CC BY
4
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
Научная статья УДК 551.5
doi: 10.18522/1026-2237-2023-4-137-148
ВЛИЯНИЕ ОПАСНЫХ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ ТРАНСПОРТНОГО ПЕРЕХОДА ЧЕРЕЗ КЕРЧЕНСКИЙ ПРОЛИВ
Наталья Александровна Сытник
Керченский государственный морской технологический университет, Керчь, Республика Крым, Россия amtek-kerch@mail.ru
Аннотация. Рассматриваются природно-климатические условия Керченского пролива, Таманского и Керченского полуостровов, через которые проходит транспортный переход, соединивший Республику Крым с материковой частью РФ. В работе отражены основные особенности формирования опасных гидрометеорологических явлений в Керченском проливе. По данным прибрежных и экспедиционных наблюдений, измерений течений на автоматических буйковых станциях, численного моделирования динамики вод в Керченском проливе для разных типов атмосферных воздействий на сетке с высоким пространственным разрешением освещены гидрометеорологические условия формирования ледового и вет-роволнового режимов, других опасных гидрологических и метеорологических явлений в проливе.
Выполненные исследования показали, что в прибрежной зоне и в акватории Керченского пролива периодически возникают опасные гидрометеорологические явления, такие как навалы льда на опоры моста, сильный штормовой или ураганный ветер, сильные осадки, туманы, значительно ухудшающие видимость и затрудняющие морские грузоперевозки в проливе, грозы и смерчи.
Данные, представленные в работе, могут являться основой для оценки современного состояния окружающей среды в рамках экологического сопровождения проектов, а также последующего ледового и гидрометеорологического мониторинга в районе Крымского моста.
Ключевые слова: транспортный переход, Керченский пролив, природно-климатические условия, опасные метеорологические явления
Для цитирования: Сытник Н.А. Влияние опасных гидрометеорологических явлений на эксплуатацию транспортного перехода через Керченский пролив // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2023. № 4. С. 137-148.
Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0). Original article
INFLUENCE OF HAZARDOUS HYDROMETEOROLOGICAL PHENOMENA ON THE OPERATION OF TRANSPORT CROSSING THROUGH THE KERCH STRAIT
Natalya A. Sytnik
Kerch State Maritime Technological University, Kerch, Republic of Crimea, Russia amtek-kerch@mail.ru
Abstract. The article considers the natural and climatic conditions of the Kerch Strait, the Taman Peninsula and the Kerch Peninsula through which passes the transport crossing that connects the Republic of Crimea with the Russian mainland. The paper reflects the main features of the formation of dangerous hydrometeorological phenomena in the Kerch Strait. Hydrometeorological conditions offormation of ice and wind-wave regimes and other dangerous hydrological and hydrometeorological phenomena in the Kerch Strait are highlighted based on the coastal and expedition observations, measurements of currents at automatic buoy stations, numerical modeling of water dynamics in the Kerch Strait for different types of atmospheric effects on the grid with high spatial resolution.
© Сытник Н.А., 2023
The research shows that in the coastal zone and on the Kerch Strait water area periodically there are dangerous hydrometeorological phenomena, such as ice blockages on the bridge piers, strong storm or hurricane wind, heavy precipitation, fogs, which significantly worsen the visibility and complicate marine cargo transportation in the Strait, thunderstorms and tornados.
The data presented in this work may be the basis for the assessment of the current state of the environment within the environmental support of the projects, as well as the subsequent ice and hydrometeorological monitoring in the area of the Crimean bridge.
Keywords: transport crossing, Kerch Strait, natural and climatic conditions, hazardous meteorological phenomena
For citation: Sytnik N.A. Influence of Hazardous Hydrometeorological Phenomena on the Operation of Transport Crossing Through the Kerch Strait. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2023;(4):137-148. (In Russ.).
This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY4.0).
Введение
Керченский пролив является важной судоходной магистралью, соединяющей Черное и Азовское моря. В настоящее время через пролив сооружен один из самых сложных гидротехнических объектов в истории России - Крымский мостовой переход, который имеет ключевое значение с точки зрения интеграции Крыма в Российскую Федерацию, развития промышленного и рекреационного потенциала полуострова. Создание транспортного перехода осложнялось непростыми условиями в Керченском проливе: сложным геологическим строением (наличие мощного слоя илистых отложений, грязевого вулканизма, сейсмической активности) и опасными гидрометеорологическими условиями [1, 2].
В литературе и СМИ хорошо освещены вопросы социально-экономической значимости строительства транспортного перехода через Керченский пролив. Значительно меньше публикаций посвящено оценке природно-климатических условий, а в особенности опасным метеорологическим явлениям, которые могут оказать влияние на эксплуатацию транспортного перехода.
Цель исследования - оценить влияние опасных и неблагоприятных гидрометеорологических природных явлений, возникающих в Керченском проливе, на эксплуатацию транспортного перехода.
Материалы и методы исследования
Материалами для данного исследования являлись экологическая проектная документация транспортного перехода [3-5], а также фондовые материалы и статистические данные Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды и Министерства экологии и природных ресурсов Республики Крым.
Теоретической базой научной работы явились результаты исследований, представленные в работах [6-12].
Анализ изменчивости экстремальных гидрометеорологических характеристик в прибрежной зоне Керченского пролива проводился с использованием результатов мониторинга и данных береговых наблюдений Севастопольского отделения Федерального государственного бюджетного учреждения «Государственный океанографический институт им. Н.Н. Зубова» (СО ФГБУ «ГОИН») [2].
При проведении исследований был использован комплекс методов, в том числе общенаучных: анализа и синтеза, сравнения, системного анализа и научных абстракций в части анализа и обработки картографической информации.
Результаты исследования и их обсуждение
Район размещения объекта располагается на территории двух субъектов РФ: Краснодарского края и Республики Крым, пересекая Керченский пролив. Длина морского участка от о. Тузла до г. Керчи составляет 5,5 км. Общая длина транспортного перехода - 19 км (рис. 1). Объект представляет собой совмещенный автодорожный и железнодорожный транспортный переход [1].
Основное внимание в работе уделено опасным и неблагоприятным метеорологическим природным явлениям, периодически возникающим в районе Керченского пролива: сильному ветру,
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
шквалам, осадкам, грозам, смерчам, ухудшению видимости (сильный туман или сильная мгла), а также ледовым условиям как потенциально опасным. Поскольку имеется отрицательный опыт эксплуатации предыдущего мостового перехода, построенного в 1944 г. в северной узости Керченского пролива без учета ледовых условий и разрушенного уже в январе следующего года в результате интенсивного дрейфа ледовых полей из Азовского моря.
Рис. 1. Район размещения транспортного перехода через Керченский пролив / Fig. 1. Location area of the Kerch Strait transport crossing
Керченский пролив является районом с умеренной штормовой деятельностью. Физико-географические особенности Керченского пролива, расположенного в зоне сопряжения суши с двумя морями, создают ряд отличительных свойств в ветровом режиме пролива по сравнению с Азовским морем и северо-восточной частью Черного моря.
Штормовая деятельность в проливе чаще всего связана со штормами, охватывающими Азовское море и северную часть Черного моря. Преобладают северо-восточные, восточные шторма (со скоростью ветра >15 м/с); они, как правило, и наиболее продолжительны [13, 14]. При этом слабые ветры скоростью 1-5 м/с с повторяемостью 13,8 (МГ Опасное) и 10,3 % (МГ Тамань) имеют северное направление, а с повторяемостью 10,4 (МГ Опасное) и 13,2 % (МГ Тамань) -южное направление.
Максимальные скорости ветра в районе Керченского пролива достигали 28-30 м/с (при порывах до 33-34 м/с) [2]. Внутригодовое распределение средних и максимальных среднемесячных величин скоростей ветра в прибрежной зоне Керченского пролива представлено на рис. 2.
Анализ синоптических ситуаций [2] показал, что наиболее часто скорости ветра, достигающие критериев опасных явлений, в Керченском проливе наблюдаются при ветрах В, ВСВ и СВ направлений. Средняя скорость ветра может достигать 24-30 м/с и наблюдается в холодный период года с наибольшей повторяемостью в феврале - 5 случаев.
Однако в Черном и Азовском морях наблюдаются и аномальные гидрометеорологические условия, получившие общее название «Шторм века». Так, главным штормом Х1Х в. называют Балаклавскую бурю, которая 14-15 ноября 1854 г. у юго-западной части Крыма нанесла огромный ущерб, потопив почти весь англо-французский флот - 34 корабля, стоявших на рейде. Погибло 1500 человек, а убыток составил 60 млн франков. Причиной бури был глубокий средиземноморский циклон, пришедший в центр Черного моря с юго-запада.
Самая сильная, продолжительная и захватившая огромную территорию буря XX в. произошла 28-29 января 1968 г. Циклон стремительно пересек Анатолийское побережье Турции со скоростью 50 км/ч и 28 января пришел на Керченский пролив. Высота волн достигала 30-40 м.
В XXI в., 11 ноября 2007 г., сильнейший шторм привел к крушению нескольких кораблей в Керченском проливе, Азовском и Черном морях. Скорость ветра достигала 32 м/с, а волнение моря - 6-7 баллов. За один день потерпели крушение семь судов, затонули четыре судна, еще шесть сели на мель, получили повреждения два танкера.
По мнению метеорологов, самым сильным за всю историю наблюдений разгулом стихии в Крыму стал шторм 26-27 ноября 2023 г., получивший название «Шторм века» и возникший вследствие балканского циклона. Ураганные ветры до 40 м/с (144 км/ч) и 8-9-балльная волновая активность морей привели к разрушению капитальных построек, пляжной инфраструктуры, подтоплению территорий и гибели людей. Основной удар стихии пришелся на Крым и Краснодарский край. В Керченском проливе скорость ветра достигала 32-34 м/с, а волнение моря - 7 баллов, что привело к столкновению трех судов. Стоит отметить, что на эксплуатацию Крымского моста «Шторм XXI в.» не оказал воздействия.
Ухудшение видимости в районах с интенсивным судоходством, к которым относится Керченский пролив, представляет повышенную опасность для судов. Несмотря на современные средства навигации, риск столкновения судов как друг с другом, так и с опорами транспортного перехода в Керченском проливе, береговой инфраструктурой в условиях ограниченной видимости повышается. Уменьшение горизонтальной видимости может затруднять движение транспорта по Крымскому мосту.
Ограничивают видимость такие метеорологические явления как туман, дымка, осадки, метель, пыльная буря и мгла. К опасным морским гидрометеорологическим явлениям относится сильный туман на море с метеорологической дальностью видимости (МДВ) не более 50 м [15]. В среднем за год дальность видимости на побережье пролива - 11-15 км, достигая максимальных величин (13-17 км) в летний сезон и уменьшаясь до 8-12 км в холодный период года [2]. В любое время года, кроме июля-августа, видимость может уменьшаться до 0-100 м. Такое ограничение видимости в подавляющем большинстве случаев вызвано туманами, реже обусловлено снегом, метелью, сильным дождем или дымкой. В Керчи среднемноголетнее количество дней в году с туманом составляет 33, мглой - 1, дождем - 111, снегом - 30, метелью - 5, пыльными бурями -0,5. Количество дней с дымкой - 137 [2].
б/Ь
Месяцы Месяцы
Рис. 2. Внутригодовое распределение средних (а) и максимальных (б) среднемесячных величин скоростей ветра в прибрежной зоне Керченского пролива / Fig. 2. Intra-annual distribution of mean (a) and maximum (b) mean monthly wind speeds in the coastal zone of the Kerch Strait
Зимой, в начале весны и в конце осени в районе Керченского пролива преобладают адвективные туманы, а в остальное время года - радиационные. Летом чаще всего наблюдаются радиационные и фронтальные туманы. Фронтальные туманы возможны в течение всего года, но чаще всего отмечаются зимой и весной. В основном они связаны с прохождением холодных фронтов над Керченским проливом и, как правило, сопровождаются сильным ветром и выпадением осадков.
Адвективные туманы обычно охватывают весь пролив и в большинстве случаев связаны с адвекцией тепла. Такие туманы устойчивы во времени, особенно зимой, когда могут удерживаться до 13 сут подряд (весной и осенью - до 7-8 сут). Туманы, связанные с адвекцией холода, как правило, кратковременны, никогда не продолжаются более 3 сут, независимо от сезона [2]. Радиационные туманы обычно отмечаются на берегу, непродолжительны, наблюдаются в основном ночью и утром и с восходом солнца рассеиваются. Лишь в отдельных случаях зимой, весной и осенью они могут удерживаться до полудня.
Наибольшее среднее количество дней с туманом в Керченском проливе наблюдается в холодный период года - с октября по апрель, достигая максимальных значений в феврале и марте в северной части пролива (по данным МГ Опасное - около 5 дней). С июня по сентябрь на всех станциях количество дней с туманом минимально, а на некоторых в отдельные летние месяцы туман вообще не наблюдается (табл. 1, 2) [2].
Продолжительность туманов обычно не превышает 6 ч и составляет в среднем 4,3 ч. Максимальная длительность туманов (табл. 2) в ноябре - апреле может достигать 48 ч в Керчи (февраль 1971 г.) и 60 ч в Тамани (декабрь 2006 г.).
Анализ синоптических ситуаций, приводящих к формированию сильных туманов в акватории пролива, показывает, что большинство из них возникает при прохождении или стационировании фронтальных разделов над районами Азовского моря и Керченского пролива в холодный и переходный период года. При этом по периферии антициклонов, располагающихся северо-восточнее, восточнее или южнее акватории Азовского моря, выносится теплый и влажный воздух, вызывая формирование сильных адвективных туманов. Над районами Черного моря в это время располагается малоградиентное барическое поле, или ложбина с запада, вытянутая на восток Черного моря. Такие синоптические ситуации приведены на картах за 10.04.2008 г., 27.01.2009 г., 12.01.2011 г., 08.02.2011 г., 13.03.2011 г., 17.05.2011 г. (рис. 3) [2].
При прохождении и стационировании фронтов, связанных с циклонами и ложбинами, проходящими севернее пролива, также могут формироваться сильные туманы. Похожая ситуация наблюдалась 02.03.2006 г., 23.02.2016 г. (сильная адвекция тепла с юго-запада), 16.01.2017 г. (малоподвижный циклон с фронтальными разделами с центром над Азовским морем), 04.11.2017 г. (ось узкой ложбины, ориентированной с севера ЕЧР на Крым).
Сильные туманы формируются летом исключительно редко. Характерный случай отмечался 3 августа 2004 г., когда сильный туман сформировался в акватории Керченского пролива вблизи центра циклона. Туман с видимостью менее 50 м на Таманском полуострове наблюдался 03.08.2018 г. при стационировании циклона над востоком Черного моря и обширного антициклона на северо-западе [2].
В акватории Керченского пролива частота гроз в течение года различна. Наиболее часто грозы наблюдаются в летний период. По данным наблюдений в Керчи (1969-2017 гг.), максимальное среднемесячное количество дней с грозами (4) отмечается в летние месяцы. В среднем за год в Керчи грозы наблюдаются 17,6 дня [2].
Одним из опасных природных явлений является смерч - сильный маломасштабный атмосферный вихрь в виде столба или воронки, направленный от облака к подстилающей поверхности [16].
По данным А.И. Снитковского, «смерчи, наблюдающиеся в Керченском проливе и у Черноморского побережья Кавказа, возникают в результате мощных вторжений холода на Кавказ при температуре морской воды более 20 °С. При этом синоптическая ситуация у земли характеризуется погодой, присущей тыловым частям циклонов, в средней тропосфере наблюдается устойчивый западно-восточный перенос воздушных масс со скоростью около 20 м/с. Атмосферные процессы, при которых возможно образование смерчей различной интенсивности, в целом характеризуются перемещением с юга и юго-запада на север и северо-восток циклонов и активных волновых возмущений» [16].
Таблица 1 / Table 1
Средине, среднеквадратичные отклонения, экстремальные значения месячных в годовых величин, л также абсолютные минимумы дальности видимости в районе Крымского мостового перехода, км / Average, standard deviations, extreme values of monthly and annual values, as well as absolute mini mums of visibility range in the area of the Crimean bridge crossing, km
И
to
S
Показатель Месяц Год
I II III IV 1* VI та VIII IX X XI XII
Керчь. 1946-2017 гг.
Среднее 9,4 9,2 10.3 12,5 14.4 15,7 15,7 15.9 14.9 13,0 10,9 10,0 12.6
С КО 4,6 4,2 4.9 6,8 7,5 8,4 8,5 8,4 8,1 7=2 5,5 5,0 6.1
Минимум 3,3 4,2 5,1 4.9 7,3 7,7 7,7 7,7 7.2 5.S 4,7 3,8 3.3
Минимум :шс 0,0 0,0 0,05 0,05 0,01 0,13 ол 0.35 0,0 0,0 0.05 0,05 0,0
Тамань. 1953-2017 гг.
Среднее 7,8 7,9 8,8 10,4 12,2 13,7 13,9 13.4 12,4 10,4 8.8 8,5 10,7
С КО 1,6 2,2 1.8 2,5 2,5 2,8 3,0 3.1 3.2 2.0 1,8 17 1.8
Минимум 5,2 2,2 5,2 6.8 8,7 9,7 10,2 9,4 8,5 6.8 6,3 5,6 2,2
Минимум ДОС. 0,02 0,01 0,01 0,05 0,02 0,2 1,0 0,7 0,05 0,05 0.05 0,02 0,01
I §
Q
s
a |
I
to
a §
I
1 ^
2 Я
Таблица 2 / Table 2
Средняя ii максимальная продолжительность туманов в районе Крымского мостового перехода, ч / Average aud maximum duration of fog ill the area of the Crimean bridge crossing, hours
Показатель Месяи Год
I II III IV V VI vn УШ IX X XI XII
Керчь. 1946-2017 гг.
Среднее 5,7 5,1 4.9 4,3 4,2 3,0 3,0 3,0 3.2 3.5 5,1 4,9 4.3
Максимум 42 48 24 IS 18 3 3 3 6 12 36 24 48
Год 1962 1971 1946 1946 1946 1946. 1948-1951. 1962, 1969 1947-1949. 1951 1946. 1957, 1969 1948 2013 1971 1970 1971
Тамань. 1553-2017 гг.
Среднее 6,0 5,2 4,8 4,2 3,4 3,0 0,0 3,0 3,7 4,9 6,2 6,8 4.3
Максимум 36 24 24 24 6 3 0 3 6 IS 42 60 60
Год 1955 1963 1955 19S9 1962 1954. 1989 - 1953, 2003 1986. 1989 2004 1959 2006 2006
s §
Q
8
8
£
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
Рис. 3. Типичные синоптические ситуации при формировании сильных туманов (с видимостью 50 м и менее) в акватории Керченского пролива по данным карт приземного анализа на 00:00 / Fig. 3. Typical synoptic situations during the formation of heavy fog (visibility 50 m or less) in the Kerch Strait waters according to the maps of surface analysis as of 00:00
В последние 10 лет в районе Керченского пролива регистрируются маломощные водяные смерчи, практически не выходящие на сушу. Однако потенциально возможно действие сильных смерчей, в частности 20 сентября 1927 г. наблюдался сильный смерч у берега в районе северной узости (Еникале), приведший к гибели рыбака.
Глобальное потепление и, как следствие, климатические изменения увеличивают вероятность образования смерчей в Керченском проливе, что, в свою очередь, может представлять потенциальную опасность для судов, находящихся в проливе, и Крымского моста.
Ледовые условия в Керченском проливе являются важнейшей гидрометеорологической характеристикой, оказывающей влияние на эксплуатацию гидротехнических сооружений. В целом Керченский пролив характеризуется неустойчивым ледовым режимом [2, 17].
Наиболее сложная ледовая обстановка в Керченском проливе, включая и район мостового перехода, может наблюдаться в умеренные и особенно суровые зимы.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
Лёд в Керченском проливе появляется ежегодно, но значительно позже, чем в Азовском море, и мощность его меньше. Это объясняется, во-первых, более южным положением, а во-вторых, близостью теплого Черного моря и водообменом с ним. Северная часть пролива до косы Тузла наиболее ледовита.
Процесс льдообразования в Керченском проливе проходит замедленно по сравнению с Азовским морем. В виде заберегов лед появляется только во второй декаде декабря, постепенно распространяясь на остальную часть прибрежной полосы. Сплошной ледяной покров, образующийся, как правило, не ранее января, устанавливается только к северу от о. Тузла, его мощность и общая площадь распространения зависят от суровости зимы при смерзании плавучих льдов, выносимых из Азовского моря. Местный лед образуется редко.
Южная часть пролива является менее ледовитой, чем северная: выносимые из Азовского моря плавучие льды наблюдаются как в середине, так и в конце зимы. Частая смена отрицательных и положительных температур, а также сильные ветры и течения зимой способствуют повторным вскрытиям и замерзанию пролива.
При морозах и сильных северных и северо-восточных ветрах у входа в пролив образуются большие скопления сплоченных и торосистых льдов; при южных ветрах и течениях из Черного моря пролив быстро освобождается от сплошного льда. Окончательное очищение пролива ото льда в умеренно холодные зимы происходит к концу февраля, в суровые - только к началу апреля.
Наибольшей толщины ледяной покров в среднем достигает в конце февраля - марте и составляет примерно 20-25 см. В умеренные зимы ледовитость в Керченском проливе изменяется в широких пределах - от 0 до 771 км2 (при общей площади пролива 805 км2). В среднем в январе-феврале она составляет 513 км2 - 64 % акватории (рис. 4). В суровые зимы толщина ровного
припайного льда может достигать 4060 см.
В суровые зимы ледовая обстановка в Керченском проливе наиболее тяжелая. Всего за период 1924-2018 гг. здесь было зафиксировано 14 суровых зим (15 % от общего числа всех зимних сезонов). В такие зимы сплоченность льда в районе расположения мостового перехода увеличивается до 7-10 баллов. Ледовитость Керченского пролива в последней декаде января - феврале суровых зим в среднем составляет 685 км2 (льдами покрыто около 85 % акватории) [2].
Следует отметить, что вышеперечисленные тяжелые ледовые условия в настоящее время в Керченском проливе наблюдаются редко. Последняя суровая зима в Азово-Керченском бассейне была 35 лет назад (в 1987 г.). В последние 45 лет (1977-2022 гг.) наибольшую повторяемость (56 %) имеют мягкие зимы.
За период проектирования и строительства Крымского мостового перехода (2014-2019 гг.) все зимы в азово-керченском регионе были отнесены к мягким. Из них ледовые сезоны 20142015, 2015-2016, 2018-2019 гг. были Рис. 4. Осредненная годекадш ждовитость и штощадь аномально теплыми, и лёд в Керчен-
припая в Керченском проливе за 1950-2018 гг., км2 [2] ~ А
ском проливе, южной части Азовского
/ Fig. 4. Average decadal ice coverage and landfast ice
area in the Kerch Strait for 1950-2018, km2 [2] моря не образовывался совсем [2].
Необходимость проведения ледового мониторинга появилась зимой 2016-2017 гг., когда расчетная величина суммы отрицательных температур воздуха в этот ледовый сезон на севере Азовского моря и в Таганрогском заливе составила ниже -200 °С и была несколько меньше порогового критерия (-200.. .-400 °С) для классификации зимы по типу умеренной, что способствовало интенсивному ледообразованию в этих районах моря [2]. Ветровое перераспределение и дрейф льда из Азовского моря в Керченский пролив создавали непосредственную угрозу временным гидротехническим сооружениям мостового перехода.
При проведении ледового мониторинга СО ГОИН использовались визуальные береговые наблюдения за ледовой обстановкой; аэрофотосъемка с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА); спутниковый мониторинг; проводились инструментальные измерения ледовых характеристик в проливе, отбор проб и испытания физико-механических свойств морского льда.
С 27 января 2017 г. над акваторией Азовского моря произошло резкое понижение температуры воздуха (от -10,0 до -6,0 °С), сопровождающееся сильным ветром северо-западного направления, в результате чего наблюдались процессы интенсивного выхолаживания поверхностного слоя воды и понижения его температуры до точки замерзания. Спутниковые данные показывали, что после завершения процессов выхолаживания поверхностных вод в течение недели при температуре воздуха от -1,0 до -8,0 °С, произошло интенсивное образование льда, охватившее к началу февраля большую часть Азовского моря. Практически за неделю (с 23 по 31.01.2017 г.) вся акватория моря, включая Керченский пролив, оказалась покрыта льдом (первичными формами). Такое быстрое образование льда в Азовском море наблюдается в редких случаях.
8 февраля 2017 г. произошла смена погодных условий: потепление, отмечавшееся в предыдущие дни, сменилось резким понижением температуры воздуха, сопровождавшимся сильным северо-восточным ветром 8-12 м/с. Такой характер погоды, с кратковременным ослаблением ветра, сохранялся до 12.02.2017 г. В Азовском море происходило повсеместное ледообразование.
Период ледообразования и наиболее тяжелых ледовых условий в Керченском проливе отмечался с 10.02 по 15.02.2017 г. К началу выезда экспедиционных групп СО ГОИН (09.02.2017 г.) на Керченский и Таманский полуострова для проведения экспедиционной части ледового мониторинга Азовское море было практически полностью покрыто льдом, который под действием северо-восточного ветра активно дрейфовал в южном направлении (рис. 5).
Рис. 5. Ледовая обстановка в Керченском проливе 11 февраля 2017 г. (съемка с ИСЗ SPOT в видимом диапазоне спектра) по [2] / Fig. 5. Ice conditions in the Kerch Strait on February 11, 2017 (SPOT satellite imagery in the visible spectrum) according to [2]
Наблюдалось затрудненное пропускание льда через межсвайное пространство на всем протяжении перехода, с характерным нарезанием льда на прямоугольные фрагменты под напором ледяных полей с севера, что приводило к усилению нагрузки на сваи гидротехнических сооружений временного мостового перехода (рис. 4) и требовало проведения непрерывных мониторинговых наблюдений с помощью БПЛА во избежание повреждений временных сооружений моста [2].
За весь ледовый период 2017 г. максимальная толщина льда, зафиксированная в прибрежных районах Керченского пролива и его северной узости со стороны Керченского полуострова, не превысила 17 см, изменяясь в среднем от 15 до 16 см в наиболее благоприятный период для льдообразования - второй декаде февраля [2].
В Таманском заливе максимальная измеренная толщина неподвижного льда 12.02.2017 г. в районе причала о. Тузла составила 14 см и достигла критической опасной величины для временных сооружений моста. В период с 11 по 17 февраля 2017 г. средняя толщина льда (припая) в Таманском заливе составляла 13 см и была меньше критической величины [2].
Выводы
В результате исследований были проанализированы опасные гидрометеорологические явления Керченского пролива, которые могут оказать влияние на безопасную эксплуатацию транспортного перехода.
Выполненные исследования показали, что в прибрежной зоне и в акватории Керченского пролива периодически возникают опасные метеорологические явления: сильный штормовой или ураганный ветер, сильные осадки, туманы, значительно ухудшающие видимость и затрудняющие морские грузоперевозки в проливе, грозы и смерчи.
Сильное ухудшение горизонтальной видимости может затруднять движение транспорта по Крымскому мосту.
В среднем за год дальность видимости на побережье пролива - 11-15 км, достигает максимальных величин (13-17 км) в летний сезон и уменьшается до 8-12 км в холодный период года. В любое время года, кроме июля-августа, видимость может уменьшаться до 0-100 м. Такое ограничение видимости в подавляющем большинстве случаев вызвано туманами, реже обусловлено снегом, метелью, сильным дождем или дымкой. В Керчи среднемноголетнее количество дней в году с туманом составляет 33, мглой - 1, дождем - 111, снегом - 30, метелью - 5, пыльными бурями - 0,5. Количество дней с дымкой - 137.
Анализ ледовой обстановки в сезон 2016-2017 гг. показал, что конструкции моста задерживают лед, скорость движения которого превышает 0,28 м/с, и способствует заторам. Это приводит к образованию торосов, стамух, подсовов и навалов льда на сваи и опоры моста. При меньшей скорости дрейфа полей лед проходит между опорами моста беспрепятственно. В целом, даже в условиях мягкой зимы, ледовая обстановка в районе Крымского мостового перехода была непростой.
Конструкции моста смогут задерживать дрейфующий лед, особенно если его толщина составит 30-60 см. При интенсивном дрейфе полей на опоры возможен навал льда высотой 5-12 м, что, принимая во внимание илистые грунты на дне пролива, не исключает возможность подвижки и повреждения опор моста. Учитывая вышесказанное, в случае ледовитых умеренных и суровых зим необходимо проводить ледовый мониторинг, уделив особое внимание дрейфу льда на опоры моста, торосистости и процессам ледовой экзарации.
Список источников
1. Сытник Н.А. Расчет размера вреда водным биологическим ресурсам при строительстве железнодорожных подходов к транспортному переходу через Керченский пролив // Вестн. КГМТУ. 2022. № 2. URL: https://www.ejkgmtu.ru/wpcontent/uploads/8B %D0 %BF %D1 %83 %D1 %81 %D0 %BA-2-2022- % D0 %B3.pdf (дата обращения: 09.11.2022).
2. Дьяков Н.Н., Фомин В.В., Цвецинский А.С., Липченко А.Е., Лукин Д.В., Полозок А.А., Фомина И.Н., Тимошенко Т.Ю., Белогудов А.А., Левицкая О.В. Современные гидрометеорологические условия формирования ветро-волновых, ледовых и других опасных явлений в Керченском проливе. Севастополь: Росгидромет, СО ГОИН, 2019. 365 с.
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
3. ЦыбульскийИ.Е.,ДорошенкоМ.Г., Коваленко Т.А. Оценка воздействия и определение вреда водным биологическим ресурсам по объекту «Строительство железнодорожных подходов к транспортному переходу через Керченский пролив. Корректировка»: отчет о науч.-исслед. работе. Ростов н/Д., 2018. 226 с.
4. Алексеев С.В., Британ А.В. Строительство железнодорожных подходов к транспортному переходу через Керченский пролив. Т. 1.4.5.3, ч. 4: Отчетная документация по инженерным изысканиям. Кн. 5: Технический отчет. Инженерно-экологические изыскания. Ч. 3: 5841.01-ПЗ4. ИЭ3. СПб., 2018.
5. Алексеев С.В., Британ А.В. Строительство железнодорожных подходов к транспортному переходу через Керченский пролив. Т. 7.1, ч. 1: Мероприятия по охране окружающей среды. СПб., 2018.
6. Альбов С.В. Гидрогеология Крыма. К.: АН УССР, 1956. 280 с.
7. Андрусов Н.И. Геотектоника Керченского полуострова // Материалы по геологии России. 1893. Т. 16. С. 63-336.
8. Карлин Л.Н., Музалевский А.А. Экологические риски: теория и практика. СПб.: РГГМУ, 2011. 446 с.
9. Котляков В.М., Кочуров Б.И., Коронкевич Н.И., Антипова А.В., Денисова Т.Б. Подходы к составлению экологических карт СССР // Изв. РАН. Сер. геогр. 1990. № 4. С. 61-70.
10. Лычак А.И. Некоторые аспекты разработки методики оценки геоэкологических ситуаций в Крыму на ландшафтной основе // Культура народов Причерноморья. 1999. № 5. С. 398-400.
11. Шестаков А.С. Эколого-географические ситуации - интегральное отражение состояния окружающей среды // Оценка качества окружающей среды и экологическое картографирование. М.: ИГ РАН, 1995. С. 39-52.
12. Никонов А.А. Реальные опасности геодинамического ряда в районе строительства Керченского мостового перехода // Сергеевские чтения. Инженерная геология и геоэкология. Фундаментальные проблемы и прикладные задачи. М.: РУДН, 2016. Т. 18. С. 325-330.
13. Гидрометеорологические условия морей Украины. Т. 1: Азовское море. Севастополь: ЭКОСИ-Гид-рофизика, 2009. 402 с.
14. Гидрометеорологические условия морей Украины. Т. 2: Черное море. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2012. 421 с.
15. РД 52.04.563-2013. Инструкция по подготовке и передаче штормовых сообщений наблюдательными подразделениями. М., 2013.
16. Снитковский А.И. Смерчи на территории СССР // Метеорология и гидрология. 1987. № 9. С. 12-25.
17. Панов Б.Н., Спиридонова Е.О., ПятинскийМ.М., Арутюнян А.С. Результаты мониторинга температурных условий миграции и промысла азовской хамсы // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2020. № 1. С. 71-78.
References
1. Sytnik N.A. Calculation of the amount of damage to aquatic biological resources during the construction of railway approaches to the Kerch Strait transport crossing. Vestn. KGMTU = Bulletin of the Kerch State Marine Technological University. 2022;(2). Available from: https://www.ejkgmtu.ru/wp-content/uploads/2022/ 06/ %D0 %92 %D1 %8B %D0 %BF %D1 %83 %D1 %81 %D0 %BA-2-2022- %D0 %B3.pdf [Accessed 9th November 2022]. (In Russ.).
2. D'yakov N.N., Fomin V.V., Tsvetsinskiy A.S., Lipchenko A.E., Lukin D.V., Polozok A.A., Fomina I.N., Timoshenko T.Yu., Belogudov A.A., Levitskaya O.V. Modern hydrometeorological conditions offormation of wind-wave, ice and other dangerous phenomena in the Kerch Strait. Sevastopol: Roshydromet, Sevastopol Branch of the Zubov State Oceanographic Institute Press; 2019. 365 p. (In Russ.).
3. Tsybulskiy I.E., Doroshenko M.G., Kovalenko T.A. Impact assessment and determination of damage to aquatic biological resources for the object: "Construction of railway approaches to the transport crossing through the Kerch Strait. Correction ". Research report. Rostov-on-Don, 2018. 226 p. (In Russ.).
4. Alekseev S.V., Britan A.V. Construction of railway approaches to the transport crossing through the Kerch Strait. Vol. 1.4.5.3, part 4: Reporting documentation for engineering surveys. Book 5: Technical report. Engineering and environmental surveys. Part 3. Saint Petersburg, 2018. (In Russ.).
5. Alekseev S.V., Britan A.V. Construction of railway approaches to the transport crossing through the Kerch Strait. Vol. 7.1, part 1: Environmental protection measures. Saint Petersburg, 2018. (In Russ.).
6. Al'bov S.V. Hydrogeology of the Crimea. Kiev: Academy of Sciences of the Ukrainian SSR Publ.; 1956. 280 p. (In Russ.).
7. Andrusov N.I. Geotectonics of the Kerch Peninsula. Materials on the Geology of Russia. 1893;16:63-336. (In Russ.).
8. Karlin L.N., Muzalevskiy A.A. Environmental risks: Theory and practice. Saint Petersburg: Russian State Hydrometeorological University Press; 2011. 446 p. (In Russ.).
9. Kotlyakov V.M., Kochurov B.I., Koronkevich N.I., Antipova A.V., Denisova T.B. Approaches to making ecological maps of the USSR. Izv. RAN. Ser. geogr. 1990;(4):61-70. (In Russ.).
ISSN 1026-2237 BULLETIN OF HIGHER EDUCATIONAL INSTITUTIONS. NORTH CAUCASUS REGION. NATURAL SCIENCE. 2023. No. 4
10. Lychak A.I. Aspects of the development of geo-ecological situations assessment methodology in the Crimea on the landscape basis. Kul'tura narodov Prichernomor'ya = Culture of the Black Sea Peoples. 1999;(5):398-400. (In Russ.).
11. Shestakov A.S. Ecological and geographical situations - integral reflection of the state of the environment.
Environmental quality assessment and ecological mapping. Moscow: Institute of Geography, Russian Academy of Sciences Press; 1995:39-52. (In Russ.).
12. Nikonov A.A. Real hazards of the geodynamic series in the Kerch bridge construction area. Sergeev Readings. Engineering Geology and Geoecology. Fundamental Problems and Applied Problems. Moscow: Peoples' Friendship University of Russia Press; 2016;18:325-330. (In Russ.).
13. Hydrometeorological conditions ofthe seas ofUkraine. Vol. 1: The Sea ofAzov. Sevastopol: EKOSI-Gidro-fizika Publ.; 2009. 402 p. (In Russ.).
14. Hydrometeorological conditions of the seas ofUkraine. Vol. 2: The Black Sea. Sevastopol: EKOSI-Gidro-fizika Publ.; 2012. 421 p. (In Russ.).
15. RD 52.04.563-2013. Instruction on preparation and transmission of storm messages by observation units. Moscow, 2013. (In Russ.).
16. Snitkovskiy A.I. Tornadoes on the territory of the USSR. Meteorologiya i gidrologiya = Meteorology and Hydrology. 1987;(9):12-25. (In Russ.).
17. Panov B.N., Spiridonova E.O., Pyatinskiy M.M., Arutyunyan A.S. Results of monitoring of temperature conditions of migration and fishery of Azov khumys. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region. Estestv. nauki = Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science. 2020;(1):71-78. (In Russ.).
Информация об авторе
Н.А. Сытник - кандидат биологических наук, доцент, заведующая кафедрой экологии моря.
Information about the author
N.A. Sytnik - Candidate of Science (Biology), Associate Professor, Head of the Department of Marine Ecology.
Статья поступила в редакцию 18.03.2023; одобрена после рецензирования 08.07.2023; принята к публикации 30.10.2023, дополнена 04.12.2023.
The article was submitted 18.03.2023; approved after reviewing 08.07.2023; accepted for publication 30.10.2023, updated 04.12.2023.
