Океанографические исследования

Особенности конструкции и условия эксплуатации малых парусных судов делают их перспективными для использования в экспедиционных научных исследованиях и для производства широкого спектра океанографических работ.
Безусловными достоинствами малых парусных судов являются их практически неограниченная мореходность, дающая возможность плавать и выполнять океанографические работы практически в любом районе мирового океана, и высокая экономичность.
Низкие расходы на подготовку малых парусных судов для выполнения океанографических работ и на финансирование экспедиционного плавания на них позволяет в короткие сроки значительно увеличить флот научно-исследовательских судов и количество океанографических съемок, в том числе, несколькими судами одновременно.

  • Рейдовые станции и разрезы в прибрежной морской зоне
  • Океанографические станции и разрезы в открытом море
  • Вековые океанографические разрезы
  • Попутные наблюдения
Океанографические работы в приполярных районах
  • Изучение айсбергов и возможностей их транспортировки
  • Гидрометеорологическое обеспечение плавания судов в акватории Северного морского пути
  • Обеспечение Системы управления ледовой обстановкой необходимой гидрометеорологической информацией
Специализированные океанографические, экологические и другие работы
  • Инженерно-гидрометеорологические изыскания
  • Экологический мониторинг
  • Радиоэкологический мониторинг морских акваторий
  • Гидрометеорологический мониторинг в районах размещения АЭС и объектов использования атомной энергии
  • Аудит безопасности гидротехнических сооружений
Стандартные наблюдения
Рейдовые станции и разрезы в прибрежной морской зоне
Малая осадка и возможность безопасного плавания по мелководью делают возможным осуществление океанографических работ на малых парусных судах на рейдовых станциях и разрезах в прибрежной морской зоне. Изучение гидрометеорологического режима в прибрежной части моря необходимо для изучения устьевых участков рек, районов прибрежного строительства транспортной инфраструктуры, объектов атомной энергетики.
На рейдовой станции с малых парусных судов могут выполняться следующие гидрометеорологические наблюдения:
    • Определение глубины, температуры, солености или удельного веса воды,
    • Измерения направления и скорости течения на стандартных горизонтах,
    • Определение цвета и прозрачности воды,
    • Определение типа, формы, направления, длины, периода волн, состояния поверхности моря, степени волнения,
    • Определение температуры и влажности воздуха, направления и скорости ветра, облачности, метеорологической видимости,
    • Наблюдения за атмосферными явлениями.
Наблюдения проводятся через 3 часа в синоптические сроки всемирного координированного времени (00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21 UTC). В зависимости от задач и района исследований рейдовые станции могут быть эпизодическими, полусуточными, суточными и многосуточными.

Океанографические станции и разрезы в открытом море
Океанографическая съемка - совокупность разрезов и станций, выполняемых для получения информации о пространственном распределении океанографических характеристик в определенный период времени.
Низкие расходы на финансирование экспедиционного плавания на малых парусных судах, делают возможным организацию регулярных океанографических съемок, в том числе, несколькими судами одновременно.
При выполнении океанографических съемок в открытом море ограничивающими факторами являются конструктивные особенности малых парусных судов и особенности их управления. Небольшая вместимость и грузоподъемность делают затруднительным использование кабель-тросов большой длины и кассетных пробоотборников. Возможно применение обычных синтетических тросов длиной до 1000 м и тросовых лебедок с электроприводом.
В открытом море на малых парусных судах могут выполняться следующие океанографические работы:
    • Выполнение подвесных океанографических станций с использованием автономных или обрывных (теряемых) СТД-зондов,
    • Профилирование скорости течения. Определение вертикального профиля скорости течения зондированием при помощи акустического доплеровского профилографа течения.
    • Гидрохимический анализ воды поверхностного слоя,
    • Постановка автономных буйковых станций с различными самописцами,
    • Метеорологические наблюдения, проводимые специалистом-метеорологом в составе экипажа с использованием автоматизированной метеорологической станции.

Вековые океанографические разрезы
Руководящими документами (РД 52.10.918–2022 - Положение о вековых океанографических разрезах на морях, омывающих берега Российской Федерации) отмечается рост актуальности систематических океанографических наблюдений на вековых океанографических разрезах - последовательных рядах расположенных по определенному направлению и закреплённых постоянными географическими координатами станций, на которых регулярно, через определенные интервалы времени, в течение многих десятилетий должны выполняются океанографические наблюдения, необходимые для:
    • изучения многолетних (климатических) изменений океанологических элементов океанов и морей, происходящих в региональном (окраинные моря и крупные океанические бассейны) и планетарном масштабах,
    • исследований пространственно-временной изменчивости морских гидрологических и гидрохимических характеристик, при расчетах водообмена, водного, солевого и теплового балансов морей и при других расчетах.
    • верификации моделей региональной циркуляции и моделей общей циркуляции океана, использование данных наблюдений в моделях реанализа океана.
Невысокая по сравнению с другими типами НИС стоимость постройки и эксплуатации малых парусных судов позволяет в короткие сроки и с незначительными финансовыми вложениями организовать регулярные наблюдения на вековых океанографических разрезах - гидрологические, метеорологические, гидрохимические наблюдения, наблюдения за содержанием загрязняющих веществ, а также наблюдения за стандартными гидробиологическими параметрами планктонных и бентосных сообществ.
Доработка существующих СТД-зондов отечественного производства (например, «Вектор-3») позволяет проводить с борта малых парусных судов большую часть необходимых наблюдений на всех стандартных горизонтах наблюдений , вплоть до глубин 6000 метров.

Попутные наблюдения
Район выполнения океанографических работ часто находится на значительном расстоянии от места базирования судна. Экспедиционные плавания связаны с длительными переходами к месту выполнения работ и обратно.
Работы, которые можно выполнять на борту малого парусного судна на ходу:
    • Измерения распределения океанологических характеристик по глубинам посредством буксируемых океанографических приборов. Относительно небольшая крейсерская скорость малых парусных судов (6 – 8 узлов) позволяет использовать на ходу буксируемые океанографические приборы,
    • Профилирование скорости течения. Определение вертикального профиля скорости течения непрерывным зондированием при помощи акустического доплеровского профилографа течения,
    • Непрерывная регистрация температуры и солености поверхностного слоя. Небольшая (1,5-2 м.) высота борта малых парусных судов позволяет оборудовать заборное устройство не на днище судна в виде кингстона, а в виде опускаемого с борта или с кормы заборника, позволяющего производить забор воды горизонте 0,5-1,5 м. Искажения, связанные с нарушением тонкой структуры поверхностного слоя корпусом судна, на малом парусном судне будут намного меньше, чем на крупных судах,
    • Гидрохимический анализ воды поверхностного слоя. Периодически проводимые на ходу измерения гидрохимических параметров воды поверхностного слоя,
    • Метеорологические наблюдения. Современная автоматизированная метеорологическая станция, метеоролог в составе экипажа и спутниковые каналы связи делают возможным производить полноценные метеорологические наблюдения на протяжении всего плавания.
Океанографические работы в приполярных районах
Маневренность и способность плавать на малых глубинах в сочетании с высокими мореходностью, автономностью и экономичностью являются преимуществом малых парусных судов перед судами других типов и размеров при выполнении океанографических работ в высоких широтах. Ввиду того, что толщина корпуса у малых парусных судов незначительна, они не имеют возможности безопасно двигаться во льдах. Поэтому в приполярных районах использование малых парусных судов возможно только на участках акватории свободных от льда.

Изучение айсбергов и возможностей их транспортировки
Высокая маневренность и неглубокая осадка малых парусных судов позволяют подходить вплотную к айсбергам и высаживать на них людей.
Лаборатория «Арктик-Шельф» ААНИИ подготовила программу изучения айсбергов и возможностей их транспортировки с использованием для исследований малого парусного судна.
Виды работ, доступные для выполнения малым парусным судном:
    • Все виды океанографических и метеорологических работ, описанных в разделе «Стандартные наблюдения»,
    • Аэрофотосъемка с использованием квадрокоптера для определения морфометрических параметров надводной части айсбергов,
    • Гидролокационная и видеосъемка подводной части айсберга с помощью телеуправляемого подводного аппарата, оборудованного сонаром и подводной камерой,
    • Установка на айсбергах радиомаяков-дронов для исследования особенностей их дрейфа,
    • Исследование термохалинной структуры вод, окружающих айсберги при помощи СТД-зонда,
    • Исследование вертикальной структуры течений при помощи доплеровского профилографа течений.

Гидрометеорологическое обеспечение плавания судов в акватории Северного морского пути
В акватории Северного морского пути достаточно много участков свободных от льда, на которых малые парусные суда могут применяться для проведения научно-исследовательских работ.

Обеспечение Системы управления ледовой обстановкой необходимой гидрометеорологической информацией
Управление ледовой обстановкой, осуществляемое в рамках реализации проектов освоения морских месторождений нефти и газа на этапе эксплуатации морского промысла, представляет собой совокупность мероприятий, целью которых является снижение интенсивности или полное исключение воздействия со стороны ледяных образований любого рода на те или иные объекты морского обустройства месторождения.
Обеспечение действующей Системы управление ледовой обстановкой необходимой гидрометеорологической информацией выполняют в рамках Специализированного морского гидрометеорологического обеспечения. Большая часть гидрометеорологических данных поступает в Систему управление ледовой обстановкой от автоматических метеорологических и донных гидрологических станций.
Малые парусные суда могут применяться для постановки или обслуживания автоматических станций.

Специализированные океанографические, экологические и другие работы
Специализированные океанографические наблюдения выполняются по заказу заинтересованных организаций за счет их средств.
В силу своих конструктивных и мореходных особенностей малые парусные суда могут составить серьезную конкуренцию судам других типов и размеров при выполнении работ по заказам организаций, проектирующих, строящих и эксплуатирующих гидротехнические и промышленные объекты в прибрежной зоне морей, прежде всего, объектов транспорта и энергетики, а также в рамках осуществления экологического, радиоэкологического и гидрологического мониторинга.

Специализированные океанографические, экологические и другие работы
Инженерно-гидрометеорологические изыскания Инженерно-гидрометеорологические изыскания проводятся в целях уточнения инженерно-гидрометеорологических условий, повышения достоверности характеристик гидрологического режима водных объектов и климатических условий территории; детальных исследований на участках, подверженных воздействию опасных гидрометеорологических процессов, с определением их характеристик для обоснования проектирования защитных сооружений и мероприятий; прогнозирования изменения микро- и мезоклиматических характеристик, связанных с эксплуатацией промышленного объекта.

Экологический мониторинг
В Российской Федерации осуществляется государственный экологический мониторинг (государственный мониторинг окружающей среды) - комплексные наблюдения за состоянием окружающей среды, в том числе компонентов природной среды, естественных экологических систем, за происходящими в них процессами, явлениями, оценка и прогноз изменений состояния окружающей среды.
Одной из задач государственного экологического мониторинга являются регулярные наблюдения за состоянием окружающей среды, в том числе компонентов природной среды, естественных экологических систем, за происходящими в них процессами, явлениями, изменениями состояния окружающей среды.
Государственный мониторинг водных объектов является частью государственного мониторинга окружающей среды и включает в себя регулярные наблюдения за состоянием водных объектов, количественными и качественными показателями состояния водных ресурсов.
Экологический мониторинг имеет два направления:
    • Мониторинг загрязняющих веществ, основной задачей которого является наблюдение, оценка и прогноз уровней загрязнения по различным параметрам (химические вещества, тепло, шум и т.д.);
    • Мониторинг отклика биоты (биологический мониторинг), в задачу которого входит выяснение ответных реакций компонентов наземных и водных экосистем на внешние воздействия.

Радиоэкологический мониторинг морских акваторий
В компетенцию Госкорпорация «Росатом», входит организация государственного мониторинга радиационной обстановки на территории Российской Федерации в районах расположения объектов использования атомной энергии, принадлежащих эксплуатирующим организациям.
Мониторинг радиоактивного загрязнения окружающей среды осуществляется в районах размещения различных радиационно опасных объектов и на территориях, загрязненных в результате радиационных аварий и инцидентов. Объектами мониторинга являются источники поступления вредных химических и радиоактивных веществ и компоненты окружающей среды - водные объекты, донные отложения, атмосферный воздух.
На Ленинградской АЭС сброс радионуклидов в поверхностные водные объекты осуществляется за счет отвода в Копорскую губу Финского залива дебалансных вод основного производственного процесса после их очистки. Ленинградская АЭС проводит производственный радиационный, химический и биологический контроль и мониторинг в санитарно-защитной зоне радиусом 1,5 км и зоне наблюдения радиусом 17 км, в том числе в акватории Копорской губы. Различными организациями периодически проводятся работы по наблюдению за влиянием Ленинградской АЭС на радио-экологическую обстановку в Балтийском море за пределами зоны наблюдения.
Проведение радиоэкологического мониторинга также актуально в районах Кольского полуострова и Дальневосточного региона, на территории которых находится большое количество ядерных и радиационно-опасных объектов ВМФ, сотни организаций используют в производственных и научных целях источники ионизирующего излучения.
Массо-габаритные характеристики современных радиометрических средств измерения позволяют оборудовать малое парусное судно для осуществления радиометрической съёмки.

Гидрометеорологический мониторинг в районах размещения АЭС и объектов использования атомной энергии
Цель гидрологического мониторинга – контроль стабильности параметров гидрологического режима и своевременное принятие решения о необходимости реализации организационных и технических мер для снижения негативных последствий при достижении контролируемыми параметрами критических величин.
Класс и степень опасности по последствиям воздействия на окружающую среду гидрологических процессов Ленинградской АЭС - Класс В, Степень опасности гидрологических процессов: внеплощадочные сооружения (гидротехнические) АЭС попадают в зону затопления – I степень опасности; экстремально низкий сток и аномальное снижение уровня воды – глубина осушения более 0,2 м – II степень опасности.
В соответствии с требованиями действующих нормативных документов в области использования атомной энергии при таких характеристиках гидрологических условий площадки АЭС для контроля стабильности параметров, принятых в проектной основе, требуется организация и функционирование системы гидрологического мониторинга в периоды: сооружения; ввода в эксплуатацию; эксплуатации; вывода из эксплуатации.
На этапе сооружения, эксплуатации и вывода из эксплуатации объектов использования атомной энергии (ОИАЭ) нормативными документами рекомендуется проводить мониторинг гидрологических, метеорологических и аэрологических условий в районах размещения ОИАЭ.
При мониторинге рекомендуется выполнить следующие задачи:
    • актуализация гидрологических, метеорологических и аэрологических характеристик, в том числе параметров окружающей среды, приземного и пограничного слоев атмосферы, гидрологических параметров водных объектов в районе размещения ОИАЭ, принятых в проекте и влияющих на безопасность сооружения, эксплуатации и вывода из эксплуатации ОИАЭ;
    • актуализация прогноза изменения гидрологических, метеорологических и аэрологических характеристик, необходимых для расчетов потенциального радиационного воздействия на персонал, население и окружающую среду при нарушениях нормальной эксплуатации ОИАЭ, включая аварии;
    • определение гидрологических, метеорологических и аэрологических характеристик, в том числе необходимых для расчетов потенциального радиационного воздействия на персонал, население и окружающую среду при нарушениях нормальной эксплуатации ОИАЭ, включая аварии, а также для пересчета нормативов предельно допустимых выбросов радиоактивных веществ в атмосферный воздух и нормативов допустимых сбросов радиоактивных веществ в водные объекты;
    • контроль трендов гидрометеорологических параметров, влияющих на безопасную эксплуатацию ОИАЭ.

Аудит безопасности гидротехнических сооружений
В соответствии с законом собственник гидротехнического сооружения и (или) эксплуатирующая организация несет ответственность за безопасность гидротехнического сооружения.
Собственник гидротехнического сооружения и (или) эксплуатирующая организация обязаны обеспечивать контроль (мониторинг) за показателями состояния гидротехнического сооружения, природных и техногенных воздействий и на основании полученных данных осуществлять оценку безопасности гидротехнического сооружения, в том числе регулярную оценку безопасности гидротехнического сооружения и анализ причин ее снижения, вредных природных и техногенных воздействий, результатов хозяйственной и иной деятельности, в том числе деятельности, связанной со строительством и с эксплуатацией объектов на водных объектах и на прилегающих к ним территориях ниже и выше гидротехнического сооружения.
Гидротехнические сооружения находятся в собственности различных организаций. Так, например, на балансе РЖД находится около 700 гидротехнических сооружений только на участке дороги Краснодар - Адлер.
Аудит безопасности гидротехнических сооружений включает в себя анализ гидрологического режима и обследование подводной части гидротехнического сооружения.