Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Учет гидрометеорологических условий в решении задач безопасного мореплавания и эффективного промысла (на примере Японского моря)

ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Учет гидрометеорологических условий в решении задач безопасного мореплавания и эффективного промысла (на примере Японского моря)"

РГ8 ОД 11 НОЯ 1835

На правах рукописи

ИВАНОВА АЛЕКСАНДРА АЛЕКСАНДРОВНА

УЧЕТ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧ БЕЗОПАСНОГО МОРЕПЛАВАНИЯ И ЭФФЕКТИВНОГО ПРОМЫСЛА (НА ПРИМЕРЕ ЯПОНСКОГО МОРЯ )

11.00.09 -метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

ВЛАДИВОСТОК - 1996

Работа выполнена в Дальневосточном государственном университете и Дальневосточном государственном институте рыбной промышленности V хозяйства (техническом университете) Роскомрыболовства

Научные руководител: доктор географических наук, профессор кандидат технических наук, профессор

Дашко Н.А. Малявин Е.Н.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук кандидат географических наук

Садоков В.П.

Кубай Б.В.

Ведущая организация - Дальневосточный региональный научно-исследовательский гидрометеорологический институт (ДВНИГМИ)

Зашита состоится состоится 15 ноября 1996 в 15 час на заседании специализированного Совета К. 064. 58. 05 в Дальневосточном государственном университете по адресу:

г. Владивосток, ул. Мордовцева, 12 малый актовый зал, 4 этаж.

. Отзывы просим присылать по адресу: 690600. г. Владивосток, ул. Суханова, д. 8. ДВГУ. Ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государственного университета.

Автореферат разослан 12 октября 1996 года. Ученный секретарь ^

специализированного :Совета

ЦрОШ_'

Блохина В.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЬОТЫ

Актуальность исследования

Анализ аварийности мирового флота показывает, что, несмотря на высокий уровень судостроения и развития навигации, аварии и гибель судов по неблагоприятным погодным условиям весьма высоки.

Изменения политической и экономической ситуации в России в течение последних лет привели к увеличению интенсивности судоходства в Японском море между портами Российского Дальнего Востока и странами Азиатско-Тихоокеанского Региона. Создаются новые регулярные судоходные линии, развиваются торговля и морской туризм, рентабельность которых во многом определяется качеством гидрометеорологического обеспечения мореплавания.

После введения 200-мильных рыболовных зон преимущественное строительство малотоннажных судов стало характерной тенденцией для развития мирового добывающего флота в целом. Уменьшение тоннажа судов и сокращение численности экипажа приводят к ограничению района плавания, и вместе с этим, требуют повышения мер безопасности судовождения и надежности гидрометеорологического обеспечения. Большинство аварий, возникающ1гх в море, происходит также из-за неправильного решения задач судовождения при выборе безопасного пути судна с хчетом погодно-климатических условий дальневосточных морей, в том числе. Японского, обладающего значительным экономическим потенциалом.

Для организации рационального использования разнообразных по видовому составу запасов рыбы и морепродуктов в Японском море необходимо строгое регулирование промысла, основанное на базе достоверной гидрометеорологической информации.

Большую повторяемость на Японском море имеют опасные и особо опасные погодные явления, в том числе, штормовые ветры, волнение, обледенение судов, а также неблагоприятные сочетания метеорологических величин и явлений погоды, приводящие к ухудшению условий труда рыбаков и моряков.

Несмотря на экономическое значение Японского моря и особые требования к гидрометеорологическому обеспечению мореплавания и промысла, его метеорологический-режим до настоящего времени изучен недостаточно полно. В большой степени это относится и к прибрежной зоне, которая, имея местные орографические факторы, влияющие на изменение скорости и направления ветра, сильно отличается от открытых частей водного пространства. Здесь, в частности, имеет место проявление различных эффектов воздействия побережий на воздушные потоки, например, орографический, береговой эффекты, которые, в свою очередь, влияют на дрейф судна, требуют особого внимания к выбору якорных стоянок и пр.

Одним из важнейших условий обеспечения безопасности судовождения, является знание и учег основных закономерностей климата и особенностей погоды районов плавания и промысла, что дает возможность планирования долгосрочных производственных мероприятий на Японском море и принятия решений при гидрометеорологическом обеспечении безопасного мореплавания и эффективного промысла.

Безопасность мореплавания во многом зависит от погодно-клнматических условий, поэтому гидрометеорологическое обеспечение судов является одним из важнейших вопросов при планировании и производстве работ в море.

Цель работы

Выработка и обоснование научно-практических положений, направленных на решение проблемы гидрометеорологического обеспечения мореплавания и промысла.

Для решения поставленной цели осуществлялось исследование полей основных гидрометеорологических величин (атмосферного давления, температуры воздуха и поверхности моря, направления и скорости негра), комплексных показателен климата и явлений погоды, в том числе. опасных для мореплавания и веления промысла.

Методика исследования

При решении поставленном чадами использованы методы синоп-тико-статистпческого анализа и прогноза погоды. Достоверность результатов исследования доказывается проведением расчетов на массовом материале с применением комплекса статистических оценок. Обработка материалов производилась на ПК с использованием программы ACCESS и специально разработанных в Дальневосточном на\"чно-исследовательском гидрометеорологическом институте и на кафедре метеорологии. климатологи» и охраны атмосферы Дальневосточного государственного университета программ дли обработки метеорологических баз данных.

Для статистической оценки основных показателей взаимосвязи метеорологических величин над открытой частью моря использованы архивы (1960-1990 гг.) ВНИИГМИ-МЦД (г.Обнинск), Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического института (19471995 гг.) и данные по стационарной сети прибрежных станций, опубликованные в Климатических справочниках. Кроме того проводились авторские натурные эксперименты (1989-1994 гг.) в проливах Босфор-Восточный. Корейском, Первом и Четвертом Курильских, Фриза, Кука (Новая Зеландия), залива Петра Великого; серия наблюдений проводилась вдоль побережья Камчатки, Новой Зеландии, Приморского края.

Основные научные результаты:

Основным результатом проведенного исследования с использованием всех имеющихся судовых отечественных наблюдений за последние 30 лет, яатяется изучение и систематизация сведений о погодно-климатических характеристиках на Японском море, направленных на решение проблемы гидрометеорологического обеспечения морских отраслей промышленности и хозяйства Японского моря, имеющего важное народнохозяйственное и социально-экономическое значение.

В результате исследования впервые лли Японского моря:

1. Исследованы спноптико-сгатистические особенности пространственно-временного распределения основных метеорологических величин и явлений погоды над морем. Получены количественные оценки основных показателей погоды н климата (атмосферное давление, температура воздуха и поверхности моря, ветер).

2. Дан анализ неблагоприятных явлений погоды (сильные и штормовые ветры, низкие температуры воздуха, обледенение судов) и определены их вероятностные характеристики, рассчитаны комплексные климатические показатели, что позволило определить оптимальные условия проведения производственных операций в открытом море в различные периоды.

3. Даны рекомендации по маневрированию судна в поле ветра, исследованы условия потери управляемости судна и допустимый угол перекладки руля, при котором промысловые суда типа РС-300, как наиболее распространенные в Японском море, под действием ветра не потеряют управляемости.

4. Предложены количественные характеристики орографических эффектов и разработаны рекомендации по расчету и учету эффектов усиления ветра для обеспечения безопасности мореплавания в прибрежной зоне, в том числе, при прохождении проливами и при выборе якорных стоянок.

Практическая ценность

Материалы данной работы могут быть использованы при определении районов плавания и ведения промысла для малотоннажных судов, районов постановки пассивных орудий лова, размещения плантаций ма-рикультуры, конструкций пассивных орудий лова, а также помогут планировать работу промысловых районов и судоходных компаний. Полученные характеристики погоды и климата позволяют определить оптимальный маршрут (курс) при следовании вблизи берегов и отрытом море, а также выбрать наиболее безопасное место якорной стоянки.

Статистическая обработка д .иных но обледенению сулои и оценка комплексных показателей метеорологических нолем но »юлили получить вероятностные характеристики этого опасного явления погоды п разработать процедуру принятия решения при ожидающихся условиях обледенения.

Работа получила положительные отзывы на судах АО ТУРНИФ, АО Дальрыба и других коммерческих рыболовных и судоходных компании. Материалы работы внедрены и используются в оперативном управлении флота АО "Востоктрансфлот". АО "Владивостокская база тралового и рефрижераторного флота" (ВБТРФ). Результаты исследования используются при обучении курсантов Дальрыбвтуза по специальности "Судовождение" в дисциплинах "Навигация", "Промысловая навигация", "Безопасность мореплавания", "Гидрометеорологическое обеспечение судовождения", "Управление судном", используются в программах тренажерной подготовки и аттестации судоводителей службой безопасности АО "Востоктрансфлот" и ДВГУ (отделение метеорологии).

Алробация работы

Работа выполнялась в рамках Программы ГКНТ СССР "Мировой океан", проект "Моря СССР", тема 11.166.1: "Обобщить сведения о гидрологических и гидрохимических процессах в морях СССР", и является частью госбюджетной темы №142/90-95 "Учет орографических эффектов при плавании и ведении промысла в прибрежной зоне".

Основные выводы работы и результаты отдельных разделов до-.кладывались на Международных конференциях по проблемам дальневосточных морей в 1994, 1995 и 1996 гг., в Дальневосточном государственном университете (1994, 1995 гг.), Дальневосточном научно-исследовательском гидрометеорологическом институте (1995 г.), Дальневосточном государственном институте рыбной промышленности и хозяйства (Технический университет, 1996 г.), на конференции молодых ученых и студентов в г. Астрахани (1993 г., медаль).

s

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит >п введения, пяти глав и выводов. Общий объем составляет 234 страницы, из них 130 занимает текст. В работе имеется 85 таблиц и 45 рисунков. Список литературы состоит из 181 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование выбранной темы диссертации, указывается актуальность, научное п практическое значение работы, формулируются цели исследования, приводится краткое содержание каждой главы.

В первой главе дается краткий обзор основных направлений исследований по проблеме гидрометеорологического обеспечения мореплавания и промысла, которые условно можно разделить на четыре группы. К первой относятся работы, показывающие, как наиболее эффективно использовать систему гидрометеорологического обслуживания морской деятельности. Это — руководства по краткосрочным и долгосрочным прогнозам погоды, научные работы Т.Левасту и И.Хела, H.A. Дашко, С.М. Варламова, В.М. Мпнько. справочники К.А. Бекяшева и В.Ф. Си-дорченко, Д.И. Стехновского и К.П. Васильева, пособия и учебники А.И. Гордиенко и В.В. Дремлюга, К.П. Васильева, Т.А. Берниковой, A.B. Шарапова, И.С. Карпушина. Н.М. Пестеревой, совместно A.A. Елизаровой, В.Н. Кочикова и Б.Ржонсницкого, в которых описаны явления и процессы. протекающие в атмосфере и океане, и оказывающие влияние на работу морского флота, описаны сведения о гидрометеорологическом обеспечении мореплавания, факсимильных картах и их расшифровке. Данные исследовании помогают судоводителям наиболее полно и правильно использовать справочные гидрометеорологические пособия, фактические и прогностические карт погоды и состояния моря в навигационной нракшкс и произвола во paftor и море, знакомят с современными представлениями о явлениях п процессах, происходящих в атмосфере и гид-

росфере, а также дают рекомендации как наиболее эффективно использовать международную систему оперативного гидрометеорологического обслуживания морской деятельности.

Но вторую группу можно включить работы, и которых анализируется режим отдельных гидрометеорологических элементов и синоптических процессов, формирующих их, дается описание основных закономерностей климата. На Дальнем Востоке эти вопросы рассмотрены Н.В. Стремоусовым, Э.С. Лир, А.И. Штабовой, С.М. Простяковым, A.A. Ка-лсндовым, A.A. Гирсом, Г.Г. Громовом. O.K. Ильинским, ВЛ. Архангельским, М.В. Егоровой, Г.В. Свннуховым, Г.С. Моисеенко, J1.A. Карповой, Р.Э. Свинуховой, Е.А. Аксариной, Г.Б. Матиняном, С.Д. Кошнн-ским и др. Описанием влияния рельефа на поле ветра занимался Е.П. Веселов, В.Н. Олехник, М.А. Мастерских, И.А. Курсанова, М.С. Ромашина, С.Д. Кошинский, для Японского моря проводили исследования Н.В. Стремоусов, O.K. Ильинский, Г.С. Моисеенко, корейские ученые Ким и Чанг и др.

В третью группу вошли работы, посвященные расчетам наивыгоднейших с учетом погоды и волнения путей плавания судов. З.К. Абу-зяровым и K.M. Сиротовым были рассмотрены гидрометеорологические условия, влияющие на выбор курса судна в море, даны методы расчетов рекомендуемых курсов и эффективность плавания судов этими курсами. Этой темой занимались и некоторые зарубежные исследователи (Джеймс. Петри Дж., Бонгорт К., Маклин У.)

Четвертая группа включает в себя вопросы обледенения судов в море. Обледенение всегда сильно мешает рыболовству, а в некоторых случаях приводит к гибели промысловых судов и людей. Не случайно, этой теме посвяшенобольшое количество работ. Исследования в этой области проводились группой ученных под руководством Л.Г. Качурпна. а также М.Никифоровым, Н.Буяновы.м. А.П. Тюриным, A.B. Шараповым, Л.Р. Аксютиным, A.A. Гундобиным. И.А. Смирновым, Л.И. Гашн-ным и др.

Признавая несомненную важность проведенных исследований и полученных результатов применительно к гидрометеорологическому обеспечению мореплавания, необходимо учитывать, что имеются определенные особенности по морям в целом и отдельным участкам каждого моря. Кроме того, накопление данных над морем дает возможность уточнить имеющиеся характеристики ветрового режима и рассчитать новые, применительно к запросам гидрометеорологического обеспечения морских отраслей народного хозяйства.

Анализ литературных источников позволит наметить пути исследования особенностей гидрометеоролопгческого режима Японского моря с уточнением по участкам наиболее интенсивного мореплавания и ведения промысла, а также выявлению характеристик погоды и климата, в том числе опасных, затрудняющих деятельность морских отраслей промышленности и хозяйства.

Вторая глава посвящена общей проблеме влияния погоды и климата на рыбный промысел. Здесь рассматриваются районы и виды промысла в Японском море, дан обзор основных промысловых видов и их промысловых скоплений в течение года, показаны зоны высокой продуктивности, выявлены районы наиболее важных участков рыболовства и приведена их сравнительная характеристика. При написании данной главы использованы материалы, любезно предоставленные Тихоокеанским научно-исследовательским институтом рыбного хозяйства и океанографии (ТИНРО), Приморским бассейновым управлением по охране, воспроизводству рыбных запасов и регулированию рыболовства (Приморрыбводом), АО Дальрыба.

Животный и растительный мир Японского моря весьма богат и количественно, и по видовому составу. Общая биомасса оценивается в 10-11 млн.т. А такие районы, как залив Петра Великого и шельф север. ного побережья Приморья являются наиболее продуктивными районами Японского моря, и обладают большими кормовыми возможностями, что позволяет их отнести к наиболее богатым районам Мирового океана.

В лом же разделе говорится о перспективах развитии прибрежного промысла (приведен пример залива Петра Великого). Приведена статистика вылова рыбы зл 1984-199-) г.г. по их видовому составу. Рассмотрено влияние гидрометеорологических условии на уровень воспроизводства отдельных видов промысловых рыб и объем добычи.

В Японском море обитает более 600 видов рыб. Ихтиофауна представлена высокоценными сортами рыб. В течение года основными промысловыми видами яатяютсч сельдь, минтаи крупный, навага, камбала, терпуг, бычок. Летом промысловые скопления составляют такие виды как сардина, треска, песчанка, трепанг, креветка, анчоус, морской еж; весной — корюшка, монва, креветка, треска, красноперка, сардина, песчанка. Зимой, в декабре, в Японском море ловят треску и красноперку, а в течение всех трех зимних месяцев— корюшку.

В южной части моря основными промысловыми видами являются сардина, анчоус, ставрида, скумбрия. В северной части моря — минтай, камбала, сельдь, терпуг, лососевые и сардина в период летних нагульных миграций. Летом в северную часть моря проникают также тунцы, молот-рыба, сайра и др.

Для организации рационального использования больших, но столь разнообразных по видовому составу запасов рыбы и морепродуктов необходимо строгое регулирование промысла. Имея комплексные климатические показатели, полученные на базе многолетнего статистического анализа гидрометеорологических величин, можно использовать их при оценке уровня воспроиззодства различных видов промысловых рыб. Это позволит с большей точностью определять объемы квот по разл1гчным видам промысловых рыб и морепродуктов, лимитируя добычу "угнетенных" видов за счет расширения промысла видов с высоким уровнем численности поколения. Такие оценки особенно важны при искусственном воспроизводстве рыбы и морепродуктов, т.к. это дает возможность заблаговременно определить наиболее продуктивные виды и переориентироваться на ;1х преимущественное выращивание.

При рассмотренный основных черт атмосферной циркуляции Дальнего Востока и ее особенностей над Японским морем в различные сезоны указывается на непосредственное воздействие основных сезонных барических образований в формировании погоды и климата.

В заключение главы дан анализ механизма гидрометеорологического обеспечения районов плавания и промысла.

Особенность получения гидрометеорологической информации судном заключается в доставке ее при помощи передающих устройств. Следовательно, по ряду технических причин (некачественный прием, наличие помех, выход из строя приборов и т.д.) она может быть не принята на судне.

Еще одно обстоятельство, при котором судно не получает гидрометеорологические карты — это отсутствие факсимильной аппаратуры на малотоннажных судах и даже на некоторых среднетоннажных, которые являясь добывающими судами (самой многочисленной группы из числа самоходных судов мощностью более 80 л.с.) относятся к наиболее активной части флота рыбной промышленности.

В Японском море в основном работают средне- и малотоннажные суда, и-совсем малые при разведении марикультуры. А на их режим работы накладывают ограничения штормовые ветры, волнение, обледенение, ледовые условия. В среднем простой по метеопричинам составляет 15% промыслового времени в год. В осенне-зимний период малотоннажный флот в районах с тяжелыми ледовыми условиями и интенсивным обледенением находится в отстое.

Поэтому таким вопросам как: определение районов безопасного плавания и ведения эффективного промысла для различных типов судов, планирование долгосрочных промысловых операций и мероприятий судоходных компаний, определение оптимального маршрута при следовании вблизи берегов и открытом море, выбор наиболее безопасного места якорной стоянки — должно уделяться значительное внимание. Учитывая, что Японское море недостаточно освещено в режимных материалах, результаты обобщения п специального анализа многих сотен тысяч судовых

гидрометеорологических наблюдений над основными гидрометеорологическими элементами моря имеют научно-практическое значение и определяют актуальность темы исследования.

В третьей главе дана климатическая характеристика полем основных гидрометеорологических величин, определяющих работу морских судов.

Исходными материалами для выполнения настоящей работы служили отечественные данные судовых наблюдении за 30-летний период (1960-1990 гг.), имеющиеся во ВНИИГМИ-МЦД. Архив включал срочные данные по основным метеорологическим элементам — атмосферному давлению, направлению и скорости ветра, температуре воздуха и поверхности моря, явлениям погоды. Общий объем архива данных только по одному метеорологическому элементу составил около 700 тысяч наблюдений, производившихся различными транспортными, торговыми, гидрографическими и научно-исследовательскими судами в Японском море.

В работе широко использованы данные береговых и островных метеорологических станций, имеющиеся в архивах Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического института и кафедры метеорологии, климатологии и охраны атмосферы Дальневосточного государственного университета (1947-1995 гг.), данные по стационарной сети прибрежных станций, опубликованные в Климатических справочниках и научно-справочных пособиях, климатические карты основных метеорологических величин, опасных и особо опасных (стихийных) явлений погоды, результаты исследований А.К. Леонова, С.Д. Кошинского, Г.С. Моисеенко, H.A. Дашко, О.Н. Белинского, Л.Е. Анапольской, работ, опубликованных в трудах Гидрометцентра СССР, ГГО, ВНИИГМИ-МЦД, ДВНИГМИ, Приморского управления гидрометеорологической службы, а также некоторых зарубежных источников.

Пространственное и временное распределение наблюдений над акваторией Японского моря не равномерно. Основная масса данных приходится на период после 1970 г. Их число значительно меняется так-

же в зависимости от сезона года. Наиболее освещены гидрометеорологическими данными районы, где проходят основные судоходные пути и ведется интенсивный рыбный промысел. Следует отметить, что несмотря на имеющиеся обширные архивы морских гидрометеорологических наблюдений, большая их часть относится к довольно благоприятным условиям погоды.

При обработке информации для решения конкретных задач использовались программные средства системы управления базами данных (СУБД) Microsoft ACCESS. Разработан комплекс приложений для данной СУБД в виде запросов, форм, отчетов и модулей, позволяющий обработать срочные наблюдения, рассчитать, распечатать в табличном виде и подготовить для графического представления (в том числе, в картированном виде) комплекс оценок статистических параметров основных гидрометеорологических характеристик. Использовались диалоговый интегрированный пакет STATGRPHICS и специально разработанные в ДВНИГМИ программы для обработки метеорологических рядов для береговых и морских баз данных.

При составлении карт распределения основных метеорологических величин над Японским морем применялась методика построения карт метеорологических элементов в соответствии с "Типовым техническим заданием на подготовку карт", утвержденным ГУНиО МО и Госкомгидрометом в 1977 г. При рассмотрении метеорологического режима над морем производилась поквадратная (1*1 градус) обработка данных с выделением восточного и западного районов моря, прилегающих к соответствующим побережьям (районы I и 4), а также северной и южной акваторий (районы 2 и 3).

Натурные авторские наблюдения (1989-1994 гг.) проводились в проливе Босфор-Восточный (порт Владивосток) на специально отведенном для этих целей катере Дальневосточного технического института рыбной промышленности и хозяйства; кроме того, проводились и эпизодические судовые наблюдения и рейсах и на промысле в прибрежной зоне и проливав (как, например, во время 6-месячной экспедиции в районе

Новой Зеландии). Измерения проведены в проливах шириной от 5 м.миль ло 50 м.миль, таких как Корейском, Персом и Четвертом Курильских, Фриза, в проливе Кука (Новая Зеландия), в проливах залива Петра Великого; серия наблюдений проводилась вдоль побережья Камчатки, Новой Зеландии, Приморского края. Отдельно рассмотрен ветровой режим в проливе Босфор-Восточный (г. Владивосток).

Выполнен статистический анализ основных метеорологических величин, оказывающих влияние на рыбный промысел и работу транспортных и промысловых судов на Японском море: направления и скорости ветра, температуры воздуха и морской поверхности. Это позволило выявить наиболее характерные особенности их распределения по сезонам, периодам и годам в различных частях Японского моря.

Анализ данных о ветре подтверждает муссонный характер ветрового режима. При этом были выявлены характерные особенности, специфические для Японского моря, указывающие на то, что муссонность проявляется по-разному у побережий и по районам моря. При этом наиболее ярко во всех районах моря выражен зимний муссон, когда преобладающими являются северо-западные, западные и северные направления ветра с суммарной повторяемостью до 70%. Летний муссон выражен менее, ярко и приходит на Японское море с южными, юго-восточными и юго-западными ветрами (ветры с моря), общая повторяемость их составляет 40-50 % над большей частью моря, с увеличением на востоке до 5057 %. Над северной акваторией моря летом преобладают юго-западные (19-23 %) и северо-восточные ветры (до 22 %).

Преобладание южных ветров наблюдается, главным образом, в районах, прилегающих к побережью, с апреля по август, а над северной акваторией летом преобладают юго-западные (19-23 %) и северовосточные ветры (до 22 %).

Летом наблюдаются ветра и северных направлений, особенно на юге и запале Японского моря (9-12 %), — с ними поступает сравнительно сухой и теплым воздух с континента. Штили зимой практически не отмечаются. иго летом повторяемость их достигает 5-11 %.

При общем муссонном характере циркуляции над Японским морем, на отдельных участках побережья имеются значительные отклонения от основного ветрового потока, особенно в теплое время года. Зимой на западном побережье Японского моря преобладающими являются северные, северо-западные и западные направления, на восточном побережье - юго-восточные или южные ветры. Летом же на всем побережье преобладают ветры южных румбов. У северо-западного побережья Японского моря, параллельно которому проходит хребет Сихогэ-Алинь, при восточных ветрах с моря происходит искажение ветрового потока на северо-восточное или юго-восточное. При южных ветрах с моря ветер у побережья принимает юго-западное или юго-восточное направление. При континентальных ветрах, направленных в открытое море, при выходе из бухт потоки будут изменяться с северо-западных и западных на северные.

Среднегодовые скорости ветра над Японским морем составляют 6.8-7.4 м/с. Наибольшими скоростями в течение всего года отличается восточная акватория моря. Зимой, когда циркуляционные процессы более интенсивны, средние скорости ветра над Японским морем составляют й-9 м/с, летом — около 5-6 м/с. Наибольшие скорости в течение года относятся к северным, северо-западным и западным ветрам (7.4-8.1 м/с), повторяемость которых особенно велика в холодный период года.

Небольшие средние скорости характерны зимой для ветров юго-западных и западных направлений (3.2 м/с), летом — для восточных (2.6 м/с), западных и северо-западных (3.3 м/с). Для весны и осени, за небольшим исключением (восточные направления), все средние скорости по всем направлениям превышают 5 м/с.

Максимальный ветер достигает 35-40 м/с над северной и северозападной акваториями моря и - 26-35 м/с над восточной.

Наибольшая изменчивость скорости ветра за год отмечается в восточном районе (район I, 4.1-4.9 м/с), а в целом по морю - относится к холодному периоду и к ветрам со значительными скоростями в течение года (северные, северо-западные, западные).

Число дней с сильными ветрами (>15 м/с) достигает 16 %, а наибольшая годовая повторяемость составляет около 30 %. По отдельным районам число дней с сильным ветром составляет от 40-50 дней за год с увеличением повторяемости до 70-110 дней на скалистых берегах, открытых мысах (Аскольд, Поворотный. Владивосток и др.). Здесь усилениям ветра способствуют местные условия, когда при определенных направлениях возникают мысовые и аэродинамические эффекты. Особенно опасными районами плавания являются акватории вдоль наветренных сторон гористых островов или мысов, выдающихся в море, например, у острова Аскольд, у мысов Золотой, Сосунова, Поворотный, Гамова в Приморье. Сюркум — в Хабаровском крае, на о. Монерон, мысе Крильон — на Сахалине, Вакканай, Супцу и др. — на Японских островах.

В теплый период, особенно в его первую половину, подстилающая поверхность Японского моря способствует охлаждению воздушных масс над ним. Температура воздуха в открытой части моря ниже, чем температуры воздуха в прибрежных районах, что при летнем муссоне является причиной прохладной погоды с туманами, моросью на побережье. Зимой, даже при наличии ледового покрова. Японское море отеп-ляюще воздействует на воздушные массы. В самой северной точке побережья Японского моря, в Погиби (о.Сахалин), средняя температура воздуха в январе -21.3 °С. а в северной части моря -18...-19 °С, на м. Золотом -13.1 °С, а на той же широте в море -8 °С, в Пусане 2.0 °С, а в Корейском проливе 5...7 СС.

Холодный период на Японском море (со средней суточной температурой воздуха ниже 0 °С) имеет различную продолжительность: от 134166 дней за год на севере до 45-73 дней в центральной части моря. В южной и юго-восточной частях моря температура воздуха всегда выше 0 °С.

В Татарском проливе период отрицательных температур воздуха составляет более 5 месяцев, при движении в южные районы северной

1Я

половины моря данный период сокращается примерно на 15 днем на каждый градус широты.

Различие температур юга и севера, запада и востока летом меньше, чем зимой. В целом, весной холоднее, чем осенью по всему побережью Японского моря. Среднемесячные температуры осенью нигде не опускаются ниже 7 °С и достигают 23 °С (Симоносеки, сентябрь), а весной — самая холодная средняя температура -12.9 °С в Погиби (о.Сахалин) и самая высокая 17.4° в Ульсане (Корея) в мае.

Средние суточные температуры воздуха -20 °С и ниже в южной половине моря и акватории, прилегающей к Корейскому полуострову, зимой не отмечаются, а повторяемость температур воздуха ниже -10 °С незначительна — менее 1%, то есть, если они и возможны, то не чаще, чем 1 раз за 100 лет.

Максимальная температура воздуха во все месяцы года достигает положительных значений практически над всей акваторией Японского моря. Абсолютный годовой максимум температуры воздуха колеблется ог 30° до 39 °С.

Летом средние максимальные температуры воздуха достигают 2930 °С на юге и 12-18 °С на севере. Самые высокие температуры имеют место на юге и юго-западе Японского моря (35-39 °С). Здесь же наиболее высокие значения средних максимумов температуры воздуха наблюдаются весной и осенью. Весной от 20° до 23 °С. а осенью 26-27 °С. Абсолютный максимум также выше осенью (32-35 °С), чем весной (28-30 °С).

Средние месячные температуры воды поверхности моря положительны с мая по октябрь. В годовом ходе температур максимум имеет место в августе.

Наиболее теплым районом в течение года является южная часть Японского моря. Здесь даже в январе-марте — месяцах с наиболее низкими температурами воды, температура в южной части моря достигает 12-13 °С.

В четвертой главе даются комплексные показатели гидрометеорологических величин для обеспечения безопасности мореплавания. При анализе комплексных характеристик метеоролог!гческих величин над морем выявлено следующее.

Разница между температурами воздуха, в зависимости от направления ветра с октября по февраль включительно, составляет 4-6 °С, и самые низкие температуры воздуха наблюдаются при северо-западных направлениях ветра.

При уменьшении скорости ветра заметен рост температуры воздуха. Менее резко данная зависимость проявляется для северной акватории Японского моря и Татарского пролива, где разница между средними годовыми температурами воздуха при штиле и штормовом ветре не превышает 2.5 °С. Над центральной акваторией Японского моря данная разность составляет 6 °С. а у западных его берегов — 8 °С.

Над северной половиной Японского моря наибольшая повторяемость в целом приходится на ветры 5-9 и 10-14 м/с при температурах -0.1....-4.9 °С (30% от ветра данной градации при указанной температуре воздуха). Над районом Татарского пролива в течение зимнего периода в 18% случаев сильные ветры (>15 м/с) сопровождаются температурами воздуха ниже -10 "С, а в 32%— выше 0 °С. Над южной половиной Японского моря также чаше всего зимой имеют место ветры 5-9 и 10-14 м/с, но уже в интервале положительных температур воздуха — от 0 °С до 5 сС (45 % случаев от ветра данной градации при указанной температуре воздуха).

Температуры воздуха выше 10 °С зимой с вероятностью около 2% могут отмечаться практически при любой скорости ветра, за исключением штормов (>30 м/с), при которых имеют место отрицательные температуры воздуха от 0 до -15 °С. При штилях, в подавляющем большинстве случаев (84%), температура воздуха составляет от 0 °С до 10 "С.

Летом преобладают температуры воздуха 15-19.5 "С при ветрах 59 м/с и 1-4 м/с (32%). вероятность таких ситуаций практически одннако-

|-а - 17% н 15% соопимстиенно. При сильных ветрах в 17% случаев температуры воздуха ниже 10 "С, а в 11% — выше 20 °С. Жаркие дни, с температурой воздуха выше 30 "С, в основном отмечаются при ветрах менее К) м/с (83%).

В период с ноября по апрель включительно, в северной (включая Татарский пролив), северо-западной и западной частях Японского моря наблюдаются гидрометеорологические условия, способствующие обледенению судов. Особенно благоприятные условия для возникновения данного явления складываются в заливе Петра Великого и вдоль Приморского побережья.

Несмотря на большое разнообразие способов борьбы со льдом, в настоящее время на флоте ни один из способов не получил широкого распространения. При существующем положении для предупреждения обледенения можно рекомендовать тщательный анализ гидрометеорологической и навигационной обстановки.

В Японском море наиболее часто обледенение возникает при северо-западном направлении ветра, затем — при северном и западном, причем, возле Сахалина больше случаев с обледенением при северных ветрах, а возле материка - при западных. При южных ветрах обледенение наблюдается редко (от 0.2 до 0.7% у Приморского побережья, где минимум случаев в феврале, а максимум в январе и от 0.2 до 1.7% у Сахалинского, где, наоборот, минимум в январе и максимум в феврале).

При ветрах северо-западного направления обледенение возникает при любых отрицательных значениях температуры воздуха (от 0 до -25 °С и ниже), но больше всего случаев зафиксированно при температуре воздуха от -5 до -9.9 °С, хотя при данной градации температуры воздуха создаются наиболее благоприятные условия для обледенения судов и для ветров других направлений. Кроме этой градации температуры, обледенение часто наблюдается также в интервалах -10... -14.9 °С и 0.1...-4.9 °С (зависит от района и месяца года).

Двухмерные повторяемости скорости ветра и температуры воздуха или воды показывают, что возникновению обледенения благоприятствуют свежие ветры более 5 м/с при температурах воздуха -5...-9.9 °С и воды от 0 до 3.9 °С, с наибольшей вероятностью скоростей в пределах 10-14 м/с, когда обледенение возникает при любых отрицательных температурах воздуха. Температура воды поверхности моря при сильном и умеренном обледенении в большинстве случаев составляет от 0 до 3.9 °С.

Наибольшая повторяемость случаев сильного и умеренного обледенения зафиксирована уже при высотах волн 1.0....1.5 м. Высокая вероятность обледенения наблюдается при северо-западном ветре и высоте волн 2.0...2.5 м. Кроме того, при обледенении наиболее благоприятны ситуации, когда скорость ветра 10-14 м/с, температура воды 0...1.9 °С и высота волн 1...2.5 м.

Статистическая обработка данных по обледенению судов и оценка комплексных показателей метеорологических полей позволили разработать процедуру принятия решения при ожидающихся условиях обледенения.

В пятой главе рассмотрены орографические эффекты ветра при плавании вблизи береговой зоны и определены наиболее опасные участки воздействия усиления ветра в Заливе Петра Великого и, в частности, внутреннего и внешнего рейдов порта Владивосток. Кроме того, большое внимание отводится анализу влияния ветра на управляемость судна, для чего рассчитываются условия потери управляемости и даются рекомендации по маневрированию судна в поле ветра.

Суда малых размеров имеют ограничения по району плавания и работают в прибрежной зоне, где существуют свои особенности гидрометеорологических величин. В первую очередь, это — проявление орографических эффектов ветра. Необходимо иметь в виду, что резкое, более чем в 2 раза усиление ветра может привести к потере управляемости не только малого, но и крупнотоннажного судна в районах наиболее насыщенных навигационными опасностями.

Для выделения берегового эффекта проведены серии наблюдений с различными расстояниями от берега для береговой зоны Приморского края и Камчатки. Построены таблицы и графики зависимостей орографического и берегового эффектов от скорости и направления ветра в проливах для различных условий. Для проливов различной ширины характерна общая зависимость: чем больше скорость ветра, тем орографический эффект проявляется сильнее, то есть величина усиления ветра в проливе возрастает.

С одной стороны, чем меньше ширина пролива, тем усиление ветра при одинаковой скорости будет больше, а с другой, замечено, что результаты измерений в проливах шириной 0.8 миль совпадают с результатами в проливах шириной 10-15 миль, а измерения в проливе шириной 0.3 мили совпадают с результатами, полученными в проливах шириной 34-36 миль.

Выделены группы проливов, где орографический эффект проявляется наиболее отчетливо. Показана связь между орографическим эффектом и скоростью ветра и его направлением к оси пролива: чем меньше угол отклонения направления ветра от оси пролива, тем орографический эффект проявляется сильнее и достигает наибольших величин, когда направление ветра совпадает с осью пролива. Приращение скорости ветра при орографических эффектах может достигать 125 % от градиентного.

Подробно рассматриваются условия следования в проливе Босфор* Восточный и выбора якорных стоянок на внутреннем и внешнем рейде крупнейшего на Дальнем Востоке России порта Владивосток в зависимости от направления и скорости ветра.

Необходимо также учитывать допустимый угол перекладки руля, при котором судно не потеряет управляемость под действием ветра. Ведь большинство аварий, возникающих в море, происходит именно из-за неправильного решения задач судовождения при выборе безопасного пути судна с учетом всех возможных условий плавания, в том числе и действия ветра на судно. Если перекладка руля на максимальный угол, до-

пускаемый данным рулевым устройством для поддержания заданного направления недостаточна, то управляемость судна теряется, так как двигаться в заданном направлении оно не может.

Из всех средне- и малотоннажных судов, работающих в Японском море, наибольшее количество составили суда типа РС-300 (31,4%). Произведено исследование влияния ветра на РС-300 и рассчитан допустимый угол перекладки руля, при котором судно под действием ветра не потеряет управляемости.

В работе использован подход, предложенный Р.Я. Першицем, на основании которого определен порядок расчета угла дрейфа и перекладки руля при направлении и скорости ветра, наиболее неблагоприятном для управляемости судна (на примере судна типа РС-300 как самого распространенного в районах промысла Японского моря). Приведены разработанные для РС-300 графики зависимости угла перекладки руля от кажущейся скорости ветра при постоянных и меняющихся углах кажущегося ветра (у= 30...150 и скорости судна (Уо=2...10 узлов) на основании тактико-технических характеристик судов типа РС-300.

Учитывая, что в рыбопромысловых районах Японского моря одним из наиболее опасных явлений погоды являются сильные и штормовые ветры, вызывающие бортовую и килевую качку, рыскание судна, потерю скорости, ограничение комфортности условий обитания моряков и рыбаков, но прежде всего создающие угрозу безопасности судна, а также согласно "Наставлениям по службе прогнозов'". "Инструкциям гидрометеорологическим станциям по информации об опасных гидрометеорологических явлениях", "Правилам техники безопасности" в данной работе опасным явлением считаются ветры скоростью 15-34 м/с, а особо опасным явлением — ветры, скорость которых более 34 м/с и, следовательно, расчеты сделаны для данной градации ветра.

Устаноапено, что при одной и той же скорости судна, но разных кажущихся углах ветра, наилучшим углом ветра по отношению к судну с точки зрения управляемости, япляется угол 30° (скорость судна любая).

При сильных неграх (15 м/с и (плес) нельзя допускать, чтобы скорость судна равнялась пли была меньше I угла, так как даже при наиболее удачном кажущемся угле ветра 30° потеря управляемости наступит уже при скорости ветра до 15 м/с. Если судно в силу каких-либо обстоятельств вынуждено идти со скоростью 2 узла, то также необходимо выбрать курс, при котором угол кажущегося ветра будет 30°. При этом следует помнить, что скорость ветра не должна быть более 18 м/с.

Наиболее опасен для управляемости судна угол кажущегося ветра 120°. Необходимо учитывать, что при этом скорость судна должна быть более 3 и менее 7 узлов.

В выводах сформулированы основные результаты работы и указаны перспективы их практического использования.

В результате проведенного исследования получены и обоснованы научно-практические положения для целей гидрометеорологического обеспечения безопасного мореплавания и эффективного промысла:

изучены и систематизированы сведения о погодно-климатических особенностях Японского моря и его побережья;

дана оценка комплексных показателей метеорологических полей и определена вероятность оптимальных условий работы судов в открытом море в различные периоды, что дает возможность принятия решений при долгосрочном планировании производственных операций на море;

анализ метеорологических условий, благоприятствующих обледенению морских судов, позволил выявить наиболее существенные признаки этого опасного явления, рассчитать вероятностные характеристики и разработать процедуру принятия решения при угрозе обледенения и выводе судна из опасной зоны;

предложены количественные характеристики орографических эффектов и разработаны рекомендации по расчету и учету эффектов усиления ветра для обеспечения безопасности мореплавания в прибрежной зоне, в том числе, при прохождении проливами и при выборе якорных стоянок.

Основное содержание диссертации изложено в статьях:

1. Учет орографических эффектов ветра при плавании в прибрежной зоне // Материалы Международной Конференции "Северная Паци-фика: гидрометеорология, охрана окружающей среды, география",—Изд-во Дальневосточн. гос.ун-та. - Владивосток, 1994.- 2 с.

2. Результаты экспериментальных исследований орографических эффектов ветра. - Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД. 1995. - № 11S4.- 10 с.

3. Учет особенностей ветрового режима при плавании в прибрежной зоне и выборе якорных стоянок // Труды ДВНИГМИ. — 1996,—Вып. 147.-9 с.

4. Сезонные особенности ветрового режима над Японским морем.- Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД. 1996. - № 1193 гм-96,- 40 с. (соавторы Дашко Н.А., Варламов С.М.).

5. Icing up of ships during winter fishing in the Okhotsk and Japan Seas // PICES Workshop on the Okhotst Sea and Adjacent Areas (Тезисы Международного совещания по физической океанографии и биологическим ресурсам Охотского моря и прилегающих акваторий под эгидой Северотихоокеанской организации по морским наукам (P1CES). — Владивосток, 1995,- I с.

6. Analysis of climate conditions change tendency in the East Sea (Japan Sea) area // Abstracts of declared papers at reams's 96 Workshop. — Vladivostok, 1996 (Co-auth. Varlamov S.M., ). - 1 с. (соавторы Варламов C.M., Ким Я.С.).

7. Компьютерная программа моделирования управляемого движения судна. — Информационный листок № 16-96 Приморского ЦНТИ. — Владивосток, 1996. - 4 с. (соавтор Кузнецов Л.К.).

8. Моделирование зависимости между кажущейся скоростью ветра и углом перекладки руля судна // Материалы юбилейной научной конференции: "Рыбохозяйственные исследования океана. — Владивосток, 1996,- I с. (соавтор Кузнецов Л.К.).