Статья: Особенности режима волнения на Каспии и его влияние на хозяйственную деятельность

Особенности режима волнения на Каспии и его влияние на хозяйственную деятельность

Абдуллаев Р.Ш.

студент 4 курса факультета географии Бакинский государственный университет (г. Баку, Азербайджанская Республика)

Научный руководитель:

Ракчеева-Актопрак И.Ф.

старший преподаватель кафедры Физической географии Бакинский государственный университет (г. Баку, Азербайджанская Республика)

Аннотация: с развитием судоходства в Каспийском море возросла потребность в достоверных и детальных данных о характеристиках волн, которые позволяют осуществлять правильные расчеты при создании инженерных сооружений для разработки месторождений углеводородов, развитии различных видов транспорта и других видов хозяйственной деятельности. каспийское море волновой режим

В данной статье автор обобщил и проанализировал результаты наблюдений за волнением на акватории Каспия, доступные в открытых источниках.

Предлагается использование компьютерной базы данных для запрограммированного прогноза параметров волнения с целью снижения рисков для судоходства и рыболовства, добывающей промышленности и транспорта как на акватории, так и в прибрежной зоне Каспия.

Ключевые слова: Каспийское море, волновой режим, параметры волнения, хозяйственная деятельность на Каспии.

Abdullayev R.Sh.

Student of the geography department Baku State University (Baku, Azerbaijan Republic)

Academic supervisor: Rakcheyeva-Aktoprak I.F.

Senior Lecturer, Department of Physical Geography Baku State University (Baku, Azerbaijan Republic)

FEATURES OF WAVE REGIME IN CASPIAN SEA & ITS IMPACT ON ECONOMIC ACTIVITY

Abstract: development of cargo shipping and other economic activity in Caspian Sea increased demandfor reliable and detailed data on wave parameters and characteristics, which will allow to make accurate calculations for engineering structures, infrastructure, transport, and other economic activities. Author has summarized and analyzed the data related to Caspian waves' parameters available from open sources. The database and computer programs can be effectively usedfor waves forecast., based on information about wind speed and direction, and depth of the sea. The main purpose of wave research is to reduce risks for transport, infrastructure, fishing, oil- gas extraction in the Caspian Sea.

Keywords: Caspian Sea, wave regime, wave parameters, economic activity in Caspian Sea.

Каспийское море - один из крупнейших в мире водоёмов, в котором в 1871 году была начата добыча нефти промышленным путём [19]. В настоящее время на Каспии разведано и эксплуатируется более десяти крупных месторождений углеводородов; портовое хозяйство увеличивается в количестве и совершенствуется согласно экономическим требованиям прибрежных государств. Кроме того, МТК (Международный Транспортный Коридор) Север - Юг (International North-South Transport Corridor), в котором Каспийское море является транзитным звеном цепочки Европа - Индийский океан - Африка/ Юго-Восточная Азия - Восточная Азия дал экономический толчок для развития судоходства на Каспии. Одновременно с этим, повышение температуры зимой в Северном Каспии и уменьшение времени ледостава способствовали увеличению сроков навигации, а развитие ледокольного транспорта на Каспии делает возможным судоходство круглый год.

Изменение глобальной политической ситуации с 2022 года и перенаправление грузопотоков из России на юг и восток коренным образом изменило и увеличило транспортную роль Каспия. Для обеспечения безопасности судоходства и гарантии функционирования инфраструктуры на акватории и прибрежной зоне Каспия, а также для реализации новых инфраструктурных проектов, таких как, например, проект Транскаспийского трубопровода, необходимо учитывать особенности режима волнения на акватории Каспия. Поскольку транспортные проекты охватывают акватории всех прикаспийских государств, в данной статье анализируются данные наблюдений за режимом и параметрами волнения, доступные в открытой печати, для всей акватории моря, которая в физико-географическом отношении делится на три части: Северный, Средний и Южный Каспий. Условная граница между Северным и Средним Каспием проходит по линии о. Чечень -- м. Тюб-Караган, а между Средним и Южным Каспием -- по линии о. Жилой -- м. Куули. Наиболее мелководным является Северный Каспий, средняя его глубина - около

5 м, а наибольшая - 25 м. Максимальные глубины Среднего и Южного Каспия составляют 788 м и 1025 м соответственно.

Одна из главных отличительных особенностей Каспийского моря, определяющих развитие всех видов морской деятельности - морского судоходства, рыболовства, добычи полезных ископаемых, сооружения объектов на берегах и в открытом море, и, в целом, функционирование береговой и донной инфраструктур -- это значительная изменчивость его уровня, а также гидрометеорологического и гидродинамического режимов, на которые влияют как естественные, так и антропогенные факторы [4].

В данной статье мы анализируем данные наблюдений за параметрами и режимом волнения, и возможности их прогнозирования, что крайне важно как для природных, так и для экономических процессов. Волнение играет важную роль в процессах седиментации, формирования подводного рельефа, в развитии турбулентности, распространения загрязнений и их разрушения. (Рис. 1).

Рис.1. Влияние волнения на природные процессы и антропогенную деятельность (составлен Абдуллаевым Р.Ш.)

Учитывая перечисленные выше факторы, изучение режима волнения приобретает большое практическое значение: это позволяет выбрать наиболее благоприятные пути прохождения морских судов и рационально спланировать сроки и место проведения каких-либо морских операций. Так обеспечивается не только безопасность работ на море, но и повышается их экономическая эффективность [1; 12].

Несмотря на большое количество публикаций в научных статьях, атласах, веб-сайтах [3; 5; 9] в открытых источниках нет большого объема данных натурных наблюдений о волновом режиме Каспийского моря, позволяющих с большой точностью выявить закономерности и особенности ветрового волнения и прогнозировать его [15]. Особенно это касается периода 1990 гг. Этим объясняется тот факт, что большинство данных натурных наблюдений, использованных нами в статье, датируются 1960-90 годами. По нашему мнению, это связано главным образом с изменением политической ситуации в Прикаспийском регионе, отсутствием должного координирования научных исследований между сформировавшимися в 1990 -е годы суверенными государствами, а также недостаточным финансированием исследований в этой области.

Кроме того, внутриматериковое расположение в Евразии, отдаленность от мировых торговых морских путей, а также статус Каспия, затрудняет доступ к нему международных экспедиций, исследователей и журналистов, которые должны согласовывать свою деятельность с прибрежными государствами. А это значит, что все исследования на Каспии становятся прерогативой стран, расположенных на его берегах, а их результативность и репрезентативность зависит от согласования программ научных исследований между этими странами.

В отношении волнения Каспийское море является неспокойным, особенно его средняя и южная части. В северной части моря развитие волнения ограничено мелководьем, а с ноября по март - наличием льда.

Регулярные наблюдения ветра и волн на Каспийском море впервые начались в 1916 году на Гидрометеорологической станции в городе Баку. Измерения волн на открытой части Среднего и Южного Каспия были проведены во время "Первой каспийской экспедиции" в 1924 году, которая была организована Академией наук СССР и Министерством путей сообщения СССР с целью изучения Каспийского моря и его ресурсов. С 1933 г. начались комплексные исследования поверхностных волн, были проведены экспедиция под руководством различных научных организаций СССР, таких как: Академия наук СССР; Главное управление гидрометеорологической службы (ГУГМС); Институт гидродинамики имени М.А. Лаврентьева СО АН СССР; Центральное управление геологии и геофизики при СМ СССР и др. Каждая экспедиция включала в себя специалистов различных профилей, таких как гидрологи, гидроакустические и гидродинамические исследователи, метеорологи, геофизики. В рамках исследований проводились наблюдения, измерения и сбор данных о поверхностных волнах, их характеристиках и динамике. По результатам этих работ был составлен атлас ветров и волн Северного, Среднего и Южного Каспия [8; 16]. Было установлено, что для акватории Каспийского моря в основном характерны волны ветрового происхождения, но формируются также сейши, сейсмические, внутренние волны и волны зыби.

В данной статье нами рассмотрены ветровые волны, так как они, являясь господствующими на Каспийском море, обуславливают в целом его волновой режим. Характеристики ветрового волнения рассмотрены нами по трём районам Каспийского моря - Северному, Среднему и Южному. В частности, нами рассмотрены:

* Параметры волнения -- это характеристики волн, включающая длину волны, высоту волны, период волны и др.

• Повторяемость морских волн -- это характеристика, описывающая, с какой периодичностью появляются волны определенной высоты и длины в определенном месте.

• % обеспеченность означает процент волн, которые превышают определенную высоту.

В Северном Каспии, величина параметров волн, зависящая от скорости и продолжительности ветра, связана также с глубиной акватории. Уже при ветре со скоростью 5--9 м/с волны на мелководье могут достигать своих предельных размеров. В таблице 1 нами сведены параметры и характеристика волнения в Северном Каспии, а на Рис. 2 преобладающие направления и высота волн в 2022 год.

Таблица 1. Параметры и характеристика волнения в Северном Каспии (2020). (Составлена Абдуллаевым Р. Ш. по материалам [10])

В районе свала глубин отмечаются волны высотой 2 м, южнее высота их увеличивается до 4 м и более. В западной части Северного Каспия (о -в Тюлений) наибольшую повторяемость имеет волнение юго-восточного и восточного направлений, в северо-восточном районе моря (о-в Зюйдвестовая Шалыга) - западного и восточного направлений. В южных районах водоема преобладает восточное и северное волнение. Наиболее слабое волнение наблюдается в летние месяцы (май -- июль), когда нередки случаи полного штиля на всей акватории северной части моря. Средняя годовая повторяемость волн высотой менее 0,5 м

составляет 58,6%, 0,5-1,0 м - 27,5%, 1,0--2,0 м - 13%, 2,0-3,0 м - 0,8% и более 3,0 м 0,1%. Наибольшие величины элементов волн в Св. Каспии, следующие: высота

- 5 м, период - 10 секунд, длина - 85 м [3].

- направление движения волн.

Над районами Среднего и Южного Каспия Сильные и штормовые ветры (со скоростью более 10 м/с) устанавливаются чаще всего; причем штормовая деятельность здесь не только наблюдается чаще, но имеет наибольшую продолжительность. Наиболее устойчивые и жестокие штормы отмечаются в районах: Баку-Апшеронский полуостров, Махачкала -- Дербент и Форт- Шевченко-Кендерли. Самые волноопасные направления штормовых ветров - северо-западное и юго-восточное. Максимальные высоты волн при северо- западных штормах обычно наблюдаются в районе Апшеронского архипелага, при юго-восточных -- в районах Махачкалы-Дербента и Форта-Шевченко- Кендерли [20]. Максимальные высоты волн 10-11 м, наблюдались при ветрах северных направлений. При штормах же южных направлений - волны высотой менее 5 м.

Характер волнения в различных районах Среднего и Южного Каспия отличается следующими особенностями. В районе Махачкалы-Дербента при ветрах северных направлений наибольшие высоты волн 5%-ной обеспеченности составляют 2--3 м в прибрежной зоне и 4-6 м в мористой части района. Средние периоды и длины волн составляют соответственно 4 с и 16 м у берега и 5-7 с и 20-25 м - вдали от него. Наибольшие параметры волн в районе Форт-Шевченко- Кендерли наблюдаются при юго-восточных штормовых ветрах. Увеличение размеров волн прослеживается и в направлении с севера на юг. Восточный перенос воздушных масс над Каспийским морем при скорости ветра до 16-20 м/с вызывает волны высотой порядка 1,5 м с периодом 4 с. Параметры и характеристика волнения в восточной части Среднего Каспия в 2020г. приведены в таблице 2, а на 2022 год на Рис. 3.