ОБЗОР ЕСТЕСТВЕННЫХ ЛЕДОВЫХ СРЕД

Аннотация. Постановка проблемы вызвана тем, что на данный момент идет активное освоение арктического пространства и поиском новых методов разведки и защиты сооружений от влияния льда. В связи с чем, данный доклад посвящен исследованию характеристик льда.

Введение

Разработка нефтегазовых месторождений на арктическом шельфе и в условии ледовых морей является основным вектором развития современной нефтегазовой отрасли. Для разведки, а также защиты добывающих платформ необходимо понимать какой может быть арктическая среда.

Целью работы является разбор возможных типов ледовых сред на основании одной из существующих классификаций.

Естественные ледовые условия

Прежде чем рассматривать конкретные вопросы проектирования или строительства ледяных островов, важно понять арктическую ледовую среду, поскольку это главный вопрос, который необходимо рассмотреть при работе в этом регионе. Мероприятия в арктических условиях зависят от достаточной толщины льда для поддержки оборудование, а также для выдерживания нагрузки, приложенной к полученным конструкциям. Смена времен года имеет важные последствия для графиков с точки зрения перенос и долговечность ледяных структур в открытом море.

Типы льдов в данной работе будут рассмотрены в соответствии со следующим делением (Sanderson 1988):

Припай

Припай образуется рядом с северной арктической береговой линией с октября по май в виде замерзшей поверхности моря в сочетании с примерзшим дрейфующим льдом. Движение льда в значительной степени предотвращено привязанностью к земле и давлением гребни. Движение до нескольких метров может произойти в результате:

1. Тепловое расширение и сжатие в течение зимнего сезона, приводя к самым низким смещения при самых низких скоростях деформации;
2. Воздействия ветра, которое вызывает более высокие смещения до 10 м;
3. Ветер в сочетании с толчком дрейфующего льда, который может вызвать очень быстрое и большие движения до 100 м у кромки ледяного покрова.

Припай достигает максимальной толщины порядка 2 м. в апреле (Croasdale 1983), состоящий в основном из однолетнего льда, хотя многолетние льдины могут быть так же включены. Разрушение ледяного покрова обычно начинается в Май, ведущий к коридору, в основном свободному ото льда, с июля по октябрь.

Первый год морской лед образуется, когда температура воздуха падает ниже нуля градусов в течение длительного времени. Такие периоды начинаются в сентябре. Уровень, относительно равномерный, слои льда образуются стабильном теплообмене, происходящем при формировании первоклассного льда, как правило, одномерным движением тепла вверх через ледяной покров в атмосферу. В то время как арктическая морская вода обычно имеет соленость 30 ppt, соленость морского льда в первый год обычно составляет около 5 ppt в результате выделения рассола при замораживании. Обычно верхние 5-30 см однолетнего льда года имеют случайно ориентированную зернистую структуру, в то время как остальная часть ледяного покрова столбчатая структура. Столбчатые зернистые кристаллы льда ориентированы в одном направление, с вертикально вытянутыми кристаллами. Это приводит к образованию изотропного льда в горизонтальном направлении, но с другими свойствами. Зернистый лед, с другой стороны, обладает сходными свойствами во всех направлениях.

Ветра и течения вызывают движение льда до полного замерзания, что может привести к рафтингу или появлению гребня, что приводит к образованию более крупных ледяных образований. Рафтинг льда обычно толщиной менее 30 см, хотя наблюдались и до 2м. Сильные береговые ветры также способствуют росту сухопутного льда, поскольку вновь образовавшийся лед толкается к существующему ледяному покрову, который быстро опускается на сушу, и помогает сформировать устойчивый заземленные гряды. Площадь этого региона в значительной степени зависит от местной воды, глубины, преобладающее направление ветра, штормов, течения, наличие островов и рек. Большие ледяные гряды могут возникнуть в результате сжатия или сдвига ледовых плит, с гребнями высотой до 6 метров. Заземление этих гребней способствует удержанию льда на месте вблизи береговой линии.

Сезонный лёд

Это переходная зона, которая существует между припаем и паковым льдом. Ширина этой зоны колеблется от нескольких километров до 300 км в течение сезона или из года в год. Сезонный лед обычно состоит из первого года льда, с некоторым многолетним освещением.

Многолетний лед - это лед, который пережил один или несколько сезонов таяния и имеет намного более низкая соленость, поскольку поверхностная талая вода, образующаяся на всем протяжении сезона таяния, выливает большое количество рассола изо льда. Соленость менее 1 ppt обычно выше ватерлинии для многолетнего льда, в то время как от 2 до 3 ppt чаще встречается ниже по ватерлинии. Многолетние гребни с экстремальной высотой паруса 11 метров и глубиной киля до 31 метра. Наличие многолетнего льда в прибрежных районах способствует развитию раннего припая, с минимальный гребень, который подвержен внезапному разрушению.

Паковый лёд

Это многолетний лёд. Зимой он окружен матрицей однолетнего льда, а летом открывается в следствии таяния. Льдины становятся отделены от пака и способны дрейфовать в прибрежных водах во время штормов, создавая опасности для морских сооружений и морских перевозок.

Циркуляция арктических ветров приводит к тому, что покрытый льдом Арктический бассейн находится в непрерывное движение со скоростью движения льда до нескольких километров в день, что вызывает значительную деформацию сдвига и перемешивание однолетнего и многолетнего льда. Почти весь ледяной покров Арктического бассейна находится в непрерывном движении.

Список литературы:

1. S.M. Sanderson, G.A. Luffman, (1988) "Strategic Planning and Environmental Analysis", European Journal of Marketing, Vol. 22 Issue: 2, pp.14-27
2. Croasdale. K.R, 1983, Ice Forces on Offshore Structures, Symposium on Offshore Mechanics and Cold Ocean Engineering, Calgary, Canada, February, p. 20.