Морський гідрофізичний інститут

НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ

САРКІСОВ Олександр Ашотович

УДК 551.465

ОСОБЛИВОСТІ ЛОКАЛЬНИХ ТЕЧІЙ І РЕЛЬЄФУ ДНА НА ДІЛЯНКАХ АЗОВО-ЧОРНОМОРСЬКОГО УЗБЕРЕЖЖЯ УКРАЇНИ ТА В РАЙОНІ УКРАЇНСЬКОЇ

АНТАРКТИЧНОЇ СТАНЦІЇ “АКАДЕМІК ВЕРНАДСЬКИЙ”

11.00.08 – океанологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Севастополь – 2005

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в інституті біології південних морів ім. О.О. Ковалевського

Національної академії наук України.

Науковий керівник:

Доктор географічних наук, старший науковий співробітник

Ломакін Павло Дем'янович,

Морський гідрофізичний інститут Національної академії наук України,

провідний науковий співробітник.

Офіційні опоненти:

Доктор географічних наук, професор

Брянцев Валентин Олексійович,

Південний науково-дослідний інститут морського рибного господарства й океанографії

Міністерства аграрної політики України, провідний науковий співробітник.

Кандидат географічних наук, старший науковий співробітник

Андріанова Ольга Радомирівна,

Відділення гідроакустики Морського гідрофізичного інституту Національної академії наук України, старший науковий співробітник.

Провідна організація:

Одеський державний екологічний університет

Міністерства освіти і науки України, м. Одеса.

Захист дисертації відбудеться “4” листопада 2005 р. о 13 годині на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д. 50.158.01 Морського гідрофізичного інституту

за адресою: 99011, м. Севастополь, вул. Капітанська, 2.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Морського гідрофізичного інституту

за адресою: 99011, м. Севастополь, вул. Капітанська, 2.

Автореферат розісланий “28” вересня 2005 р.

Вчений секретар

Спеціалізованої вченої ради Д. 50.158.01

доктор географічних наук Совга О.Є.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Появу даної дисертаційної роботи було обумовлено необхідністю рішення важливих задач, що виникли на початку 90-х років у морегосподарському комплексі України. Робота формувалася протягом декількох етапів, що включали, як науково-технічні, так і гідрографічні і океанографічні дослідження. Перший, технічний, етап був пов'язаний зі створенням більш ефективного й економічного промірного комплексу в порівнянні з аналогічними приладовими засобами, що використовувалися в Гідрографії колишнього СРСР. Наступні етапи стосувалися гідрографічних, геоморфологічних і океанографічних досліджень важливих у прикладному плані акваторій Чорного й Азовського морів, Керченської протоки і ділянок шельфу Антарктичного півострова. Причому ці дослідження значною мірою базувалися на емпіричних даних, отриманих у результаті активної експлуатації розробленого здобувачем промірного комплексу. Отримані в такий спосіб матеріали, їхній аналіз і осмислення стимулювали автора дисертаційної роботи до подальшого більш глибокого і ретельного дослідження цих проблем, прибігаючи до аналізу, окрім власних натурних даних, до баз архівних емпіричних даних інших організацій і відомств.

Протягом декількох років, що пройшли після розпаду СРСР і часом становлення національної Гідрографічної служби України, регулярні гідрографічні роботи в Чорному й Азовському морях були практично призупинені. Для їхнього відновлення, удосконалення і подальшого успішного розвитку знадобилися нові засоби, принципи організації й апаратурне оснащення.

На початковій стадії діяльності сформованої Гідрографічної служби України питання про створення ефективного промірного комплексу, експлуатація якого могла б у стислий термін привести до рішення практично значимих і необхідних задач, було представлено в ряді першочергових проблем. При цьому всі необхідні вимоги по якості одержуваної гідрографічної інформації новим вимірювальним приладовим засобом повинні були задовольняти існуючим стандартам. Такий прилад (Комп'ютеризований промірний комплекс (КПК)), що базується на використанні сучасних інформаційних технологій, був розроблений автором даної дисертації і впроваджений у практику Севастопольського Державного підприємства Гідрографічної служби України.

Масові гідрографічні зйомки численних ділянок акваторій економічної зони України, організовані і реалізовані автором на основі використання КПК, були орієнтовані на рішення цілого ряду інженерних, пошукових і науково-дослідних задач. Аналіз їхніх результатів дозволив виявити цікаві і недосліджені раніше закономірності системи локальних течій у районах Кримського півострова, у Керченській протоці, а також особливості рельєфу дна підводної окраїни Кримського півострова й окремих ділянок узбережжя Чорного й Азовського морів.

У 1996 році Україна одержала в дарунок від Великобританії Антарктичну науково-дослідну станцію “Фарадей”, нині “Академік Вернадський”, що розташована на одному з островів архіпелагу Аргентинські острови. З цього часу були розгорнуті активні океанографічні дослідження міжострівної зони архіпелагу і прилеглої до неї акваторії, що практично не проводилися тут британськими вченими. Особливу значимість у комплексі досліджень мали прикладні напрямки, пов'язані в першу чергу з безпекою мореплавання і проведенням швартових операцій і вантажних робіт при постачанні станції. Це гідрографічний і океанографічний напрямки, оскільки відомості про рельєф дна в даному районі базувалися на досить грубих навігаційних картах Британського Адміралтейства, які містили багато “білих плям”, а дані, наприклад, про течії були відсутні зовсім. Для рішення цих питань, в одній з морських національних експедицій в Антарктику були проведені дослідження за допомогою КПК на акваторії міжострівної зони архіпелагу Аргентинські острови. Для комплексності майбутніх досліджень у функціональну схему приладу був включений спеціальний блок, що дозволяє одержувати відомості про течії в навігаційному шарі вод на ходу судна. КПК був успішно використаний для накопичення інформації про структурні особливості рельєфу дна і течій регіону, а закономірності, виявлені здобувачем у результаті аналізу отриманих, а потім узагальнених за матеріалами чотирьох перших Українських Антарктичних експедицій даних, визначили помітний внесок в океанографію цього цікавого, донедавна недослідженого регіону.

Особливо актуальні результати, що відносяться до досліджень динаміки вод на ділянках Кримського узбережжя і течій у Керченській протоці, виконаних на сучасній інструментальній базі, яка була зібрана автором практично за всю історію океанографічних досліджень акваторії протоки.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконана у відділі марікультури і прикладної океанології Інституту біології південних морів Національної академії наук України в рамках наступних державних програм і проектів:–

Тема № 0101U001448 “Розробка наукових основ біотехнологій відтворення і використання морських ресурсів”.–

Програма НАН України “Океан-атмосфера” – дослідження просторово-часової мінливості полів і процесів взаємодії в системі океан-атмосфера. Шифр: 0196U015534.–

Проект НАН України “Регіон” – розробка теоретичних і технологічних основ діагностування і прогнозування систем, керування їхнім ресурсним потенціалом, забезпечення еколого-технічної безпеки і рекультивації водного середовища (на прикладі Азово-Чорноморського басейну). Шифр: 0196U017322. –

Проект НАН України “Акваполіс” – створення економічно вигідної системи комплексного використання природних ресурсів прибережної зони моря. Шифр: 0198U004698. –

Державна науково-технічна програма розвитку Гідрографії України – “Створення системи і технологій навігаційного, картографічного і гідрографічного забезпечення мореплавання”. Шифр: “Гідрографія”.–

Державна програма досліджень України в Антарктиці (затверджена Постановою Кабінету Міністрів України № 719 від 04.07.1996 р.).

Мета і задачі дослідження.

Мета роботи:–

дослідження закономірностей системи локальних течій на прибережних ділянках економічної зони України, а також у районі архіпелагу Аргентинські острови, де розташована Українська антарктична станція “Академік Вернадський”; –

вивчення особливостей рельєфу дна зазначених вище акваторій;–

створення комплекту навігаційних великомасштабних карт Українських портів, припортових акваторій і інтенсивно експлуатованих ділянок узбережжя на основі створеного автором комп'ютеризованого промірного комплексу (КПК) і бази архівних емпіричних даних.

Для реалізації позначеної мети вирішені наступні задачі:

1. Розроблений і впроваджений у практику океанографічних і гідрографічних досліджень комп'ютеризований промірний комплекс (КПК), здатний фіксувати характеристики течій на ходу судна при проведенні зйомок рельєфу дна.

2. На основі емпіричних відомостей, отриманих при експлуатації КПК, а також архівної інформації, створена база даних течій і рельєфу дна досліджуваних акваторій.

3. Виконано статистичний аналіз системи течій вздовж узбережжя Криму й у Керченській протоці.

4. Розділені періодичні і залишкові течії в районі станції “Академік Вернадський”. Визначені характеристики приливних хвиль, що генерують періодичні течії в цьому регіоні. Розраховані годографи й епюри течій. Оцінено роль періодичних компонентів у загальній мінливості течій.

5. Оцінено ступінь розчленованності і розраховані спектри кутів нахилу середніх і дрібних форм донного рельєфу підводної окраїни Кримського півострова. Виявлені характерні морфометричні ознаки рельєфу дна архіпелагу Аргентинські острови.

6. Оцифровані і відкоректовані навігаційні карти відкритої частини Чорного й Азовського морів. Виконані проміри дна акваторій основних портів України, підходів до них, а також інтенсивно експлуатованих ділянок узбережжя. Відновлені і розроблені нові системи навігаційного огородження.

7. Підготовлено вихідний матеріал для створення атласу вітчизняних навігаційних карт відкритих і прибережних вод Чорного й Азовського морів.

Об'єкти і методи досліджень.

Об'єкт досліджень – прибережні води України в Чорному й Азовському морях, а також акваторія міжострівної зони архіпелагу Аргентинські острови, де розташована Українська антарктична станція “Академік Вернадський”.

Вибір як об'єкта дослідження зазначених районів обумовлений їхньою недостатньою вивченістю і необхідністю більш детального сучасного знання про них, необхідного для рішення таких задач державного значення, як безпека мореплавання, проблема замуленості портів і припортових акваторій, задачі гідротехнічного будівництва, загально-екологічні проблеми, рибний промисел, марікультура й ін.

Предмет досліджень – характеристики течій і параметри рельєфу дна розглянутих акваторій, а також механізми, що визначають структуру і мінливість досліджуваних гідрографічних і гідрофізичних властивостей акваторії.

Методи дослідження і матеріали. В основу роботи покладені експериментальні дані, отримані шляхом виконання численних гідрографічних зйомок і визначень характеристик течій у Чорному й Азовському морях і на акваторії архіпелагу Аргентинські острови, реалізованих, як правило, автором або під його керівництвом за допомогою КПК.

У якості вихідних даних також широко використовувалися архівні гідрографічні дані Гідрографії СРСР, Державної гідрографічної служби України, Морського гідрофізичного інституту НАН України, Інституту геологічних наук НАН України, Українського Антарктичного Центру. Для аналізу течій біля узбережжя Криму були притягнуті архівні дані інструментальних спостережень над течіями з бази океанографічних даних Експериментального Відділення МГІ НАН України, отримані в результаті багаторічних спостережень з океанографічної платформи в селищі Кацивелі. Також використані масові архівні інструментальні спостереження за течіями в Керченській протоці. При цьому, кліматолого-статистичні характеристики системи течій, які отримані для акваторії протоки, засновані на сучасній базі океанографічних даних, створеної за участю автора. Вона включала відомий масив архівних інструментальних спостережень за течіями, який використовується зараз у системі Гідрометслужби України. Цей масив був доповнений здобувачем значною по обсязі вибіркою вимірів, реалізованих суднами Гідрографічних служб СРСР і України, а також даними з архіву ПівденНДІРО (м. Керч).

Усі використані в роботі, у якості вихідних, бази емпіричних даних були занесені на магнітні носії, а потім піддані критичному аналізу.

При обробці й аналізі вихідної експериментальної інформації застосовувалися стандартні, прийняті в сучасній і класичній гідрографії й океанографії, методи і прийоми. Це розрахунки статистичних характеристик структурних неоднорідностей донного рельєфу, побудова батиметричних карт і моделей рельєфу дна, розрахунок характеристик вертикальної і горизонтальної розчленованності, кутів нахилу неоднорідностей дна; навігаційний метод розрахунку течій у верхньому шарі вод, спектральний і гармонійний аналізи рядів даних експериментальних спостережень характеристик течій.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що:

1. У роботі вперше отримані широкі відомості про течії архіпелагу Аргентинські острови в районі розташування Української антарктичної станції “Академік Вернадський”. В такому обсязі відомості про течії цього району отримані вперше і можуть бути занесені в лоцію Антарктики. Сучасна лоція Антарктики не містить ніякої інформації про течії в районі архіпелагу Аргентинських островів. Узагальнення всіх наявних даних про течії, зібраних українськими експедиціями в районі архіпелагу Аргентинські острови, дало підставу здобувачу підготувати ряд практичних рекомендацій щодо вимог до суден, які направляються для постачання станції, а також до тактики проведення швартових операцій при постачанні станції паливом. Виявлено більш деталізовані закономірності системи течій біля узбережжя Криму, у Керченській протоці.

2. У результаті застосування комп'ютеризованого промірного комплексу (КПК), а також використання відповідної архівної експериментальної інформації, отримані нові відомості про рельєф дна Чорного й Азовського морів, а також архіпелагу Аргентинські острови.

Практична значимість отриманих результатів полягає в тому, що здобувачем розроблений новий, більш ефективний, раціональний і економічний у порівнянні з промірними апаратурними засобами, що використовувалися раніше в системі Гідрографічної служби, комп'ютеризований промірний комплекс. У даній розробці вперше реалізована система інформаційної підтримки оператора-гідрографа. За інших рівних умов це дозволило істотно скоротити час виконання гідрографічних зйомок, полегшити роботу оператора і наступну обробку масової інформації. Комплекс також оснащений програмним блоком, що дозволяє на ходу судна оперативно одержувати відомості про течії у верхньому (навігаційному) шарі вод. Розроблений і впроваджений у практику КПК дозволив провести масові проміри практично важливих і інтенсивно експлуатованих ділянок акваторій Чорного й Азовського морів (підходи до портів, фарватери, канали, пригирлові області рік, місця дампінгу ...); виконати коректуру навігаційних карт; одержати, обробити і передати у відповідні організації інформацію про особливості структури і мінливості ділянок донного рельєфу.

Результати, отримані автором щодо системи течій у Керченській протоці, необхідні для рішення прикладних і теоретичних задач і, зокрема, модельних досліджень наслідків впливу на екологічну систему протоки і прилеглих акваторій Чорного й Азовського морів всіляких антропогенних втручань, активізація яких різко зросла за останні роки.

Створений у виді комп'ютерного атласу комплект навігаційних карт (усього близько 200) відкритої частини Чорного моря, а також акваторії територіальних вод України, що містить основні порти і підходи до них.

Комплект навігаційних карт відкритих акваторій Чорного й Азовського морів і, особливо, великомасштабні прецизійні карти портових і припортових ділянок територіальних вод України – один з найбільш значимих прикладних результатів даного дисертаційного дослідження. Очевидно, що цей об'ємний картографічний матеріал знайде також широке застосування в сфері морських теоретичних досліджень.

Особистий внесок здобувача. Розробка принципів, схем, алгоритмів, програмного забезпечення КПК належить здобувачу. Ним також проведені методологічні дослідження з адаптації і практичного використання промірного комплексу [2, 5-7, 12]. Під керівництвом і при особистій участі дисертанта були проведені масові промірні роботи і гідрографічні дослідження акваторій Чорного й Азовського морів. Виконано коректуру навігаційних карт. Відновлені колишні і рекомендовані нові навігаційні системи огородження. Відредагований і підготовлений до друку атлас [1]. Запропоновано робочі гіпотези щодо механізмів інтенсивної замуленості окремих портів, бухт, фарватерів, каналів, що спостерігається протягом останніх років [9]. Автору належить ініціатива оснащення Другої морської Української Антарктичної експедиції комп'ютеризованим промірним комплексом. Ним же була складена програма використання комплексу для проведення океанографічних і гідрографічних експериментальних досліджень у районі Аргентинських островів, побудовані і проаналізовані схеми течій на акваторії міжострівної зони. Аналіз і інтерпретація результатів океанографічних досліджень, що були проведені з використанням КПК, а також із залученням архівних даних у Чорному й Азовському морях і в Антарктиці, виконані здобувачем у співавторстві [3, 4, 8, 10, 11, 13]. У зазначених статтях дисертантом були підібрані і відкоректовані масові дані інструментальних спостережень. Виконано розрахунки ймовірносно-статистичних характеристик локальних систем течій. Проведено порівняльний аналіз даних інструментальних вимірів течій і характеристик течій, отриманих розрахунковим навігаційним методом за допомогою КПК. У роботах по дослідженню рельєфу дна [10, 11] автором розраховані і побудовані промірні профілі, виконані оцінки розчленованності, отримані спектральні характеристики морфологічних неоднорідностей.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися на наукових семінарах відділів океанографії і гідрофізики шельфу Морського гідрофізичного інституту НАН України (м. Севастополь, 2000-2003 рр.); в Інституті геологічних наук НАН України (м. Київ, 1999-2001 рр.); на семінарі відділу марікультури і прикладної океанології Інституту біології південних морів НАН України (м. Севастополь, 2003-2005 рр.); на науково-технічній раді Українського Антарктичного Центру (м. Київ, 2003 р.); на науково-технічних радах і семінарах Севастопольського підприємства Гідрографічної служби України (м. Севастополь, 1997-2002 рр.); на Першій Українській міжнародній Антарктичній конференції (м. Київ, 2001 р.); на Міжнародному науково-технічному семінарі “Системи контролю навколишнього середовища – 2004” (м. Севастополь, 2004 р.); на Другій Українській Антарктичній конференції (м. Київ, 2004 р.).

Публікації. Представлені в дисертаційній роботі результати опубліковані в атласі, препринті, тезах доповіді і десятьох наукових статтях. Усі статті відповідають вимогам ВАК України до наукових видань, у яких публікуються результати дисертаційних робіт, і в них повністю відображені результати дисертації. Три статті стосуються досліджень технічної спрямованості, і сім статей – океанографічної.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, трьох розділів, висновків, списку цитованих літературних джерел (87 найменувань) і додатку (на 20 сторінках). Повний обсяг роботи – 167 друкованих сторінок, включаючи додаток, 62 рисунка і 1 таблицю.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність тематики проведених автором дисертаційної роботи досліджень. Відзначено зв'язок роботи з державними науковими програмами, проектами, темами. Сформульовано мету і зазначені задачі дослідження. Показано наукову новизну отриманих результатів і їхню практичну значимість. Оцінено особистий внесок здобувача в сумарний результат досліджень. Представлено відомості про апробацію роботи, про опубліковані автором статті, про структуру й обсяг дисертації. Сформульовані положення, що виносяться на захист.

У першому розділі дисертації приведена фізико-географічна характеристика досліджуваних акваторій. Представлено відомості про ступінь їхньої вивченості в плані фізичної океанографії і гідрографії. Дається характеристика баз вихідних даних і методичних прийомів їхньої обробки й аналізу. Дуже коротко описані етапи і принципи створення комп'ютеризованого промірного гідрографічного комплексу, його функціональної схеми, заснованої на використанні системи інформаційної підтримки оператора-гідрографа. Запропоновано імітаційну модель процесу зйомки рельєфу дна (Рис. 1). Описано пакет програм моделювання процесу гідрографічної зйомки в тренажерному режимі функціонування системи інформаційної підтримки оператора-гідрографа. Вирішено ряд методичних задач по адаптації комплексу до роботи в тренажерному режимі і наступному впровадженні в практику гідрографічних робіт. Проілюстровано результати конкретної зйомки рельєфу дна в Бузько-Дністровському каналі. Показано, що використання системи інформаційної підтримки дозволяє істотно скоротити час проміру й одержувати значну економію матеріальних, фінансових і людських ресурсів. Виконано оцінки переваг і недоліків КПК у порівнянні з аналогічними апаратурними засобами, що використовувались при проведенні гідрографічних робіт.

В другому розділі представлені результати дослідження системи течій біля узбережжя Криму, у Керченській протоці й у районі архіпелагу Аргентинські острови, де розташована Українська антарктична станція “Академік Вернадський”.

Зокрема показано, що система прибережних течій у бухтах Кримського узбережжя – Севастопольській бухті, Балаклавській, Ласпі і Судакській, істотно відрізняється від прибережних течій відкритих ділянок узбережжя, розташованих між Ялтою і Севастополем. У зазначених бухтах переважають локальні антициклонічні системи течій, тоді як на “прямолінійних” ділянках узбережжя система течій, для якої умовно виділені три динамічні ситуації, формується переважно під

Рис. 1. Структурна схема гідрографічного промірного комплексу.

впливом струменя Основної Чорноморської течії (ОЧТ). Біля південного берегу Криму виявлена слабка, але стійка в часі, вздовжберегова протитечія (Рис. 2а). Виявлено періоди інтенсифікації ОЧТ у внутрішньорічному циклі. Представлені і проаналізовані відомості, що доповнюють сформовані уявлення про режим течій у Керченській протоці. За даними генеральної вибірки, що охоплює практично всі інструментальні спостереження за течіями в протоці, починаючи з 1996 року, побудовані щомісячні рози течій для всієї акваторії протоки (Рис. 2б) і його північної вузькості.

Показано, що, у Керченській протоці переважають течії зі швидкістю 5-20 см/с, сумарна повторюваність яких близько 50%. Середня швидкість течії – 30 см/с. Сильні течії зі швидкістю 50-100 см/с досить рідкі і мають повторюваність близько 5%. Найбільш інтенсивні течії типові для трьох вузькостей протоки, розташованих у північній його частині, між мисом Павловським і

а б

Рис. 2. Рози течій, типові для Південного узбережжя Криму (а) і Керченської протоки (б).

косою Тузла та у вимоїні цієї коси. Основні потоки чорноморських і азовоморських вод орієнтовані переважно уздовж осі протоки і мають майже однакову повторюваність, близько 25%. Досить часто, із сумарною повторюваністю до 15%, спостерігаються течії західних і східних румбів, спрямовані поперек протоки. Ці течії обумовлені орографічними вихровими утвореннями різного знаку, що формуються по обидві сторони від основного потоку. Вихри типові для північної вузькості протоки, акваторії Керченської бухти, Таманської затоки, Павловської вузькості і вимоїни в косі Тузла. У північній області протоки характеристики течії мають сезонні варіації. У весняно-літній період року тут переважають меридіональні течії над зональними потоками. В осінньо-зимовий час року повторюваність меридіональних і зональних течій приблизно однакова.

Виявлені практично значимі закономірності структури і мінливості системи течій міжострівної зони архіпелагу Аргентинські острови і прилеглих ділянок шельфу Антарктичного півострова. З реалізацій інструментальних спостережень за течіями відфільтровані приливно-відливні компоненти. Розраховано годографи приливно-відливних течій. Аналіз отриманих результатів свідчить про наступне.

Для району архіпелагу Аргентинські острови типові слабкі течії, що включають дві приливні складові з добовим і півдобовим періодами і неперіодичні дрейфові залишкові течії. Швидкості приливних і залишкових течій, як правило, не перевищують декількох сантиметрів за секунду. Максимальні швидкості сумарних течій не перевищують 17-18 см/с. Вертикальна структура системи неперіодичних течій двошарова. У верхньому шарі вод відзначені дрейфові течії, і течії компенсаційної природи – у придонних шарах. У даному районі приливно-відливні явища обумовлені взаємодією двох приливних хвиль, півдобового і добового періодів. Півдобова приливна хвиля поширюється з півночі – північно-заходу на південь – південний схід; добова – спрямована із заходу – північно-заходу на схід – південний схід (Рис. 3).

Сама по собі система течій не представляє якої-небудь небезпеки для плавання, а також ведення швартових і вантажних операцій при постачанні станції “Академік Вернадський”. Однак, типові для Аргентинських островів слабкі течії постійно переміщають поля битого льоду й айсбергів. Останні являють собою серйозне джерело реальної навігаційної небезпеки для суден будь-якого класу.

На основі спільного аналізу системи течій і поширення полів дрейфуючого льоду й айсбергів вироблені практичні рекомендації щодо плавання, а також ведення швартових і вантажних операцій для суден, що прямують для постачання станції “Академік Вернадський”.

У третьому розділі дисертації описані результати гідрографічних і геоморфологічних досліджень, виконаних у Чорному й Азовському морях і в районі архіпелагу Аргентинські острови, на основі використання КПК, а також архівних гідрографічних даних.

Рис. 3. Спектри коливань гідрофізичних характеристик: модуля швидкості течій (а);
температури води на глибині 70 м у протоці Пенола (б). Приклади годографів півдобової
і добової приливних складових течій у каналі Мік (в).

Представлені кількісні характеристики мезо- і дрібномасштабної структури рельєфу південної і східної підводних окраїн Кримського півострова. Проаналізовані широтні і довготні профілі і моделі донного рельєфу південної і східної підводних окраїн Кримського півострова. Дана характеристика вертикальної і горизонтальної розчленованності дна. Виконані оцінки спектральних параметрів кутів нахилу мезомасштабних і дрібномасштабних неоднорідностей дна. Розглянуті особливості морфологічної структури і виявлені нові форми підводної розчленованності донного рельєфу досліджуваних ділянок, які не відображені в сучасній океанографічній літературі.

Морфологічна основа південної підводної окраїни Кримського півострова представлена системою, що включає шість хребтів. Хребти чергуються з каньйонами, що мають переважно субмерідіональне простягання і перетинають материковий схил по всій його ширині. У районі підводної окраїни Східного Криму, на крутому схилі дна, виявлений підводний хребет довжиною 18 і шириною 7 миль, який істотно ускладнює рельєф до південно-сходу від Ялти. У цілому для підводного схилу східної частини Кримського півострова типовий відносно “спокійний” рельєф дна, розчленованний підводними долинами і каньйонами, що істотно згладжений дрібночастотними неоднорідностями (Рис. 4).

Отримані і проаналізовані відомості про морфологічну структуру дна міжострівної зони архіпелагу Аргентинські острови. Характерна структурна ознака рельєфу дна акваторії архіпелагу – система фіордів різного просторового масштабу. Ці утворення витягнуті і вузькі. Береги фіордів у більшій частині знаходяться нижче сучасного рівня океану. Жолоба проток архіпелагу, стосовно протоки – трогу Пенола, “висячі”. Для ділянок дна архіпелагу типова ребристість.

У цьому ж розділі представлені результати, отримані автором при проведенні масових промірів дна на прибережних мілководних ділянках економічної зони України, у Чорному й Азовському морях. Приведена їхня інтерпретація. Обговорено механізми деформації донного рельєфу на прибережних ділянках. Запропоновано робочі гіпотези щодо природи процесів замуленості окремих бухт, портових акваторій, судноплавних каналів.

У кінці розділу обговорені шляхи удосконалення КПК і подальшого його використання при рішенні різноманітних інженерних і дослідницьких задач.

У заключній частині сформульовані основні висновки роботи.

У додатку представлений короткий опис картографічних робіт, здійснених автором. Поміщено фрагмент розробленого ним атласу причалів Севастопольського морського рибного порту.

Рис. 4. Рельєф дна підводної окраїни Криму: а – південний схил, б – східний схил.

ВИСНОВКИ

1. В дисертаційній роботі виявлені практично важливі закономірності локальних течій біля узбережжя Криму, у Керченській протоці, на ділянках економічної зони України в Чорному й Азовському морях, а також у районі архіпелагу Аргентинські острови, де розташована Українська антарктична станція “Академік Вернадський”. Вивчено особливості рельєфу дна і створено комплект навігаційних карт досліджуваних акваторій на основі експлуатації розробленого автором комп'ютеризованого промірного комплексу.

2. Показано, що система течій у бухтах Кримського узбережжя носить переважно антициклонічний характер, тоді як на відкритих “прямолінійних” ділянках система прибережних течій, для якої умовно виділені три динамічні ситуації, формується, головним чином, під впливом струменя Основної Чорноморської течії. Біля південного берега Криму виявлена слабка, але стійка в часі, вздовжберегова протитечія.

Прибережні акваторії Криму, включаючи різного ступеня ізольовані бухти, з позиції динаміки вод і особливостей рельєфу дна представляються сприятливими для розвитку і подальшого успішного функціонування марікультурних фермерських господарств.

3. У Керченській протоці переважають слабкі течії. Сильні течії спостерігаються рідко і типові для трьох вузькостей протоки, розташованих у північній його частині, між мисом Павловський і косою Тузла та у вимоїні цієї коси. Основні потоки чорноморських і азовоморських вод орієнтовані переважно уздовж осі протоки і мають майже однакову повторюваність. Досить часто спостерігаються течії західних і східних румбів, спрямовані поперек протоки. Ці течії обумовлені орографічними вихровими утвореннями різного знаку, що формуються по обидві сторони від основного потоку.

4. Для району архіпелагу Аргентинські острови, де розташована Українська антарктична станція “Академік Вернадський”, характерні слабкі течії, що включають дві приливні складові добового і півдобового періодів і неперіодичні дрейфові залишкові течії. Швидкості приливних і залишкових течій, як правило, не перевищують декількох сантиметрів за секунду. Вертикальна кінематична структура неперіодичних течій двошарова. У верхньому шарі вод відзначені дрейфові течії, і течії компенсаційної природи – у придонних шарах. У районі архіпелагу Аргентинські острови приливно-відливні явища обумовлені взаємодією двох приливних хвиль півдобового і добового періодів. Півдобова приливна хвиля поширюється з півночі – північно-заходу на південь – південний схід; добова – спрямована із заходу – північно-заходу на схід – південний схід.

Сама по собі система течій не представляє якої-небудь небезпеки для плавання, а також ведення швартових і вантажних операцій при постачанні станції “Академік Вернадський”. Однак, типові для Аргентинських островів слабкі течії постійно переміщають поля битого льоду й айсбергів. Останні являють собою серйозне джерело реальної навігаційної небезпеки для суден будь-якого класу.

5. На мезо- і дрібних масштабах вивчений рельєф дна біля Кримського півострова. Виявлено, що морфологічна основа південної підводної окраїни Криму представлена системою шести хребтів. У районі підводної окраїни Східного Криму виявлений хребет. У цілому для підводного схилу східної частини Кримського півострова типовий відносно “спокійний” рельєф дна, розчленованний підводними долинами і каньйонами, що істотно згладжені дрібночастотними неоднорідностями.

6. Показано, що для акваторії архіпелагу Аргентинські острови характерною структурною ознакою рельєфу дна служить система вузьких фіордів різного просторового масштабу. Для ділянок дна архіпелагу типова ребристість.

7. Створено комплект навігаційних карт, що включив карти відкритих акваторій Чорного й Азовського морів, карти портових і припортових ділянок територіальних вод України.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Атлас причалов Севастопольского морского рыбного порта №UA 3636 / Под. ред. А.А. Саркисова, М.Д. Хмельницкого. Севастопольское государственное гидрографическое предприятие, г. Севастополь, 1999, 30 с.

2. А.А. Саркисов. Анализ функционирования компьютеризированного промерного комплекса при производстве съемки рельефа дна // Геологический журнал. - 2002. - № 2. - С. 68-74.

3. Н.П. Булгаков, А.А. Саркисов. Течения межостровной зоны архипелага Аргентинские острова // Геологический журнал. - 2003. - № 3. - С. 130-135.

4. Н.П. Булгаков, П.Д. Ломакин, А.А. Саркисов. Климатическая характеристика системы течений в Керченском проливе // Доповіді НАН України. - 2005. - № 1. - С. 100-103.

5. А.А. Саркисов. Принципы построения системы информационной поддержки оператора-гидрографа // Вестник Севастопольского Государственного Технического Университета. - 2000. - № 26. - C. 175-181.

6. А.А. Саркисов, С.С. Гросс. Программа имитационного моделирования съемки рельефа морского дна // Вестник Севастопольского Государственного Технического Университета. -2001. - № 32. - C. 123-129.

7. А.А. Саркисов. Автоматизация принятия решений оператором при производстве съемки рельефа дна в целях обеспечения безопасности мореплавания // Судостроение: Одесская Морская Государственная Академия - 2002. - № 2. - С. 192-200.

8. В.Н. Белокопытов, А.А. Саркисов, С.В. Щуров. Течения прибрежной зоны на участке Крымского полуострова от мыса Сарыч до поселка Кацивели // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексные исследования ресурсов шельфа. - Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика. - 2003. - Выпуск 1 (8). - С. 64-68.

9. А.А. Саркисов. Результаты гидрографических исследований побережий Черного и Азовского морей в рамках государственной программы “Гидрография” // Системы контроля окружающей среды. - Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика. - 2004. - С. 220-223.

10. Н.П. Булгаков, А.И. Авдеев, А.А. Саркисов. Мезо- и микроструктурные формы рельефа дна подводной окраины Крымского полуострова // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексные исследования ресурсов шельфа. - Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика. - 2005. - Выпуск 12. - С. 282-288.

11. П.Д. Ломакин, А.А. Саркисов, В.П. Усенко. Особенности течений, ледовых условий и рельефа дна в районе межостровной зоны архипелага Аргентинские острова // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексные исследования ресурсов шельфа. -Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика. - 2005. - Выпуск 12. - С. 295-301.

12. А.А. Саркисов. Методика использования системы информационной поддержки оператора-гидрографа при производстве гидрографической съемки - Москва. - 2000. - 31 с. (Препр. / РАН: Институт вычислительной математики).

13. P. Lomakin, A. Sarkisov. The system of the local currents in the region of the Argentinean islands archipelago / Труды Второй Украинской Антарктической конференции "Антарктичний півострів – ключовий регіон для досліджень змін у навколишньому середовищі". - Киев. - 2004. - С. 156.

АНОТАЦІЯ

О.А. Саркісов. Особливості локальних течій і рельєфу дна на ділянках Азово-Чорноморського узбережжя України й у районі української антарктичної станції “Академік Вернадський”. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.08 океанологія. - Морський гідрофізичний інститут Національної академії наук України, Севастополь, 2005.

В дисертаційній роботі виявлені практично важливі закономірності локальних течій біля узбережжя Криму, у Керченській протоці, на ділянках економічної зони України в Чорному й Азовському морях, а також у районі архіпелагу Аргентинські острови, де розташована Українська антарктична станція “Академік Вернадський”. Вивчено особливості рельєфу дна досліджуваних акваторій на основі експлуатації розробленого автором комп'ютеризованого промірного комплексу. Створений комплект навігаційних карт, який включив карти відкритих акваторій Чорного та Азовського морів, та карти основних портів України і підходів до них.

Ключові слова: комп'ютеризований промірний комплекс, рельєф дна, течії, Чорне море, Азовське море, архіпелаг Аргентинські острови, навігаційна карта.

АННОТАЦИЯ

А.А. Саркисов. Особенности локальных течений и рельефа дна на участках Азово-Черноморского побережья Украины и в районе украинской антарктической станции “Академик Вернадский”. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.08 океанология. – Морской гидрофизический институт Национальной академии наук Украины, Севастополь, 2005.

В диссертационной работе выявлены практически важные закономерности локальных течений у побережья Крыма, в Керченском проливе, на участках экономической зоны Украины в Черном и Азовском морях, а также в районе архипелага Аргентинские острова, где расположена Украинская антарктическая станция “Академик Вернадский”. Изучены особенности рельефа дна и создан комплект навигационных карт исследуемых акваторий на основе эксплуатации разработанного автором компьютеризированного промерного комплекса.

Показано, что для бухт крымского побережья типична антициклоническая циркуляция вод, тогда как на “прямолинейных” участках циркуляция определяется струями Основного Черноморского течения (ОЧТ). Обнаружено слабое, но устойчивое по направлению прибрежное вдольбереговое течение, направление которого противоположно направлению ОЧТ. Выявлены периоды интенсификации ОЧТ во внутригодовом цикле.

Выполнен климатолого-статистический анализ системы течений в Керченском проливе. Построены и проанализированы ежемесячные розы течений для всей акватории пролива и его северной узкости. Выявлены сезонные особенности системы течений.

Выявлены закономерности структуры и изменчивости системы течений межостровной зоны архипелага Аргентинские острова и прилегающих участков шельфа Антарктического полуострова. Из реализаций инструментальных наблюдений за течениями отфильтрованы приливно-отливные компоненты. Описаны периодические, приливно-отливные, и остаточные, ветровые и компенсационные течения. Определено направление распространения приливных волн, генерирующих соответствующие течения.

Выработаны практические рекомендации относительно технологии проведения швартовых и разгрузочно-погрузочных операций для судов, направляемых для снабжения станции “Академик Вернадский”.

Обнаружены новые формы подводной расчлененности южной и восточной окраин Крымского полуострова. Показано, что морфометрическая основа этого района представлена системой чередующихся хребтов, каньонов и долин, расчленяющих материковый склон Крыма по всей его ширине.

Выявлен характерный признак морфологии дна межостровной зоны архипелага Аргентинские острова – это система каньонов с плитчатой структурой.

Создан комплект навигационных карт, включивший карты открытых акваторий Черного и Азовского морей, карты портовых и припортовых участков территориальных вод Украины.

Ключевые слова: компьютеризированный промерный комплекс, рельеф дна, течения, Черное море, Азовское море, Керченский пролив, архипелаг Аргентинские острова, навигационная карта.

THE SUMMARY

A.A. Sarkisov. - The peculiarities of the local currents and bottom relief at the Azov-Black Seacoast and the area of the location of the Ukrainian Antarctic station "Academic Vernadsky" - The manuscript.

Thesis to claim academic degree of candidate of geographical sciences on specialty 11.00.08 – oceanology. – Marine Hydrophysical Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Sebastopol, 2005.

The peculiarities of system of local currents and bottom relief in the Azov-Black Seacoast, in the Kerch channel and in the area of archipelago the Argentina islands (location of the Ukrainian Antarctic station "Academic Vernadsky") are explored. Complete set of navigation charts of the open water areas of the Black and Azov seas and cards of primary Ukraine ports and also of adjacent segments are created. The researches are based on experimental data, which have been received during operation developed by the author hydrographic computerizing complex.

Key words: hydrographic computerizing complex, currents, relief of bottom, Black Sea, Azov Sea, Kerch channel, archipelago the Argentina islands, navigation charts.

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Саркісова Олександра Ашотовича

Підписано до друку 06.06. 2005 р.

Формат паперу 6090 1/16

Обсяг 0.9 авт. арк.

Замовлення № 28. Тираж 100 прим.

______________________________________

Надруковано НВЦ “ЕКОСІ-Гідрофізика”

99011, м. Севастополь, вул. Ленина, 28