14С. В. ФРОЛОВ
Роль ДАНИИ в планировании, проведении и гидрометеорологическом обеспечении высокоширотных плаваний отечественных ледоколов
Современный ледокольный и транспортный флот, знание природных условий позволили существенно расширить продолжительность навигации на Северном морском пути. В то же время осуществляется активный поиск новых, перспективных, нетрадиционных трасс плавания в арктическом регионе. В связи с этим большой интерес вызывает опыт плавания в Арктическом бассейне, в том числе и в приполюсном регионе.
К середине прошлого столетия был выполнен ряд высокоширотных плаваний на ледокольных пароходах и ледоколах. Это были преимущественно научные экспедиции, организованные Всесоюзным арктическим институтом (ВАИ, в настоящее время - Арктический и антарктический научно-исследовательский институт). Исследования выполнялись в районах, расположенных на южной границе Арктического бассейна и в северной части Баренцева, Карского, Лаптевых и Восточно-Сибирского морей. Кроме выполнения обширной научной программы перед экспедициями ставилась задача оценки возможности плавания по высокоширотному варианту трассы Северного морского пути. Среди этих экспедиций стоит отметить три высокоширотные экспедиции на ледокольном пароходе «Садко», выполненные в 1935— 1938 гг. Кроме важных научных данных и новых географических открытий, исследования высокоширотных экспедиций позволили получить уникальную информацию для развития высокоширотного арктического мореплавания.
Среди высокоширотных экспедиций конца 1930-х гг. особняком стоят морские операции, имеющие сугубо практическую задачу. К ним относятся три рейса по выводу дрейфующих ледокольных пароходов («Садко, «Малыгин» и «Георгий Седов») из льдов: ледоколов «Ермак» в августе 1938 г., «И. Сталин» и «Ф. Литке» в сентябре 1938 г. и «И. Сталин» в январе 1940 г. Последняя экспедиция примечательна тем, что была впервые проведена в разгар зимнего периода, в условиях полярной ночи.
Кроме этих выдающихся рейсов необходимо отметить и операцию по эвакуации персонала и оборудования дрейфующей станции «Северный полюс-1» ледокольными пароходами «Таймыр» и «Мурман» в феврале 1938 г. Данная операция показала эффективность использования ледоколов для эвакуации дрейфующих станций в тех случаях, когда использование авиации невозможно или сопряжено с большим риском.
В послевоенные годы основной акцент в исследовании Арктического бассейна был перенесен на организацию и проведение Высокоширотных воздушных экспедиций (ВВЭ) «Север» и дрейфующие станции «Северный полюс» (СП). Тем не менее следует отметить Восточную высокоширотную экспедицию на ледоколе «Северный полюс» в 1946 г. Кроме проведения обширных научных исследований перед сотрудниками ААНИИ стояла задача оценки возможности высокоширотного транзитного плавания с востока на запад.
Во второй половине 1950-х гг. ААНИИ организовал четыре высокоширотных океанографических экспедиции на ледорезе «Ф. Литке» и д/э «Обь» и «Лена», три из которых были совершены в северную часть Гренландского моря и прилегающие районы Арктического бассейна. Основной задачей этих экспедиций стал сбор данных о природной среде для дальнейшего расширения, углубления и практического применения знаний природы Северного Ледовитого океана.
Таким образом, к 60-м гг. прошлого столетия накопился изрядный опыт высокоширотных плаваний. Перед большей частью экспедиций стояла задача оценить возможность использования высокоширотного варианта трассы СМП. Исследования, выполненные в течение этих плаваний, позволили получить новые данные о ледовом режиме северных районов арктических морей и прилегающих районах Арктического бассейна, оценить возможность и эффективность плавания ледоколов и транспортных судов на нетрадиционных трассах, приобрести опыт судовождения в тяжёлых районах. В то же время активному высокоширотному плаванию в сплоченных многолетних льдах препятствовала ограниченная мощность ледоколов и судов, недостаток знаний о природном механизме формирования зон, благоприятных для плавания в Арктическом бассейне, их пространственном распределении.
Только с появлением мощных ледоколов нового поколения (а/л «Ленин», дизельные ледоколы типа «Москва»), а также транспортных судов усиленного ледового класса (типа «Амгуэма») плавание во льдах Арктического бассейна стало реальным. В 1960-1970 гг. по ини-
циативе ААНИИ осуществлен ряд высокоширотных рейсов для организации дрейфующих станций «Северный полюс». Среди них стоит особенно выделить рейс а/л «Ленин» по организации дрейфующей станции СП-10 в 1961 г. Впервые в истории СП станция была организована и снабжена всем необходимым для дрейфа с борта судна. Рейс а/л «Ленин» показал реальную возможность современных мощных ледоколов совершать активное плавание в позднее осеннее время (сен-тябрь-ноябрь) в высоких широтах Арктики в условиях устойчивого ледообразования и полярной ночи, расширяя тем самым традиционные сроки навигации по трассе СМП. После этого рейса «ледокольный» способ организации и эвакуации отечественных дрейфующих станций стал регулярно применяться на практике.
В 1971 г. а/л «Ленин» и дизельный ледокол «Владивосток» совершили транзитное плавание высокоширотным вариантом трассы СМП с запада на восток. Этот рейс примечателен сверхранними сроками своего проведения (май-июнь). Кроме практической задачи - перегона ледокола «Владивосток» в восточный сектор Арктики - перед научной группой сотрудников ААНИИ, находящихся на борту ледоколов, стояла задача изучения ледовых условий плавания и оценки ледовых качеств судов при плавании высокими широтами в весенний период. Полученные данные убедительно свидетельствовали о том, что даже в такие ранние сроки на высокоширотных участках трассы СМП могут формироваться благоприятные для судоходства ледовые условия.
Обширные исследования, проведенные сотрудниками ААНИИ в этот период на дрейфующих станциях, а также по программе ВВЭ «Север» позволили получить необходимые данные о пространственно-временной изменчивости характеристик ледяного покрова, существенно влияющих на судоходство, циркуляции льдов в Арктическом бассейне. В эти годы в ААНИИ были заложены основы изучения ледяного покрова как среды судоходства, разработаны методики количественной оценки трудности плавания судов во льдах. Начала внедряться в практику гидрометеорологического обеспечения ледового плавания спутниковая информация, были разработаны новые методики долгосрочных и краткосрочных ледовых прогнозов. Судоводителями был накоплен значительный опыт ледового плавания в высоких широтах.
Дальнейший прогресс в ледоколостроении и изучении природы Арктического бассейна привел к открытию новой, эпохальной страницы в высокоширотном мореплавании. В августе 1977 г. а/л нового поколения
«Арктика» впервые достиг Северного полюса в активном плавании. Рейс «Арктики» убедительно доказал возможность и эффективность плавания в Арктическом бассейне атомных ледоколов в летний период. Научной группой ААНИИ в период проведения рейса была отработана система научно-оперативного гидрометеорологического обеспечения плаваний в высоких широтах Северного Ледовитого океана, легшая в основу современной системы специализированного гидрометеорологического обеспечения (СГМО) мореплавания в Арктике.
На основе анализа наблюдений, полученных в рейсе «Арктики», был разработан план нового похода в весенний период 1978 г. Перед рейсом ставилась задача проводки а/л «Сибирь» д/э «Капитан Мы-шевский» из Баренцева моря в Берингов пролив и последующего перехода атомохода на запад с попутным снабжением дрейфующей станции СП-24. Впервые транспортное судно было проведено высокими широтами из Мурманска до района Берингова пролива на два месяца раньше обычного срока плавания судов по традиционной трассе СМП.
Второй поход ледокола на Северный полюс состоялся только спустя десять лет после рейса «Арктики». Основной целью экспедиции на а/л «Сибирь» в 1987 г. явилось комплексное исследование западного района Арктического бассейна, включая приполюсный район, а также решение практической задачи по эвакуации дрейфующей станции СП-27 и организации новой дрейфующей станции СП-29. Плавание «Сибири» стоит особняком в ряду других плаваний на Северный полюс, поскольку было совершено в мае - начале июня, в период наибольшего развития ледяного покрова, отличающегося наиболее сложными ледовыми условиями плавания. Программа комплексных научных наблюдений и практических задач была выполнена полностью. Этому способствовали технические возможности а/л «Сибирь», которые в сочетании с тщательным оперативным обеспечением плавания судна, базирующегося на данных искусственных спутников Земли (ИСЗ), ледовой авиаразведки, современных методах ледовых прогнозов, позволили преодолеть тяжёлые льды на протяжении всего маршрута.
С начала 90-х гг. прошлого столетия отмечается своеобразный бум плаваний к Северному полюсу. В период 1990-2013 гг. ледоколы и суда разных стран 99 раз посетили полюс. Сотрудники ААНИИ принимали активное участие в гидрометеорологическом обеспечении первых туристических рейсов на полюс (1990-1996 гг.), выполняли и продолжают выполнять уникальные наблюдения за характеристиками ледяного покрова Арктического бассейна.
Кроме рейсов к полюсу в эти годы был проведен целый ряд высокоширотных плаваний ледоколов и транспортных судов активного ледового плавания - рейсы для обеспечения дрейфующих станций, научные экспедиции. Среди эти рейсов следует отметить следующие.
В январе 1989 г. а/л «Россия» совершил поход для эвакуации дрейфующей станции СП-28. Примечательно, что станция в момент подхода ледокола находилась практически в той же точке, в которой ледокол «И. Сталин» взял под проводку ледокольный пароход «Георгий Седов» в январе 1940 г.
В августе-сентябре 2000 г. научно-экспедиционное судно (НЭС) ААНИИ «Академик Фёдоров» выполнило рейс по программе определения внешней границы континентального шельфа (ВГКШ) в районе Полюса относительной недоступности (хребет Менделеева). От о. Диксон до полигона работ (в районе 82° 00' с. ш., 160° 00' в. д.) судно двигалось под проводкой а/л «Россия», а непосредственно работы на полигоне и обратный переход в п. Мурманск НЭС «Академик Фёдоров» осуществил без ледокольного обеспечения.
Летом 2004 г. была выполнена уникальная морская операция по глубоководному бурению в районе хребта Ломоносова (экспедиция «АСЕХ-2004»). Для выполнения работ было выбрано три судна: а/л «Советский Союз», ледокол «Oden» и буровая платформа «Vidar Viking». Основным результатом экспедиции явилось полное выполнение программы работ по глубоководному бурению дна Северного Ледовитого океана и взятие образцов осадочных пород на всю глубину их залегания. По приглашению Шведского полярного секретариата в качестве ледовых экспертов в этой экспедиции участвовали сотрудники ААНИИ А. Д. Масанов и А. В. Юлин.
После 12-летнего перерыва в 2003 году Россия возобновила работу дрейфующих станций «Северный полюс». В 2004-2008 гг. организация дрейфующих станций выполнялась с борта НЭС «Академик Фёдоров». Плавание судна в сплоченных льдах Арктического бассейна осуществлялось под проводкой а/л «Арктика» и «Россия». В 2009-2013 гг. организация и эвакуация дрейфующих станций выполнялась с борта а/л «Ямал» и «Россия».
Летом 2005 г. НЭС «Академик Фёдоров» открыло новую страницу в истории высокоширотного мореплавания. Первую половину рейса судно без ледокольной поддержки отработало по программе ВГКШ в районе, расположенном к северу от о. Врангеля (хребет Менделеева). Перед вторым этапом рейса стояла задача эвакуации персонала и научного оборудования дрейфующей станции СП-33 и организация
новой станции СП-34. Используя благоприятные ледовые условия и опираясь на эффективное СГМО, НЭС «Академик Фёдоров» последовало к станции СП-33 в автономном режиме. 29 августа 2005 г. «Академик Фёдоров» стал первым в мире транспортным судном, достигшим Северного полюса без ледокольной поддержки. В дальнейшем морская операция осуществлялась под проводкой а/л «Арктика».
В мае 2006 г. атомоход «Ямал» выполнил рейс по эвакуации дрейфующей станции СП-34, выносимой дрейфом к проливу Фрама. Эта морская операция по срокам и району проведения повторила плавание атомного ледокола «Сибирь» в 1987 г. к дрейфующей станции СП-27, но если в 1987 г. ледоколу на подход к станции потребовалось 10 суток, то в 2006 г. аналогичный переход был выполнен за пять суток, чему способствовали, кроме благоприятных ледовых условий, накопленный опыт судовождения в Арктическом бассейне и использование новых технологий СГМО.
Обзор высокоширотных плаваний убедительно показывает, что в настоящее время Арктический бассейн стал средой активного судоходства.
Кроме богатого судоводительского опыта, в настоящее время в ААНИИ накоплен значительный объём знаний о ледяном покрове Арктического бассейна, ледовых условиях плавания, механизме формирования зон, благоприятных для движения судна, функционировании системы «лёд-судно». Эти знания получены благодаря активному участию специалистов ААНИИ в высокоширотных морских операциях. Экспедиции ААНИИ в прошлом возглавляли крупные учёные и организаторы науки: Г. А. Ушаков, Р. Л. Самойлович, В. Ю. Визе, Н. Н. Зубов, И. Д. Папанин, И. В. Максимов, Л. Л. Балакшин, Д. Д. Максутов, на современном этапе - А. Н. Чилингаров, Б. А. Крутских, Н. А. Корнилов, И. Е. Фролов. В экспедициях принимали участие ведущие специалисты - ледоисследователи и прогнозисты ААНИИ: 3. М. Гудкович, И. П. Романов, В. А. Спичкин, А. Я. Бузуев, Г. Н. Сергеев, В. Н. Купецкий, А. А. Дмитриев, Ю. А. Ванда и многие другие. На период планирования и проведения экспедиций в институте организовывался Штаб экспедиции, в задачу которого входила координация подразделений института, анализ фактической и прогностической гидрометеорологической и ледовой информации, консультации и организация информационных потоков. Штаб экспедиции обычно возглавляет директор ААНИИ или один его заместителей. В различные годы это были Б. А. Крутских, Н. А. Корнилов, Е. Г. Никифоров, И. Е. Фролов, А. И. Данилов, В. М. Гавриленко. В деятельности Штабов принимали
активное участие ведущие специалисты института: П. А. Гордиенко,
B. Е. Бородачёв, Е. Г Ковалёв, А. Я. Бузуев, В. И. Смирнов, В. А. Спич-кин, Ю. А. Горбунов, В. Ф. Захаров, 3. М. Гудкович, Н. Д. Виноградов, А. А. Дмитриев, В. В. Иванов, Ю. А. Ванда и многие другие. Непосредственное гидрометеорологическое обеспечение плаваний осуществляют научно-оперативные группы (НОГ) на борту судна и в ААНИИ. В эпоху атомных ледоколов судовыми НОГ руководили И. П. Романов, И. Е. Фролов, Е. И. Макаров, А. В. Юлин, С. В. Фролов. В ААНИИ НОГ возглавляли А. Л. Соколов, В. Д. Грищенко,
C. В. Бресткин, В. П. Карклин и др.
Многолетний опыт реализации высокоширотных морских операций позволил сформулировать определенные требования к СГМО плавания в высоких широтах Арктики. Основной задачей СГМО является повышение эффективности ледового плавания и сведение к минимуму риска и затрат при его осуществлении.
Специализированное гидрометеорологическое обеспечение включает в себя:
- сбор всей доступной информации о режимной, фактической, прогностической и гидрометеорологической обстановке в районе морских операций;
- комплексный анализ всей имеющейся гидрометеорологической информации;
- разработку навигационных рекомендаций по проведению морской операции;
- оперативное доведение информации до потребителя (капитана судна).
Организация СГМО ледового плавания может осуществляться несколькими способами. Одним из способов является организация специальной научно-оперативной группы непосредственно на борту судна. Такая организация СГМО приемлема для одиночных экспериментальных рейсов, но экономически неэффективна для массовых перевозок грузов на морских судах.
Другим способом может служить организация СГМО из одного крупного информационного центра, в котором собраны специалисты и соответствующая аппаратура для приёма и обработки спутниковой метеорологической и ледовой информации. Такими центрами в России в своё время были Штабы морских операций и действующие при них научно-оперативные группы.
Ещё одним способом организации СГМО является комбинированное обеспечение, в котором задействован крупный информационный
центр и дополнительно развёрнута научно-оперативная группа на борту судна. Часть информации готовится и передаётся из информационного центра, а окончательную специализацию информации осуществляет и доводит её до капитана группа, находящаяся на борту судна. Как показывает многолетний опыт обеспечения судоходства, организация СГМО по этой схеме является оптимальной и очень эффективной. Она позволяет широко использовать информационные возможности крупного научного центра (архивные и режимные материалы; спутниковую информацию любого разрешения и объёма; ледовые карты любой детализации и дискретности; модели, расчёты и прогнозы различной заблаговременное™; современные технологии представления информационной продукции; современные средства связи для оперативной доставки информации потребителю). Такая технологическая схема СГМО хорошо отработана в ААНИИ и была неоднократно использована при обеспечении сложнейших арктических рейсов.
На этапе планирования экспедиций в ААНИИ составляется сценарий проведения рейсов. Сценарий основывается на анализе развития фактических метеорологических и ледовых процессов, долгосрочных прогнозов и режимных данных. Сценарий содержит рекомендации о последовательности работ, необходимость ледокольной проводки на различных участках маршрута, расчёты затрат времени на движение различными вариантами плавания.
Наиболее перспективным направлением развития технологий СГМО является использование автоматизированных рабочих мест (АРМ) по основным видам деятельности СГМО и судового АРМ «Конечного пользователя», на котором представляется возможность совмещения электронной навигационной и гидрометеорологической информации. В настоящее время в ААНИИ разработаны указанные АРМ, проведены их производственные испытания, они внедрены в практику СГМО высокоширотных плаваний отечественных ледоколов для организации и эвакуации дрейфующих станций СП, показав свою эффективность и заслужив высокую оценку капитанов ледоколов.
