полярные исследования с 1920 года
Кара-зима-лето
Кара-зима
ФБГУ «ААНИИ» в рамках договора с ООО «Арктический научно-проектный центр шельфовых разработок» по заказу ПАО «НК «Роснефть» с весны 2013 года выполняет экспедиционный и научно-исследовательский проект «Кара-зима» с использованием атомного ледокола (а/л) «Ямал».
Всего на акваториях шельфовых морей российской Арктики было организовано и проведено 3 комплексных научно-исследовательских сезонных экспедиций «Кара-зима». Миссией (основными задачами) проекта является:
- Сбор и обобщение данных о зимних ледовых и гидрометеорологических условиях на лицензионных участках ПАО «НК «Роснефть»;
- Получение сведений о морфометрии ледяных образований, их прочностных характеристиках и динамике необходимых для оценки их воздействия на инженерную инфраструктуру при морской добыче углеводородов.
Ход выполнения проекта «Кара-зима» подробно освещается в информационно-аналитическом сборнике ФБГУ «ААНИИ» «Российские полярные исследования» (ссылка) и Управлением информационной политики ПАО «НК «Роснефть» (https://rnknpz.rosneft.ru/press/).
Краткий обзор итогов проекта «Кара-зима».
«Кара-зима-2013».
Специализированная ледоисследовательская экспедиция выполнялись в период с 30 апреля по конец мая с атомного ледокола «Ямал» и бортовых вертолетов в юго-западной части Карского моря.
Цель работ – сбор и обобщение данных о зимних ледовых и гидрометеорологических условиях, сведений о морфометрии ледяных образований в юго-западной части Карского моря, их прочностных характеристиках и динамике, необходимых для оценки их воздействия на инфраструктуру при освоении Восточно-Приновоземельских лицензионных участков.
«Кара-зима-2014».
Ледовые исследования in situ.
Экспедиция была проведена в период с 8 апреля по 9 июня 2014 г. на атомном ледоколе «Ямал» («Атомфлот») с базированием на борту судна вертолета Ка-32 («Авиалифт Владивосток») на шельфе морей Карском и Лаптевых. Это была самая продолжительная комплексная ледовая экспедиция в новейшей истории России по изучению ледового режима арктических морей.
В ходе экспедиции был выполнен комплекс метеорологических, океанографических, ледовых и биологических наблюдений. Производились как дистанционные наблюдения (радиолокационный спутниковый мониторинг айсбергов, аэрофотосъемка торосов и айсбергов, установка буёв), так и контактные измерения ледовых параметров непосредственно со льда (in situ) (см. фото1). На 35 ледовых станциях измерялись морфометрические параметры гряд торосов с использованием ряда методик, включая тахеометрическую и подводную съемки; определялись физико-механические свойства ровного и деформированного льда с использованием современного оборудования.
Измерение морфометрических параметров торосов.
По пути следования ледокола с использованием судового телеметрического комплекса непрерывно определялась толщина льда, а ледовый радар RUTTER/SIGMA-6 позволял определять состояние ледяного покрова в непосредственной близости от судна.
Для исследования ледяного покрова использовались беспилотные летательные аппараты, которые позволяли выполнять площадную аэрофотосъемку льда и определять распределение гряд торосов и их геометрические размеры. Телеуправляемые подводные аппараты использовались для исследования килей (подводной части) торосов и айсбергов, а также для изучения экзарации (выпахивания) под их воздействием морского дна.
Динамика льдов и айсбергов изучалась посредством буёв Argos, которые в период экспедиции устанавливались на ледяные поля и айсберги в районе архипелагов Новая Земля и Северная Земля, а также около островов Де-Лонга. Кроме того, исследовалась динамика в системе «ледяной покров – айсберг» с использованием комплекса датчиков, регистрирующих естественные колебания и отдельные события.
Проведены крупномасштабные эксперименты по механике деформирования и ломке ледяных полей с помощью ледокола. Методика эксперимента заключалась в периодических разломах ледяного поля изгибом и регистрации динамических параметров в системе «лёд-ледокол».
Выполнена диагностика АМС, установленных в 2012-2013 гг. на архипелаге Новая Земля. На островах Уединения, Преображения и Жохова были выбраны типичные для окружающей местности участки для размещения новых АМС.
В течение экспедиции была собрана биологическая информация по встречаемости двух видов, помещённых в «Красную книгу», – белой чайки (Pagophila eburnea) и белого медведя (Ursus maritimus).
Выполненный радиолокационный спутниковый мониторинг айсбергов позволил выявить области наибольшей концентрации айсбергов в районах архипелагов Новая Земля и Северная Земля и выполнить оценку распределения их линейных размеров.
На основе полученных данных ПАО «НК «Роснефть» получила возможность:
-
Определять безопасные периоды и точки проведения геологоразведочных работ;
- Проектировать ледостойкие буровые платформы и терминалы;
- Выбирать маршруты транспортировки углеводородов и возможные трассы подводных трубопроводов;
- Минимизировать возможные риски, обусловленные суровыми природно-климатическими условиями Арктики, и содействовать безопасному освоению углеводородных месторождений на шельфе.
«Кара-зима-2015».
«Кара-Зима-2015» стала самой масштабной по объёму и составу работ арктической научно-исследовательской экспедицией в мире за последние 20 лет. На атомном ледоколе «Ямал» за 10 недель исследователи прошли маршрут от Баренцева до Восточно-Сибирского моря, т.е. практически вдоль всего побережья Российской Арктики. Работы велись на акватории Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского морей и моря Лаптевых; на архипелагах Новая Земля, Северная Земля, Новосибирские острова (включая острова Де-Лонга) и впервые на Земле Франца Иосифа; на лицензионных участках Восточно-Приновоземельских-1,2,3, Северо-Карском, Усть-Оленёкском, Усть-Ленском, Анисинско-Новосибирском, Альбановском и Персеевском.
В ходе экспедиции был выполнен обширный комплекс метеорологических, океанографических, ледовых, гляциологических и биологических наблюдений. Специалисты изучили физико-механические свойства льда (более 2 тысяч измерений на 35 ледовых станциях), морфометрические параметры ровного льда и торосистых образований для расчета нагрузки на проектируемые инженерные сооружения.
На айсберги и ледяные поля были установлены более 100 автономных датчиков для измерения параметров дрейфа и отслеживания их координат. В реальных условиях были отработаны элементы управления ледовой обстановкой. Изучение фронтальных частей ледников выполнялось с применением радиолокационной и аэрофотосъёмок.
БПЛА Supercam.
Для исследования ледяного покрова использовались беспилотные летательные аппараты, позволяющие выполнять площадную аэрофотосъемку льда, определять распределение гряд торосов и их геометрические размеры. Для изучения строения морского дна, а также килей торосов и айсбергов применялись телеуправляемые подводные аппараты и гидролокаторы.
Участниками экспедиции проведена профилактика шести АМС, установленных в ходе предыдущих экспедиций в 2012-2014 гг. на архипелаге Новая Земля, островах Уединения, Преображения и Жохова.
В течение экспедиции проводились биологические наблюдения за морскими млекопитающими и птицами Арктики, в том числе работы по изучению белых медведей. В результате ученые нарастили объем данных о распределении белых медведей в исследуемых районах, надели на взрослых особей ошейники со спутниковыми датчиками, чтобы затем отслеживать их перемещение. Проводился отбор биологических образцов, которые позволят выявить фоновые уровни в организме белых медведей, провести иммунологические и микробиологические исследования, молекулярно-генетический анализ.
За 3 сезона проведения комплексных научно-исследовательских экспедиций «Кара-зима» получены уникальные данные о гидрометеорологических, океанологических, ледовых условиях в зимний период на лицензионных участках ПАО «НК «Роснефть» в акваториях Баренцева, Карского, Восточно-Сибирского морей и моря Лаптевых. Всё это даст возможность компании определить необходимые параметры всей инженерной, производственной и транспортной инфраструктуры по добыче углеводородов для обеспечения их безопасной эксплуатации в условиях экстремальных природно-географических условий Арктики.
Кара-лето
ФБГУ «ААНИИ» в рамках договора с ООО «Арктический научно-проектный центр шельфовых разработок» по заказу ПАО «НК «Роснефть» с лета 2012 года и по настоящее время выполняет экспедиционный и научно-исследовательский проект «Кара-лето»
Всего за 2012-2016 гг. на акваториях шельфовых морей российской Арктики было организовано и проведено 9 комплексных научно-исследовательских сезонных экспедиций «Кара-зима-лето», а также специальный морской экспедиционный проект «Защита Кара-2013» и две экспедиции – аналоги «Кара-лето» на дальневосточном фланге российской Арктики – «Чукотка-лето» ( Кара-лето).
Миссией (основными задачами) проекта является:
- Восстановление единой системы метеонаблюдений в Арктике;
- Изучение гидрометеорологических, ледовых, инженерно-геологических и экологических, инженерно-геологических условий на лицензионных участках ПАО «НК «Роснефть» в Арктике;
- Комплексное изучение ледовой обстановки (физико-механических свойств ровного льда, торосов, айсбергов и продуцирующих ледников);
- Исследование популяции белых медведей, а также мониторинг морских млекопитающих и птиц.
Для выполнения проекта «Кара-лето» ФБГУ «ААНИИ» широко привлекает научно-экспедиционные суда института, научно-исследовательские суда других научных организаций и подразделений Росгидромета, а также исследователей в области арктической гидрометеорологии, экологии и биологии. Ход выполнения проекта «Кара-лето» подробно освещается в информационно-аналитическом сборнике ФБГУ «ААНИИ» «Российские полярные исследования» (http://www.old.aari.ru/misc/publicat/mpg_news.php) и Управлением информационной политики ПАО «НК «Роснефть» (https://rnknpz.rosneft.ru/press/).
Краткий обзор итогов проекта «Кара-лето».
Краткий обзор итогов проекта «Кара-лето».
Морские экспедиционные работы НИС «Фритьоф Нансен» и НЭС «Михаил Сомов» проводились по программе «Проведение гидрометеорологических исследований на акватории Восточно-Приновоземельских лицензионных участков в Карском море».
Целью работы – сбор и обобщение данных по гидрометеорологическим и ледовым условиям акватории Карского моря для оценки воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды на морские операции и гидротехнические сооружения при освоении Восточно-Приновоземельских лицензионных участков.
В период экспедиции был проведен комплекс гидрометеорологических и экологических исследований, включающий следующие виды работ:
- попутные судовые метеорологические наблюдения (8 сроков в сутки);
- установка на восточном побережье Северного острова архипелага Новая Земля двух автономных метеорологических станций (АМС);
- спутниковый мониторинг айсбергов в прибрежном районе Новой Земли;
- визуальные наблюдения за айсбергами и оценка морфометрических параметров обнаруженных айсбергов;
- постановка автономных буёв на айсберги для определения параметров их дрейфа;
- определение морфометрических параметров айсбергов с помощью аэрофотосъемки и их дрейфа с использованием судового радара;
- постановка автономных буйковых станций для измерения течений, уровня моря и волнения на период проведения экспедиции;
- постановка притопленных (придонных) автономных буйковых станций (ПАБС) на годичный срок для измерения течений, дрейфа льда и осадки льда;
- экологические съемки с отбором проб воздуха, морской воды, донных отложений, планктона и бентоса для последующего анализа;
- анализ проб воздуха, морской воды, донных отложений и гидробионтов в судовой лаборатории и стационарных лабораториях;
- попутные наблюдения за морскими млекопитающими, птицами и другими биологическими объектами по ходу движения судна и при выполнении авиационных обследований.
«Кара-лето-2013».
С 12 июля по 16 августа с борта НЭС «Академик Федоров» в юго-западной части Карского моря выполнялись комплексные изыскания для оценки возможного воздействия неблагоприятных гидрометеорологических параметров окружающей среды при установке и эксплуатации буровой платформы в точках бурения на Университетской структуре и структуре Нансена.
Была проведена профилактика установленных в 2012 году АМС и смонтирована ещё одна – на восточном побережье Южного острова архипелага Новая Земля. Проведена гидрологическая съемка акватории, исследованы течения, получены уникальные данные о динамике вод и льдов, морфометрии ледяных образований в характерных точках юго-западной части Карского моря, собраны наиболее полные сведения о динамике вод в районах структур Университетская и Нансена. Были продолжены исследования айсбергов и выводных ледников архипелага Новая Земля, собраны материалы о морфометрии и динамике айсбергов, пополнен каталог айсбергов Карского моря.
Экспедиция «Защита-Кара-2013».
Измерение айсберга.
Экспедиционные работы выполнялись с борта ледокола «Капитан Драницын» в период с 19 июля по 14 августа в юго-западной части Карского моря (Восточно-Приновоземельский-1 лицензионный блок). Исследования проводились в двух районах, расположенных к северо-западу от о. Белый (исследование дрейфующего льда) и у северо-восточного побережья о. Новая Земля (исследования айсбергов).
Задачей экспедиции являлось получение натурных данных о надежности и эффективности функционирования системы управления ледовой обстановкой, которые будут использованы для установления пределов современных технологий обнаружения и мониторинга опасных ледовых объектов (ОЛО) с целью предотвращения их столкновения с буровой платформой.
Проводились специальные судовые ледовые наблюдения, ледовая разведка с вертолета ВО-105 (ОАО «Авиакомпания «ЮТэйр»), измерения параметров ОЛО и характеристик их дрейфа, приём спутниковой, авиационной, радиолокационной информации о состоянии ледяного покрова, попутные метеорологические наблюдения.
В результате работ разработаны основы методики комплексного планирования и проведения экспериментов по сбору информации об ОЛО различными средствами и инструментами обнаружения, разработаны основы методики проведения разведки с применением легкого вертолета ВО-105 в рамках комплексных экспериментов по обнаружению и сопровождению ОЛО, разработана специализированная программная среда для накопления, усвоения, хранения и обработки информации от всех средств обнаружения. Особую научную ценность представляют результаты наблюдений за процессом разрушения и исчезновения ОЛО как морского, так и материкового происхождения.
«Кара-лето-2014».
АМС о-в Жохова.
В результате в значительной степени была восстановлена система метеорологических наблюдений в юго-западной части Карского моря и установлены две новых станции в морях Лаптевых и Восточно-Сибирском. Воссоздание единой сети метеонаблюдений в Арктике позволит существенно повысить качество прогнозов погоды в интересах всей страны, оптимизировать работу по геологоразведке и работ при самой добыче на арктическом шельфе, даст старт целой серии масштабных научных и исследовательских программ по изучению региона.
АМС о-в Уединения.
АМС о-в Преображения.
«Кара-лето-2015».
В ходе экспедиции «Кара-Лето-2015» на НИС «Виктор Буйницкий» были проведены летние гидрометеорологические работы на 7 лицензионных участках ПАО «НК «Роснефть» в акваториях морей Карского, Лаптевых и западной части Восточно-Сибирского моря. Для сбора и анализа годовой изменчивости морфометрических и динамических характеристик ледяного покрова, колебаний уровня моря, волнения и течений использовались 13 ПАБС, установленных на лицензионных участках.
Дополнительно в программу экспедиции были включены попутные судовые метеорологические и ледовые наблюдения, а также биологические исследования, в том числе мониторинг морских млекопитающих и птиц.
По итогам экспедиции были собраны уникальные данные по гидрометеорологическим и ледовым условиям в акватории северных шельфовых морей, особенно по гидрологическим характеристикам юго-западной части Карского моря.
«Кара-лето-2016».
В ходе арктической научно-исследовательской экспедиции «Кара-лето-2016», которая проводилась на борту НЭС «Академик Трёшников» и с помощью ледокола «Капитан Драницын» была проведена апробация уникальной технологии по управлению ледовой обстановкой (УЛО) путём изменения траектории дрейфа айсбергов внешним воздействием. Была проведена успешная буксировку айсберга массой свыше 1 млн. тонн, что является не только первым опытом в российской Арктике, но и значимым событием в мировой практике.
Для отработки технологии УЛО специалистами ФБГУ «ААНИИ», с учётом опыта по буксировке айсбергов с помощью НЭС «Михаил Сомов» в 2004-2005 гг., разработан комплекс теоретических и натурных исследований, включающий:
- Мониторинг ледовой обстановки и айсбергов;
- Комплекс исследовательских работ на айсберге:
- установка на айсберг радиобуя для отслеживания его дрейфа;
- аэрофотосъёмка верхней поверхности айсберга;
- гидролокационная съёмка нижней поверхности айсберга;
- наблюдение за гидро- и метеорологической обстановкой;
- Математическое моделирование движения системы «судно-айсберг» с учетом фактических данных о метеорологических и гидрологических условиях на акватории и его морфометрии:
- оценка риска столкновения айсберга с условным сооружением;
- оценка безопасности проведения операции по буксировке айсберга, включая расчет усилия в тросе и оценку остойчивости айсберга;
- определение параметров активного воздействия на айсберг, включая момент начала воздействия, требуемого усилия буксировки, направления и продолжительности буксировки;
- Выполнение практической буксировки.
В соответствие с принятыми критериями, буксировка будет считаться успешной если:
- удалось достигнуть видимого изменения курса айсберга, или,
- айсберг стал буксироваться нужным курсом с одной и ли нескольких попыток.
При проведении экспериментальных работ по технологии УЛО НЭС «Академик Трёшников» выполняло роль плавучей лаборатории, предоставляя всю необходимую метеорологическую и океанографическую информацию в оперативном режиме. В море были отработаны учебные сценарии «айсберг-платформа» – движение айсберга к условной платформе и изменение траектории его дрейфа с помощью ледокола.
Буксировка айсберга.
Всего в рамках завершившейся экспедиции было выполнено 18 экспериментов по буксировке айсбергов различных форм и размеров в широком спектре погодных условий. С помощью ледокола «Капитан Драницын» айсберги были отбуксированы с разворотом направления движения на 90º и 180º относительно их первоначальной траектории. При этом удалось успешно провести операцию по одновременной буксировке двух айсбергов.
Полученный опыт позволит в будущем обезопасить объекты морской инфраструктуры от взаимодействия с айсбергами при ведении промышленной деятельности на арктическом шельфе.
Кроме того, в ходе экспедиции на побережье Хатангского залива, где летом начали строительство первой научно-проектной базы ПАО «НК «Роснефть», была установлена седьмая АМС.
Исследования комплексной экспедиции «Кара-лето-2016» охватили Новую и Северную Земли, острова Де-Лонга и Землю Франца-Иосифа.
За 5 лет проведения комплексных научно-исследовательских экспедиций «Кара-лето» была восстановлена система метеонаблюдений в Арктике, получены уникальные данные о гидрометеорологических, океанологических, ледовых условиях, но и о состоянии морских экосистем, характере распространения и образе жизни морских млекопитающих, экологической чувствительности акватории Карского моря, его прибрежной зоны. В результате проведения научных исследований были изданы, не имеющие аналогов среди российских и зарубежных географических изданий, «Атлас гидрометеорологических и ледовых условий морей российской Арктики» (2015 г.) и экологический атлас «Карское море» (2017 г.).
Результаты экспедиции «Кара-зима-лето-2012-2016» позволят ПАО «НК «Роснефть» определить безопасные точки для проведения геологоразведочных работ, спроектировать буровые платформы и другие сооружения, необходимые для нефтедобычи, выбрать маршруты транспортировки углеводородов и возможные трассы подводных трубопроводов.
Буксировка айсберга.
