра тропического циклона

Согласно требованиям международных организаций (СОЛАС, ИМО), всем морским судам, независимо от водоизмещения, технического состояния и других характеристик, предписывается уклоняться от встречи с тропическими циклонами, особенно их центральной части (50 миль от центра урагана). Лучше всего следовать по периферии тропического циклона, на расстоянии 500 миль от его центра.

Вахтенный помощник капитана, получив извещение о том, что в районе плавания зародился тропический циклон, обязан выполнить следующее:

- доложить об этом старшему офицеру (капитану);

- вести прокладку перемещения урагана на прокладочной карте, отмечая пунктиром - прогностический, сплошной стрелкой - фактический путь урагана;

- в случае необходимости рассчитать угол уклонения с зоной ветра ураганной силы за двое суток или сутки и разойтись с ураганом (рис.9).

Рисунок 9 Расчет курса уклонения с тропическим циклоном: 1 - круг вероятного размещения центра урагана (R = 33% от 300 миль, примерно 100 миль), 2 - круг, ограничивающий ураганный ветер (R = 100 + 50,25 или 75 миль); 3 - генеральный курс; 4 - новый генеральный курс (курс расхождения). (Морская метеорология, ч.2.стр.47, рис.2.9)

Расчет угла расхождения за 24 часа до встречи с ураганом выполняется следующим образом. Например, тропический ураган «Флора» по прогнозу движется к востоку со скоростью 14 узлов (навстречу нашему судну). За сутки «Флора» пройдет расстояние около 300 миль (24х14). По статистике служба прогнозов дает ошибку в предсказании расположения центра урагана, равную 33% (100 миль). Проведем круг радиусом R = 100 миль с центром в точке, удаленной от фактического центра «Флоры» накануне, - это зона вероятного размещения центра урагана через 24 часа. Необходимо к 100 милям добавить 25, 50 или 75 миль (это зависит от навигационных условий плавания, технического состояния судна и т.д.) и провести новый круг, который называется кругом, ограничивающим ураганный ветер. Теперь проводится курс уклонения (как касательная к этому кругу). Предпочтение северному или южному направлению расхождения отдается из соображений целесообразности (наличие или отсутствие места укрытия по курсу судна, от ветви параболы траектории урагана и пр.).

Основными приемами маневрирования являются способы «отворачивай навстречу» и «изменяй курс и скорость» (рис. 10).

Рисунок 10 Маневры уклонения: а - «отворачивай навстречу»; б - «изменяй курс и скорость»

Общие правила расхождения с ураганами сводятся к следующему:

- если судно находится на пути циклона, то оно должно идти так, чтобы ветер был справа, т.е. идти правым галсом;

- если судно находится в правой передней части циклона, то оно должно привестись к ветру и следуя в бейдевинд правого галса, по возможности удалиться от его центра;

- если судно находится в левой передней части циклона, оно должно стремиться уйти от центра урагана, следуя курсом бакштаг правого галса.

Выполняя эти общие правила, необходимо иметь в виду следующее:

- траектория тропических циклонов в Северном полушарии обычно направлена к западу, затем к северо-западу, к северу и далее на восток;

- фактическое направление и скорость перемещения циклона могут меняться весьма резко;

- наиболее опасное волнение возникает в правой половине урагана, особенно в тыловой его части. Это объясняется тем, что штормовые ветры здесь накладываются на собственное движение урагана и потому общее движение воздушных масс, в частности ветра, более сильное, чем в левой половине урагана.

Практика показывает, что несмотря на принимаемые меры предосторожности, не всегда удается уклониться от центра урагана на достаточно безопасное расстояние. Это чаще случается, когда судно находится в области зарождения урагана или лишено возможности свободно маневрировать. В таких случаях рекомендуется принять все меры к скорейшему выходу из наиболее опасной зоны (четверти) в менее опасную, выйти из урагана, лечь в дрейф или штормовать, выбрав наиболее безопасное положение относительно волн ветра.

Направление ветра к центру урагана можно определить по правилу Бейс-Балло или с помощью штормовой картушки, представляющей собой целлулоидный планшет с начерченной на нем схемой направления ветра (рис.11).



Рисунок 11 Штормовая картушка

Картушку накладывают на навигационную карту так, чтобы ее меридиональная ось была параллельна меридиану на карте, а на место судна приходилась бы такая точка внешней окружности, на которой один из векторов ветра совпадал бы с направлением истинного ветра, наблюдаемого на судне. Направление от места судна к центру картушки показывает направление ветра в центре урагана.

На картушке нанесены три окружности. Считается, что место судна приходится на внутреннюю окружность, если давление падает со скоростью не менее 2,7 гПа/ч. Картушка помогает определить направление ветра в центре циклона, но расстояние до него с помощью картушки определить нельзя, поэтому судоводителям необходимо тщательно следить за синоптической обстановкой над океаном, чтобы своевременно быть готовыми принять необходимый маневр с целью скорейшего выхода из наиболее опасной зоны урагана.

Вопросы для самоконтроля

1. Что собой представляет тропический циклон?

2. При каких условиях происходит зарождение тропического циклона?

3. Каковы особенности строения тропического циклона?

4. Какие стадии развития тропического циклона?

5. Как происходит изменение погоды в тропическом циклоне в зависимости от стадии его развития?

Лекция 8 Мировой океан и его основные характеристики

1. Рапределение воды и суши на земном шаре. Мировой океан и моря

2. Рельеф дна океанов и морей. Краткая навигационная характеристика грунтов

3. Химический состав и физические особенности морской воды

4. . Процессы замерзания морской и пресной воды

5. . Классификация морских льдов

6. . Географическое рапределение льдов в Мировом океане

7. . Навигационные пособия по льдам

8. Классификация морских волн

9. Элементы волн

10. Наблюдение за волнением

11. Навигационные пособия по волнению моря

12. Причины морских течений.

13. Классификация морских течений. Непериодические течения

14. Методы и приборы для определения морских течений.

15. Навигационные пособия по течениям

1. Рапределение воды и суши на земном шаре. Мировой океан и моря

Под Мировым океаном понимается водное пространство, занятое всеми океанами и морями и предоставляющее собой жидкую непрерывную оболочку земного шара.

Распределение суши и моря на земном шаре очень неравномерное. В северном полушарии под океанами находится 60,7%, а под материками 39,3% общей поверхности; в южном полушарии соответственно 80,9% и 19,1%.

Мировой океан делится на 4 океана:

Тихий, Атлантический, Индийский и Северный-Ледовитый.

Обособленные части океанов, вдающиеся в сушу называются морями.

По классификации Ю.М. Шокальского моря подразделяются на Средиземные и окраинные.

Средиземные моря в свою очередь делятся на междуматериковые (Средиземное море), расположенные между двумя материками (Африка, Европа) и внутриматериковые (Балтийское, Белое) моря.

Окраинные моря (Берингово, Охотское, Японское и др.) отделены от океана цепью островов или полуостровами.

Всего в Мировом океане около 50 морей. К Мировому океану относятся также: заливы, лиманы, лагуны, проливы и другие его части, которые необходимо знать для нужд судоходства.

Заливами называются части океанов и морей, вдающиеся в сушу и постепенно уменьшающиеся по ширине и глубине. В зависимости от формы их называют: губа, бухта, лагуна, фьорды и т.д.

Губа это далеко вдающиеся в сушу морские заливы, в которые обычно впадают крупные реки (Онежская губа, Обская губа).

Лиманы это затопленная морем устьевая часть речной долины или балки в результате некоторого опускания суши.

Бухтой называют небольшой залив, у которого ширина устья меньше самого залива (бухта Геляндинсая, Советская гавань, Севастопольская, Цемесская и др.)

Лагуна - это внутренние неглубокие водоёмы кольцеобразных островов (аттонов) или части морей, отделенные от моря косой полностью или частично.

Фиорд - это узкий, длинный, извилистый, с высокими и крутыми берегами залив, отделенный подводным порогом от глубин моря. Фиорды характерны для побережья Норвегии.

Пролив это относительно узкое водное пространство, разделяющее участки суши и соединяющее два обширных водных бассейна.

2. Рельеф дна океанов и морей. Краткая навигационная характеристика грунтов

Рельеф дна океанов и морей довольно разнообразный. Условно в нём выделяют несколько зон, соответствующих различным глубинам:

1. Материковая или континентальная отмель (шельф) с глубинами 0-200м - (7,6%)

2. Материковый склон с глубинами 200- 3000м - (15,3%)

3. Ложе океана с глубинами 3000- 6000м - (75,9%)

4. Глубоководные впадины более 6000м - (1,2%)

Материковая отмель (шельф) - наиболее мелководная часть океанов и морей, примыкающая к материкам. Навигационную опасность на шельфе могут представлять отдельные формы рельефа такие как: банка, скала, риф, мелководье, мель, подводная коса, бар.

Банка - все изолированные и ограниченные по площади резкие поднятия морского дна. При глубине меньше 20 м. банка опасна для судоходства.

Скала это отдельное, небольшое по площади, резкое возвышение дна из твердых пород (базальта, гранита, известняка). Обломки твердых пород и небольшие скалы называют камнями. Скалы и камни бывают надводные, подводные и осыхающие (обнажающиеся в малую воду).

Риф это опасное для плавания подводное или осыхающее возвышение морского дна со скалистым грунтом.

Мель это обширное по площади отмели из нетвердых грунтов с глубинами менее 20 м. опасные для судоходства.

Подводная коса - узкая, длинная отмель, являющаяся подводным продолжением полуострова, мыс или надводной косы.

Бар, который бывает:

- береговой - это узкая, вытянутая вдоль берега наносная полоса суши из песка или ракушки, отделяющая от моря лагуну;

- приустьевый - это песчаный подводный вал в прибрежной полосе морского дна перед устьем реки.

Материковый склон представляет собой круто наклоненную область дна океана (моря) расположенную между изобатами 200-2500 м. Рельеф его очень сложен: крутые уступы, пологие ступени, горные хребты, глубокие узкие каньоны и котловины.

Ложе океана - это центральная, самая большая часть Мирового океана, располагающаяся на глубинах от 3000 до 6000м. Рельеф его также сложен и разнообразен: обширные равнины, горные хребты, плато, котловины, впадины.

Глубоководные впадины (желоба) - это длинные узкие понижения дна океанов, имеющие глубину от 6 до 10-11 тыс.м. Ширина таких желобов не более20-70 км, а длина достигает нескольких тысяч километров. В настоящее время насчитывается около 30 глубоководных впадин, наибольшее число которых находится в Тихом океане.

Для целей судовождения обычно используют классификацию грунтов, в основу которой положен механический состав, а также держащие свойства грунта.

Основными типами грунтов являются:

1. Плиты сплошные, отдельные скалы, которые не держат якоря.

2. Глыбы и валуны размером от 10 до100 см (валуны) и более (глыбы).

3. Галечные грунты (галька, щебень) размером 1-10 см.

4. Гравийные грунты (гравий) размером 1-10 мм. Грунт несвязный, сыпучий.

Галечные и гравийные грунты плохо держат якорь.

5. Пески - отдельно зернистый грунт с размером частиц менее 1 мм. Грунт не связный, сыпучий.

6. Пылеватые пески - преобладающие частицы размером 0,05-1 мм. Грунт несвязный, сыпучий.

7. Илистые пески - преобладающие частицы размером 0,1-0,25 мм. Грунт слабо связан, в сухом состоянии легко рассыпается. Песчаные грунты хорошо держат якорь.

8. Песчаные илы - преобладают частицы размером 0,01-01 мм. Вязкость незначительная.

9. Илы- -преобладают частицы размером 0,01-0,05 мм. Грунт связный, слабо пластичный, вязкий.

10. Глинистые илы - преобладают частицы размером 0,02 мм. Грунт связный, плотный, пластичный, вязкий, липкий.

Для выбора наиболее безопасного пути при плавании на мелководье используют карты грунтов, которые могут быть трех видов:

1. Навигационные грунтовые карты, на которых грунты даны только в отдельных точках и обозначены буквами, например чрИ - черный ил, ИР - ил, ракушка. На морских картах введены буквенные обозначения двух типов: крупным шрифтом обозначается характер осадка, а мелким - цвет грунта и другие сведения о нем. Например: срмПсрГл - серый мелкий песок, серая глина.

2. Грунтовые морфологические карты дают представление о площадном распределении того или иного грунта. Отдельные типы грунтов на таких картах наносятся штриховкой различного рода.

3. Батилитологические карты - на которых наносится рельеф в виде изобат и состав осадка по данным литологического исследования. (Литология - изучение состава, происхождения, строения горных пород и условий их залегания).

Наиболее распространены батилитологические карты механического состава грунтов, сопоставленные с рельефом дна. Грунты здесь нанесены на основе исследования рельефа, углов наклона дна, механического состава осадка и других литологических признаков.

Особенности развития морских берегов и береговой зоны моря

Морской берег - это внешняя граница взаимодействия суши и водной поверхности морей и океанов, изображаемая на географических картах линией. В действительности следует говорить о береговой зоне, т.е. о более или менее широкой полосе земной поверхности, в пределах которой осуществляется взаимодействие суши и моря (водоема). Береговая зона состоит из собственно берега - ее надводной части - и подводного берегового склона.

В результате действия вол при взаимодействии с литосферой формируются абразивные и аккумулятивные берега.

Абразивный берег - высокий, крутой, отступающий берег океана моря, разрушаемый действием прибоя, с развитием абразивных форм рельефа. Абразия представляет собой механическое разрушение берегов океанов, морей и озер в результате деятельности волн и прибоя.

Аккумулятивный берег - наступающий берег океана, моря, сложенный наносами, приносимыми волнами и прибоем. Аккумуляция в геоморфологии определяет общее название процессов накопления рыхлого минерального материала и органических остатков на поверхности суши и дне водоемов.

Массы обломочного материала в береговой зоне, перемещаемого волнами и прибойным потоком, называются морскими наносами. Поток наносов характеризуется мощностью, емкостью и насыщенностью. Для понимания процессов размыва берега и его аккумуляции важно также учитывать интенсивность поступления материала, питающего поток наносов. Источники такого поступления могут быть различными. Скопление наносов в зоне действия прибойного потока называется пляжем.

Современные морские берега представлены огромным разнообразием типов, связанных с тем, что различные отрезки берегов Мирового океана находятся на разных стадиях выравнивания, имеют различный характер исходного расчленения и разное геологическое строение.

Образование аккумулятивных берегов форм, с одной стороны, и срезание мысов абразией - с другой, обуславливает выравнивание береговой линии. Это неизбежно придает берегам изрезанные очертания и расчленение рельефа прибрежной суши. Существуют следующие наиболее распространенные типы берегов:

- фиордовые берега, образованные в результате затопления ледниковых долин прибрежных горных стран. Названы так потому, что для них характерны фиорды - узкие и длинные извилистые заливы (берега Норвегии, Канады, Новой Земли);

- шхерные берега, образовавшиеся при затоплении низких ледниково-денудационных равнин. Шхерами называют совокупность мелких скалистых островов, узких проливов и заливов;

- риасовые берега, возникшие при затоплении прибрежных отрезков речных долин горных стран;

- лиманные берега, образовавшиеся в результате подтопления речных долин прибрежных равнин. Возникающие при этом заливы называют лиманами;

- берега долматинского типа, возникающие при подтоплении складчатых структур, имеющих простирание, близкое к общему направлению берега. При этом образуются причудливые архипелаги вытянутых вдоль общего направления берега островов;

- берега сбросово-глыбового расчленения, образование которых обусловлено подтоплением тектонических впадин типа грабенов, причем разделяющие их горстовые возвышенности выступают мысами и полуостровами.

Более редкими типами ингрессивных берегов являются берега аральского типа, возникающие при ингрессии моря в понижении рельефа золовых равнин, а также берега, конфигурация которых обусловлена вулканической деятельностью. Это тип отмелого берега.

В процессе формирования морских берегов, имеющих различную физическую природу, большая роль принадлежит факторам динамики береговой зоны. Динамикой береговой зоны называется совокупность локализованных в ней процессов и явлений, обуславливающих ее развитие.

Береговая зона состоит из собственного берега - ее надводной части - и подводного берегового склона.

Часть акватории моря, находящийся в пределах береговой зоны, принято называть взморьем, или прибрежьем, а полосу суши, на которой сохранились береговые формы рельефа, созданные при более высоком уровне моря, чем современный, побережьем.

Берега морей и океанов наряду с волнением подвержены также воздействию приливов и отливов, которые играют значительную геоморфологическую роль. Приливы и отливы - это периодические колебания уровня морей и океанов, вызываемые гравитационными силами Земли, Луны и Солнца. Приливные явления в Мировом океане характеризуются следующими понятиями:

- приливом - подъёмом уровня вод при прохождении приливной волны;

- отливом - падением уровня вод при прохождении приливной волны;

- сменой вод - моментом перехода прилива в отлив и наоборот;

- приливными явлениями в Мировом океане - динамическими и физико-химическими процессами в водах морей и океанов, вызванными приловообразующими силами;

- приливными течениями - течениями, вызванными приливными волнами.

Величина и характер морских приловов зависят не только от взаимного положения Земли, Луны и Солнца, но также и от географической широты, глубины моря и формы береговой линии.

3. Химический состав и физические свойства морской воды

К физическим свойствам морской воды относятся: температура плотность, оптические и акустические свойства.

Соленостью называется количество солей в граммах, растворённых в килограмме морской воды. Средняя солёность воды Мирового океана 35г на 1кг воды или 35%О (промилле). В отдельных районах в зависимости от гидрологических и климатических условий соленость может резко отклоняться от средней. Солёность Чорного моря у поверхности состаляет18%О, на глубине > 1км - 22%О, Азовского - 12%О Средиземного 38-39%О , Персидского залива 38-40%О.

Минимум солёности расположен в высоких широтах (на широте 10є-34,72%О), максимум на широте 30°-35,56%О.

Установлена связь между соленостью и относительной электропроводностью морской воды:

S = ? ѓ (R₁₅) (26)

где S - соленость. %О.

R_{15 -} относительная электропроводность при температуре 15 ^оС.

Под относительной электропроводностью понимается отношение удельной электропроводности проб морской воды к удельной электропроводности воды, имеющей соленость 35 %О.

Температурные особенности морской воды и характеристики ее плотности

Температура морской воды. Основными факторами, которые непрерывно изменяют температуру морской воды являются: суммарное действие прямой и рассеянной солнечной радиации, эффективное излучение системы вода- атмосфера, конвекция и испарение. В прибрежной зоне на температуру морской воды оказывает влияние еще и сток речных вод.

Повышению температуры морской воды способствуют:

- поглощение морем прямой и рассеянной солнечной радиации,

- излучение из более теплой атмосферы в более холодный океан.

- конденсация влаги из атмосферы над более холодным океаном,

- выпадение осадков, более теплых, чем поверхностные слои океанов.

Понижение температуры воды происходит за счет:

- излучения океана в атмосферу,

- испарения,

- конвекции в атмосфере,

- выпадения на поверхность океанов более холодных осадков.

Суточные колебания температуры воды редко превышают 1°С. Наибольшая температура в северном полушарии наблюдается в августе, в южном - в феврале.

Изменение температуры воды с глубиной зависит как от лучистой энергии солнца (прямая теплопередача) так и от вертикального перемешивания воды при штормовой погоде.

Тепло солнечной радиации распространяется на глубину до 100м (глубже темнота), а ветровое перемешивание захватывает слои воды не более 200м. Суточное колебание температуры прослеживаются до глубины не более 30м от поверхности, а годовые колебания до глубины 350-450м. Ниже температура постоянна.

На глубине 3000-4000м температура в разных местах океанов находится в пределах от +2 до -1°.

Тепловой режим океана оказывает существенное влияние на годовой ход температуры воздуха над океаном и материками.

Плотность морской воды. Под плотностью понимается отношение массы вещества к его объему, т.е это масса единицы объема.

кг/м³ (27).

4. Процессы замерзания морской и пресной воды

Необходимыми условиями для замерзания воды является охлаждение ее до точки замерзания (переохлаждения), а также наличие в воде ядер кристаллизации, являющихся зародышами, вокруг которых идет нарастание льда. Ядрами кристаллизации могут быть частицы пыли, кристаллики снега или частицы льда, уже существующие в воде. Процессы замерзания пресной и морской воды проходят неодинаково из-за различия их химических и физических свойств.

С охлаждением поверхностного слоя пресной воды ее плотность увеличивается и возникает перемешивание вод, которое продолжается по глубине, пока плотность воды не достигнет наибольшего значения при температуре +4 ^оС, по всей глубине бассейна. При достижении поверхностным слоем температуры - 0,13 ^оС начинается образование льда.

Для вод соленостью от 0 до 24,7 ‰, которые называются солоноватые, процесс замерзания происходит так же, как и в пресной воде, но при более низких температурах наибольшей плотности и замерзания воды в зависимости от ее солености. При солености равной 24,7 ‰ температура наибольшей плотности и температура замерзания имеют одинаковое значение - 1,3 ^оС.

У морской воды с соленостью большей, чем 24,7 ‰ температура наибольшей плотности ниже температуры замерзания, поэтому при достижении поверхностным слоем температуры замерзания, явление перемешивания вод не прекращается и образование кристаллов льда может происходить не только в поверхностном, но и во всем слое перемешивания. Такое явление наблюдается, когда перемешивание вод происходит под воздействием ветра, волнения и течений. Лед, образовавшийся в толще вод или у дна, называется глубинным и донным, или якорным. Донный лед, обладая большой подъемной силой, нередко выносит на поверхность камни, якоря и затонувшие предметы.

Процесс замерзания солоноватых и морских вод имеет и общее свойство - осолонение оставшегося объема воды. Это объясняется тем, что после того, как вода в море достигнет температуры замерзания, из нее начинает выделяться чистый пресный лед, вследствие чего повышается соленость оставшегося объема воды. Поэтому для дальнейшего льдообразования требуется новое понижение температуры поверхностного слоя.

Образование льда в море начинается с появлением тонких ледяных игл - кристаллов чистого льда. Рост кристаллов первоначально происходит в горизонтальном направлении, а затем в вертикальном. Соли, растворенные в морской воде, и пузырьки воздуха располагаются в промежутках между кристаллами льда. Таким образом, морской лед после образования состоит из кристаллов чистого льда, между которыми вкраплены ячейки с солевым рассолом и пузырьками воздуха.

5. Классификация морских льдов

Морские льды классифицируются:

- по происхождению,

- по формам и размерам,

- по состоянию поверхности льда (ровный, торосистый),

- по возрасту (стадии развития и разрушения),

- по навигационному признаку (проходимость льдов судами),

- по динамическому признаку (неподвижные и плавучие льды).

По происхождению льды делятся на морские, речные и глетчерные.

Морские льды образуются из морской воды, имеет зеленоватый или белесоватый ( при наличии пузырьков воздуха или снега) оттенок.

Пресноводные льды выносятся весной и летом из рек, имеет сероватый или коричневатый оттенок из- за вкраплений взвесей.

Глетчерные льды (материкового происхождения) образуются в результате откалывания ледников, спускающихся в море - айсберги, дрейфующие ледяные острова.

По виду и форме льды делятся на:

- ледяные иглы, образующиеся на поверхности или в толще воды,

- ледяное сало - скопление смерзшихся ледяных игл в виде пятен или тонкого слоя серовато свинцового цвета,

- снежура - вязкая кашеобразная масса, образующаяся при обильном снегопаде на охлажденную воду,

- шуга - скопление комков льда, снежуры и донного льда,

- нилас - тонкая эластичная ледяная корка толщиной до 10 см,

- склянка - тонкий прозрачный лед толщиной до 5 см, образующийся при спокойном море из ледяных кристаллов или сала,

- блинчатый лед - лед, обычно круглой формы диаметром от 30см до 3 м и толщиной до 10 см.

По возрасту лед бывает:

- молодой лед толщиной 15-30 см, имеет серый или серо-белый оттенок,

- однолетний лед - лед, просуществовавший не более одной зимы, толщиной от 30 см до 2 м,.

- двухлетний -лед, достигший к концу второй зимы толщины более 2 м,

- многолетний паковый лед - лед, просуществовавший более 2 лет, толщиной более 3 м, голубого цвета.

По навигационному признаку проходимость льда оценивается по 10 бальной шкале сплоченности льда. Сплоченность (густота) льда - это соотношение площади льдин и промежутков воды между ними в данном районе. Практика ледового плавания показала, что самостоятельное плавание морского судна обычного возможно при сплоченности дрейфующего льда 5-6 баллов.

По динамическому признаку льды делят на неподвижные и плавучие.

Неподвижные льды существуют в виде припая у берегов. Толщина многолетнего припая у берегов Гренландии более 3м, а у берегов Антарктиды десятки и даже сотни метров. Толщина однолетнего припая в Северно-Ледовитом океане около 2-3м, ширина до 500км (море Лаптевых).

Плавучие льды образуются или путём намерзания плавающего льда или в результате откалывания от припая.

Для обозначения любого вида плавучего морского льда применяется термин дрейфующий лед.

Размеры дрейфующих льдов различны: при размерах более 500м в поперечнике их называют ледяными полями, при размерах 100…500м - обломками ледяных полей, при размерах 200…100м - крупногабаритным льдом, при размерах меньше 20м -, мелкобитым льдом.

Движение льда происходит под влиянием ветра или течений, под воздействием которых они меняют свою сплоченность. При ветре, дующем на берег сплоченность дрейфующего льда увеличивается, при ветре, дующем с берега, льды разрежаются. С увеличением скорости течений льды разрежаются, с уменьшением скорости льды скапливаются. Скопление (сжатие) льдов приходится на время смены приливо-отливных течений, и продолжаются 1-2 ч, после чего наблюдается разрежение льдов. При подъеме уровня воды льды разрежаются, а при спаде сплачиваются.

Глетчерные льды - айсберги (ледяные горы) образуются в районах Северно-Ледовитого океана и у берегов Антарктиды. Течениями они выносятся в умеренные широты обеих полушариев. Айсберги достигают иногда огромных размеров. В 1854 г. в районе 44°Ю.Ш. 28°З.Д. встречен айсберг длиною 120км и высотой 90м. Только десятая часть айсберга высится над водою.

6. Географическое распределение льдов в Мировом океане

В холодный период года льдами покрывается более 15% поверхности Мирового океана. К концу зимы границы распространения плавучих льдов смещаются в более низкие широты, а к концу лета - в более широкие.

Для Атлантического океана характерными являются морские и глетчерные плавучие льды (айсберги). В северной части океана они ежегодно встречаются в районе Гренландии и к югу от Ньюфаундленской банки. По мере дрейфа на юг до 40°С.Ш. айсберги разрушаются. Морские льды тают, не доходя до этой параллели.

В Тихом океане плавучие и глетчерные льды менее распространены, чем в Атлантическом. Айсберги здесь встречаются лишь в Аляскинском заливе и на юге океана, отколовшиеся от ледников Антарктиды. Припай наблюдается в период с декабря по апрель в заливах и бухтах восточных берегов Камчатки. В открытых частях морей лёд дрейфует к югу.

Северный-Ледовитый океан в зимнее время полностью покрыт льдами, толщиной 2,5-3,0м. Айсберги здесь редки.

В летнее время происходит интенсивное таяние льда, но оно не обеспечивает разрушение всех льдов, образовавшихся за зиму. Огромные массы льдов выносятся Восточно-Гренландским течением в Атлантический океан. В море Баффина одновременно может находиться до 40 000 айсбергов различного размера.

Вероятность встречи с айсбергами длиной свыше 100 м составляет в прибрежной зоне 20%, свыше 300 м - 5%. В открытом океане севернее 65^о ю.ш. айсберги длиной более 1500 м встречаются редко.

Черное море замерзает только у северных берегов. Полностью замерзает Днепро-Бугский лиман и лиман Днестра. В Крыму лёд образуется лишь в закрытых бухтах.

Азовское море замерзает вдоль всех берегов в виде широкого припая, центральная часть свободна ото льда или заполняется дрейфующим льдом.

7. Навигационные пособия по льдам

К навигационным пособиям, в которых содержатся подробные сведения о ледовом режиме и обстановке того или иного района Мирового океана являются:

- лоции,

- атласы физико-географических данных.

- атласы льдов,

- альбомы ледовых образований на морях.

Лоции. В разделе «Гидрометеорологический очерк» лоций описаны:

- общие сведения о ледовом режиме,

- сроки появления и очищения ото льда в отдельных районах,

- основные виды и формы плавучих льдов, их мощность и направление дрейфа,

- районы побережья, где встречается припай,

- схемы границ распространения льда.

Атласы физико-географических данных. В них представлены средние, минимальные и максимальные значения ледового режима, помещены ежемесячные карты распределения льдов, на которых могут быть выделены районы распространения айсбергов и показана вероятность встречи с ними и т п.

Атласы льдов - это специальные Атласы льдов, в которых помещены наиболее подробные сведения о льдах какого-либо моря. Он специально создан для обеспечения безопасности судовождения в зимнее время.

Альбомы ледовых образований на морях. В этих альбомах:

- помещены фотографии существующих видов и форм морского льда,

- даны пояснения ледовых терминов, связанных с наличием льдов в море,

- описаны процессы образования и таяния морского льда,

...