Авиамониторинг ледовых условий и экологической обстановки в районе ШГКМ

Комплексные авиа-исследования для контроля ледовых условий и экологической обстановки на акватории Баренцева моря

ЕГОРОВ С.А., ЗАБАВНИКОВ В.Б., ЗЫРЯНОВ СВ., ЛИСОВСКИЙ А.С., Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии, Россия

В течение 2002-2005 гг., в августе - сентябре, ПИНРО проводил комплексные авиа-исследования на акватории Баренцева моря в рамках ежегодных совместных российско-норвежских экосистемных съемок. При осуществлении комплексных авиасъемок наряду с другими задачами решались задачи по контролю за ледовыми условиями, включая поиск и обнаружение айсбергов, а также наблюдение за экологической обстановкой в Баренцевом море.

При контроле ледовых условий и наблюдениях за айсбергами регистрировались следующие основные параметры:

- положение и пространственная структура ледовой кромки;

- сплоченность льдов в прикромочной зоне с учетом возраста и формы ледовых образований;

- надводная форма и размеры айсбергов.

В ходе осуществления наблюдений за экологической обстановкой регистрировались следующие основные характеристики:

- тепловые условия на морской поверхности, в том числе измерения температуры (ТИМ) вдоль трассы авиасъемочного маршрута;
- прозрачность моря как индикатор мутности воды вдоль трассы авиасъемки;
- концентрация хлорофилла «а» на поверхности моря и планктона в его приповерхностных слоях вдоль трассы авиасъемочного маршрута;
- регистрация всех видов загрязнений, включая нефтяные пленки вдоль трассы авиасъемочного маршрута и в полосе обзора до 2 км;
- распределение и численность морских млекопитающих и птиц по их видовому составу вдоль трассы авиасъемки и в полосе обзора равной удвоенной высоте съемки.

Все рассматриваемые авиасъемки выполнялись по единой технологии, с борта самолета лаборатории Ан-26 «Арктика» (СЛ), с использованием одних и тех же технических средств авиазондирования, а также обработки и представления данных, включая программно-математическое обеспечение, а учитывая то, что авиасъемки осуществлялись на одной и той же или близких по расположению акваториях и в идентичные временные периоды, можно говорить о том, что рассматриваемые авиасъемки носили мониторинговый характер (Забавников, Лисовский, 2004).

Непосредственно на участке ШГКМ комплексные авиасъемки выполнялись 25 августа 2003 г., и 27 августа 2004 г., как элемент экосистемных авиаисследований на акваториях в восточной части моря, ограниченных координатами 72°00'-74°00' с.ш./41°30' в.д.- прибрежные воды Новой Земли и 72^о30'-75о00' с.ш./41^о00'-47^о00' в.д., соответственно. В обобщенном виде полученные результаты представляют собой следующее:

1. Тепловые условия на поверхности моря во время обеих съемок были выше климатических, на 3-3.5°С - в 2003 г. и на 4-4.5°С - в 2004 г. Соответственно средние значения ТПМ в 2004 г. в указанный период были выше, чем в 2003 г., на 0.5-0.8°С, при идентичной пространственной структуре поля ТПМ.

2. Прозрачность моря в 2004 г, была в целом также выше, чем в 2003 г, При этом в 2004 г., ее значения на всем участке ШГКМ были практически одинаковыми, составляя от 11 до 14 м, а в 2003 г. прозрачность увеличивалась к северу, изменяясь от минимальных значений - 5-7 м - на юге, до 10-12 м - на севере.

3. При проведении обеих авиасъемок значения хлорофилла «а» на поверхности моря и планктона в его приповерхностных слоях в основном были постоянными, локальных участков с повышенными значениями концентраций не зарегистрировано, Средние значения поверхностного хлорофилла «а», ввиду отсутствия цветения, не превышали 0.9 мг/м³, а приповерхностного планктона 350 мг/м³.

4. 2004 г. характеризовался обильным количеством морских млекопитающих и птиц по сравнению с 2003 г, В 2004 г, на участке ШГКМ зарегистрировано более 15 000 птиц различного вида с преобладанием моевки (около 60%), 14 гренландских тюленей, 85 дельфинов и свыше 300 китов (преимущественно - малый полосатик).

5. При выполнении обеих авиасъемок загрязнения (древесный и прочий мусор), а также пленки органического происхождения обнаружены не были.

Обобщая выше перечисленные обстоятельства, можно сделать следующее заключение - экологическая обстановка в момент проведения авиасъемок на участке ШКГМ была устойчивой и стабильно хорошей, во время авиасъемки, выполненной в 2004 г., здесь в значительной степени преобладали воды Северной Атлантики (СА) по сравнению с тем же периодом 2003 г.

Далее рассмотрим ситуацию по экологическим условиям, а также ледовой обстановке на акватории, примыкающей к ШГКМ, в первую очередь с севера (айсберги и ледовые условия).

Как известно, основным источником опасности при проведении промышленных нефтегазодобывающих работ на ШГКМ являются айсберги, которые, образовываясь преимущественно на островах архипелагов Шпицберген, Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) и на севере Новой Земли могут выноситься в район месторождения холодными северными течениями, в основном отдельными ветвями Центрального течения. Максимально южная граница распространения айсбергов ориентирована вдоль широт между 74° и 75°с. ш. от острова Медвежий до архипелага Новая Земля. Здесь айсберги могут встречаться в отдельные холодные годы в ноябре. Однако, в связи с тем, что рассматриваемый в данном материале, период исследований относится к периоду повышенного уровня теплосодержания приповерхностных вод в Баренцевом море по сравнению со средним многолетним, то появление айсбергов в этот временной отрезок здесь исключено в течение всего года.

Айсберги были отмечены только вблизи восточного побережья архипелага Шпицберген и у ЗФИ, на остальной акватории они обнаружены не были. Тем не менее, в случае похолодания на акватории Баренцева моря вероятность появления айсбергов на участке ШГКМ значительно возрастает, что требует организовать и проводить регулярный мониторинг и наблюдения за айсбергами. При этом следует иметь в виду, что в связи с тем, что надводная часть айсбергов в Баренцевом море небольшая по сравнению с айсбергами Гренландии, надежно они могут быть обнаружены и идентифицированы только с помощью авиационной радиолокации с последующим их фотографированием, методы спутниковой радиолокации здесь неэффективны.

Относительно ледовых условий, главным образом, следует отметить следующее. Известно, что при осуществлении круглогодичной эксплуатации ШГКМ, оно, в отдельные холодные годы, может оказаться на участке, покрытом морскими дрейфующими льдами. При этом, имеются сведения, что в наиболее холодные годы в период максимального развития ледового покрова в Баренцевом море (апрель май) кромка дрейфующих льдов располагалась вдоль 72°-73° с.ш. от 20° в.д. до 40°-43° в.д., поворачивая далее на юг и достигая Кольского п-ова в районе устья реки Рында.

В начале осени, сентябрь-октябрь, акватория Баренцева моря максимально свободна ото льда. Обычно граница дрейфующих льдов в это время ориентирована вдоль широты, между 77°-78°слн., распространяясь от восточного побережья архипелага Шпицберген в восточном направлении, южнее ЗФИ и далее в Карское море. Среднемноголетнее положение ледовой кромки, сохраняя свою основную пространственную ориентацию - начинается от южной оконечности архипелага Шпицберген, протягивается далее на восток между 75°-76°с.ш. до 48°-51°в.д. и затем поворачивает к югу, достигая мыса Святой Нос на северо-восточной оконечности Кольского п-ова.

Указанные обстоятельства требуют регулярного круглогодичного мониторинга за ледовыми условиями на участке ШГКМ и примыкающих к нему акваториях Баренцева моря с использованием данных спутникового зондирования (оптические и всепогодные радиолокационные данные), позволяющих оценить общую ситуацию по льдам, а также результатов мезомасштабных авиасъемок (материалы оптического и радиолокационного зондирования). Подобный подход был частично апробирован в 2002-2005 гг., для периода, когда акватория моря максимально свободна ото льдов.

Полученные при этом результаты позволяют аргументированно дополнить выше указанное заключение и сделать следующие основные выводы. Несмотря на то, что все четыре рассматриваемые года относятся к разряду теплых по своему теплосодержанию приповерхностных вод и средней температуре воздуха для сентября, положение ледовой кромки на одной и той же акватории на севере Баренцева моря располагалось в различных широтах, хотя пространственный характер ее распределения в целом, от года к году, был близким.

Наиболее северное положение ледовой кромки зарегистрировано в 2004 г., когда она располагалась, преимущественно, в широтном направлении, вдоль 81°45'-82°00' с.ш. между 20°в.д. и севером ЗФИ, т.е., существенно севернее средней многолетней границы положения ледовой кромки для периода, когда Баренцево море максимально свободно ото льдов. Наиболее южное положение кромки дрейфующих льдов отмечено в 2003 г., когда она к концу периода авиасъемок преимущественно располагалась вдоль 77°30' с.ш. от восточной оконечности острова Эдж до 45°с.ш.

Однако в середине месяца лед располагался значительно севернее, кромка была ориентирована в широтном направлении между 78°30'-79°00'с.ш. Данное обстоятельство свидетельствует об активном ледообразовании на севере Баренцева моря в конце сентября, что еще раз показывает необходимость организации и проведения регулярного мониторинга ледовых условий, 2002 и 2005 годы по ледовитости занимали промежуточное положение между 2004 г. и 2005 г. Однако, здесь имелись и определенные различия. Так, в целом, в 2002 г. ледовая кромка, на большем своем протяжении располагалась южнее, чем в 2005 г., на 50-60 миль, вытянувшись вдоль широты между 79°00'-79°15' с.ш. При этом от северо-восточного побережья архипелага Шпицберген (остров Северо-Восточная Земля) до острова Белый кромка дрейфующих льдов в 2005 г. была южнее, чем в 2002 г., в среднем на 45-60 миль.

Средние значения ТПМ и тепловые условия в приповерхностных слоях вод на северных участках Баренцева моря, примыкающих к ШГКМ, были выше среднемноголетних в течение сентября для 2002-2005 гг., соответственно на 3.2°-4.2°С; 3.0 - 4.0°С; 4.0°-5.0°С и 3.5°-4.5°С При этом, как видно из представленных данных, существовали определенные различия между отдельными годами. Самым теплым годом по теплосодержанию приповерхностных вод был 2004 г., а самым холодным - 2003 г., а 2002 и 2005 гг., занимали промежуточное положение. Аналогичная ситуация была зарегистрировано и непосредственно на участке ШГКМ, а также отмечалась в характере и особенностях ледовых условий (см. выше).

Значения прозрачности вод на северных участках Баренцева моря, примыкающих к ШГКМ, были в пределах нормы или несколько выше ее, Диапазон изменения значений прозрачности от года к году был различным. Максимальный диапазон зарегистрирован в 2004 г., он составил 6-23 м, а минимальный - в 2003 г., 6-18 м. 2002 и 2005 гг. занимали промежуточное положение, диапазон изменения составлял, соответственно, 7-23 м и 6-20 м. Характерная особенность в распределении значений прозрачности состояла в том, что, чем ближе к кромке льдов, тем больше прозрачность, за исключением прибрежных вод. Рассматривая прозрачность как косвенный индикатор мутности вод, следует отметить, исходя из изложенного выше, что в 2003 г. в середине сентября воды на рассматриваемой акватории были наиболее мутными, а в 2004 г. наиболее прозрачными. Подобная картина наблюдалась и непосредственно на участке ШГКМ.

Изменчивость значений хлорофилла «а» на поверхности моря и планктона в его приповерхностных слоях, включая собственно и величины этих параметров, от года к году для рассматриваемого периода и акваторий в целом были незначительными (обусловлено отсутствием активного цветения), а пространственный характер распределения идентичным. Особенность состояла в том, что, чем южнее и западнее, тем выше значения концентрации указанных параметров, ближе к кромке они уменьшались в 2-3 раза, Так например, средние значения поверхностного хлорофилла «а» вблизи ШГКМ не превышали 0,9 мг/м³ , а приповерхностного планктона 350 мг/м³.

При проведении рассматриваемых исследований наиболее плотные скопления морских млекопитающих и птиц, на северных участках Баренцева моря, примыкающих к ШГКМ, наблюдались в местах повышенных концентраций мойвы и сайки, основных видов пелагических рыб, являющихся одним из главных источников кормовой базы для морских млекопитающих и птиц. Однако, их численность на единицу обследованного пути (1000 км) была различной от года к году (данную характеристику следует рассматривать как индекс). Сравнивать общую численность нельзя, т.к. протяженность всех галсов и общая продолжительность съемок в различные годы была неодинаковой. Наиболее многочисленным видом морских млекопитающих был гренландский тюлень, который свои основные скопления создавал вблизи кромки льдов.

При этом максимальный индекс их численности отмечался в 2002 г., после чего началось его уменьшение, причем между 2002 и 2003 гг. оно происходило плавно, а затем, между 2003 и 2004 годами - скачкообразно, и своего минимального значения индекс достиг в 2005 г. (за рассматриваемый период он изменился от 157 до 52). Индексы численности остальных видов морских млекопитающих (киты, касатка, дельфины, белуха, кольчатая нерпа, морской заяц, морж) от года к году имели изменения с различными знаками, то увеличивались, то уменьшались.

При этом наиболее часто встречающимися видами, следует рассматривать китов (преимущественно малый полосатик и горбач) и дельфинов, которые отмечены на значительных акваториях. В первую очередь, для малого полосатика и горбача, по плотности следует отметить районы островов Надежды и Медвежьего, а также центральную часть Баренцева моря, включая участок ШГКМ. Для дельфинов акватория распределения была несколько шире и занимала участки от архипелага Шпицберген до ШГКМ, Наиболее часто встречающимся видом дельфинов был беломордый дельфин. К характерным особенностям по распределению и численности морских млекопитающих следует отнести резкий всплеск численности белухи к северу от ШГКМ в 2004 г., а также моржей - в 2005 г., в прикромочной зоне. Причем после значительного роста индекса численности белухи на следующий год произошло его стремительное падение. Наиболее часто встречающимися видами птиц на рассматриваемой акватории являются моевка и глупыш (в сумме 80-90%), однако в этом сочетании доминирует моевка.

Отмечено понижение индекса численности птиц от 2002 г. к 2004 г. от 4877 до 454. Однако к 2005 г. обозначился резкий рост этого параметра, когда он почти достиг уровня 2002 г. Подобная картина имела место в Норвежском море и у побережья Великобритании.

Однозначная причина этого не установлена, сейчас осуществляется углубленный системный анализ полученных материалов и данных.

Значительных загрязнений как органического происхождения, так и промышленного мусора в период проведения исследований не обнаружено.

Представленные материалы позволяют сделать основной вывод о том, что в связи с началом промышленного освоения ШГКМ и транспортировки его продуктов по акватории Баренцева моря, в том числе и через важные рыбопромысловые участки, требуется организация, обеспечение и проведение регулярного круглогодичного мониторинга за ледовыми условиями, включая поиск и обнаружение айсбергов, а также мониторинг экологической обстановки во всем многообразии ее составляющих. Причем этот мониторинг, в первую очередь, должен базироваться на материалах авиационных и космических съемок, при разумном их сочетании и дополнении. Кажущиеся, на первый взгляд, значительными затраты на организацию, обеспечение и проведение подобных работ значительно меньше потерь, которые могут произойти в случае возникновения аварийных ситуаций.

Литература
Забавников В., Лисовский А. Самолет-лаборатория Ан-26 «Арктика» как наблюдательная платформа мониторинга экологической обстановки//Материалы международной конференции «Нефть и газ Арктического шельфа 2004». С. 97-1002.

Материалы международной конференции "Нефть и газ арктического шельфа - 2006"