Мониторинг физико-механического состояния морского льда и краткосрочное прогнозирование экстремальных ледовых явлений

В статье дается обзор двух дополняющих друг друга направлений исследований морского льда, которые осуществляются Арктическим и антарктическим научно-исследовательским институтом (ААНИИ). Рассмотрены новые методы инструментального исследования физико-механических характеристик ледяного покрова. Приведены результаты определения локальной прочности льда на научно-исследовательском стационаре ААНИИ «Ледовая база Мыс Баранова». Рассмотрено применение контактного дистанционного метода мониторинга динамического состояния ледяного покрова с целью получения новых данных для создания метода прогнозирования явлений сжатия и разрушения морских льдов в режиме реального времени.

1. Malmgren F. On the properties of sea-ice. Bergen: a/s J. Griegs boktrykkeri, 1927. 67 p.

2. Robin G.Q. Wave propagation through fields of pack ice // Phil. Trans. Rou. Soc. London. A. 1963. V. 225 (1057). P. 313–223.

3. Smirnov V.N., Nikitin V.A., Shushlebin A.I., Sheikin I.B. Results of studies of the effect of wind-induced waves and swell on the ice cover of the Barents Sea // Natural Conditions of the Kara and Barents Seas. Proceedings of the Russian-Norwegian Workshop-95, Norsk Polarinstitutt. Oslo, 1997. P. 325–327.

4. Мячкин В.И. Процессы подготовки землетрясений. М.: Наука, 1978. 232 с.

5. Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Сейсмический процесс в блоковой среде. М.: Наука, 1991. 95 с.

6. Смирнов В.Н., Ковалев С.М., Бородкин В.А., Нюбом А.А., Шушлебин А.И. Инструментальный мониторинг и краткосрочный прогноз явлений сжатия и торошения. СПб.: ААНИИ, 2017. 174 с.

7. Смирнов В.Н. Динамические процессы в морских льдах. СПб.: Гидрометеоиздат, 1996. 162 с.

8. Свод правил 11-114-2004. Инженерные изыскания на континентальном шельфе для строительства морских нефтегазопромысловых сооружений. М.: Госстрой России, 2004. 88 с.

9. Petroleum and natural gas industries — Arctic offshore structures. ISO/FDIS 19906:2010(E). 2010. 435 р.

10. Masterson D.M. Interpretation of in situ borehole ice strength measurement tests // Proc. of IAHR Ice Symposium, Banff, Alberta. 1992. V. 3. Р. 802–815.

11. Masterson D.M. Interpretation of in situ borehole ice strength measurement tests // Can. J. Civ. Eng. 1996. V. 23 (1). Р. 165–179.

12. Masterson D.M., Graham W.P., Jones S.J., Childs G.R. A comparison of uniaxial and borehole jack tests at Fort Providence ice crossing // Can. Geotech. J. 1997. V. 34. P. 471–475.

13. Kovalev S.M., Korostelev V.G., Nikitin V.A., Smirnov V.N., Shushlebin A.I. Application of a borehole jack for determination the local strength of fresh and sea ice // Proc. of the 17th Int. Symp. on Ice. St. Petersburg: IAHR, 2004. Р. 147–153.

14. Sinha N.K. The Borehole Jack — Is it a useful tool? // Proc. 5th International Offshore Mechanics and Arctic Engineering Symposium (OMAE), Tokyo, Japan. 1986. Р. 328–335.

15. Sinha N.K., Shkhinek K.N., Smirnov V.N. On borehole indentor (BHI) measurements and analysis // Cold Reg. Sci. Technol. 2012. V. 76–77. P. 109–120.

16. Свод правил 38.13330.2018. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). СНиП 2.06.04-82*. М.: Минстрой России, 2018. 122 с.

17. Kovalev S.M., Smirnov V.N., Borodkin V.A., Kolabutin N.V. Research of the physical-mechanical properties of sea ice at the scientific research station “Ice Base the Cape of Baranov” // Тр. V Всероссийской конференции с международным участием «Полярная механика», 9–11 окт. 2018, г. Новосибирск. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/193/1/012030/pdf (дата обращения 01.06.2020)

18. Johnston M.E. Strength-Temperature Relationships for First-year, Second-year and Multi-year Sea Ice // Proc. of the 29th (2019) Int. Ocean and Polar Eng. Conf. Honolulu, Hawaii, USA, June 16–21, 2019. P. 707–714.

19. Sinha N. Borehole-indentor // J. OMAE. 1987. V. 109. P. 391–397.

20. Смирнов В.Н., Ковалев С.М., Нюбом А.А. Автоколебания в дрейфующем ледяном покрове Северного Ледовитого океана // Океанологические исследования. 2019. Т. 47. № 3. С. 122–138.

21. Смирнов В.Н., Шушлебин А.И., Ковалев С.М., Шейкин И.Б. Методическое пособие по изучению физико-механических характеристик ледяных образований как исходных данных для расчета ледовых нагрузок на берега, дно и морские сооружения. СПб: ААНИИ, 2011. 178 с.

22. Смирнов В.Н., Знаменский М.С., Ковалев С.М., Шушлебин А.И. Универсальная модульноблочная система мониторинга состояния ледяного покрова. Патент на изобретение № 2683806 от 02.04.2019.

23. Ковалев С.М., Смирнов В.Н., Шушлебин А.И., Павлов В.А., Корнишин К.А., Ефимов Я.О. Крупномасштабные испытания прочности дрейфующих и припайных льдов арктического шельфа // Тр. 12-й межд. конф. и выставки по освоению ресурсов нефти и газа Российской Арктики и континентального шельфа стран СНГ (RAO/CISOffshore 2015). 15–18 сентября 2015 г, Санкт-Петербург. СПб.: Химиздат, 2015. С. 246–250.

24. Смирнов В.Н., Знаменский М.С., Шушлебин А.И., Ковалев С.М. Способ мониторинга состояния дрейфующего ледяного поля или припая и прогноза его разлома при сжатии льдов и воздействия волн зыби. Патент на изобретение № 2621276. 02.06.2017.