Береговая зона моря как область взаимодействия литосферы, гидросферы и атмосферы отличается исключительно высокой динамичностью. Одним из важнейших факторов динамики и развития этой зоны являются морские льды. Морские льды способны оказывать как прямое механическое, термическое и физико-химическое воздействие на берега и дно, так и ограничивать воздействие других факторов, ответственных за динамику береговой зоны, например волн и течений. Среди этих процессов наиболее опасным является экзарация - деструктивное механическое воздействие льдов на грунт, связанное с динамикой льда, торошением и стамухообразованием под влиянием гидрометеорологических факторов и рельефа береговой зоны [Огородов, 2003].

При проектировании подводных трубопроводов и кабелей связи в арктических и других замерзающих морях необходимы достоверные оценки интенсивности воздействий ледяных торосистых образований на дно и глубины их внедрения в грунт. Недооценка величин экзарации дна может привести к повреждению инженерных сооружений, в то же время излишнее заглубление объектов сильно удорожает их строительство.

Рассмотрим особенности строения береговой зоны типичного замерзающего моря в ледовый период, а также основные виды формирующихся здесь ледяных образований. Наиболее удачно строение береговой зоны замерзающего моря было охарактеризовано выдающимся советским и российским ученым-полярником В.А. Совершаевым, внесшим огромный вклад в изучение береговой зоны арктических морей и стоявшего в нашей стране у истоков нового научного направления полярных исследований в области «динамики береговой зоны замерзающего моря», включая воздействия морских льдов на берега и дно. На примере Байдарацкой губы Карского моря, одного из наиболее изученных с этой позиции в России района, им была предложена первая схема районирования береговой зоны по видам воздействия морских льдов [Природные условия..., 1997]. Поступающие в последние годы более детальные и точные данные, в том числе результаты собственных натурных исследований, позволили существенно уточнить модель В.А. Совершаева как по характеристикам ледяных образований, так и морфологии подледного рельефа. Ниже представлена обновленная схема строения береговой зоны замерзающего моря в интерпретации автора настоящей работы (рис. 1).

Первый сегмент (I) находится за пределами прямого влияния морских льдов и не имеет специфических отличий от берегов умеренных широт.

Второй сегмент (II) включает береговой откос и верхнюю часть пляжа. Здесь на берегах с откосами возможны навалы и надвиги льдов с образованием гряд несортированного пляжевого материала, срезание растительного покрова с береговых откосов, что в условиях криолитозоны приводит к деградации многолетнемерзлых пород и ускорению термоабразионных и термоденудационных процессов.

Третий сегмент (III) включает в себя область осушки и прибрежного вдольберегового вала, в пределах которой в холодный период формируется неподвижный припай.

Четвертый сегмент (IV) включает в себя зону мористых береговых валов и подводный береговой склон, находящихся в пределах припая «на плаву» и в этой связи менее устойчивого по сравнению с той его частью, которая смерзлась с грунтом. От припая «на дне» припай «на плаву» обычно отделяется приливной трещиной или серией трещин. Ширина сегмента обычно меняется в зависимости от уклонов дна и суровости климата. Под действием приливно-отливных и сгонно-нагонных колебаний уровня припай «на плаву» испытывает вертикальные движения, амплитуда которых тем выше, чем дальше тот или иной участок находится от берега. В районах с высокими уклонами подводного склона, интенсивной гидродинамикой и переходным менее суровым климатом припай «на плаву» нестабилен, может периодически взламываться и отрываться от берега. В период становления припая осенью на вдольбереговых валах, как правило, формируются гряды торосов и стамухи. Эти торосы играют роль защитного барьера, принимая все сжатия и ледовые нагрузки со стороны моря на себя. Мористая часть сегмента - участок относительно ровного дна, где формируются отдельные стамухи и гряды торосов, но образование их обусловлено не морфологией дна, а гидрометеорологическими условиями, т.е. носит случайный характер.

Пятый сегмент (V) включает в себя зону торошения на мористой кромке припая, где в течение всего зимнего периода происходят мощные сжатия и деформации дрейфующих льдов преимущественно со стороны моря. В результате динамических нагрузок в прикромочной части припая обычно формируется серия субпараллельных гряд торосов, т.е. пояс торошения. Значительная часть торосистых образований здесь может достигать дна. Следует также заметить, что в течение холодного сезона вместе с развитием припая эта зона смещается мористее, а сформировавшиеся ранее гряды торосов оказываются в пределах припая.

Шестой сегмент (VI) включает в себя зону дрейфующих вдоль мористой кромки припая ледяных полей. Многие ледяные поля могут достигать несколько километров в поперечнике и содержать в своем теле торосистые образования, в том числе в некоторых районах Арктики и многолетние. Под действием ветра и приливных течений такие ледяные поля дрейфуют вдоль кромки припая, выпахивая при этом дно. В периоды активизации сильных прижимных ветров они оказывают мощное напорное воздействие, вызывая торошения на кромке припая (сегмент V), где гряды торосов часто образуют ледяную плотину. При действии отжимных ветров в пределах сегмента VI формируется заприпайная полынья. Здесь же встречаются «несяки», которые могут быть принесены течениями из других районов и акваторий с более суровыми ледовыми условиями, и также способны эродировать дно.

Седьмой сегмент (VII) по видам ледяных образований практически не отличается от сегмента VI. Принципиальное отличие заключается в том, что глубина моря здесь больше и дрейфующие торосистые образования не достигают дна, а формирование стамух на такой глубине тем более невозможно. В некоторых районах Арктики на таких глубинах могут быть встречены айсберги и их обломки, однако проявления их локальны и не носят циркумполярный характер.

Список литературы

1. Огородов С.А. Роль морских льдов в динамике береговой зоны арктических морей // Водные ресурсы. 2003. Т. 30. № 5. С. 555-564.

2. Природные условия Байдарацкой губы. Основные результаты исследований для строительства подводного перехода. М.: «ГЕОС», 1997. 432 с.

Ссылка на статью:

Огородов С.А. Районирование береговой зоны замерзающего моря по видам и интенсивности воздействий морских льдов на берега и дно. Материалы Международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Д.Г. Панова (8-11 июня 2009 г ., г. Ростов-на-Дону). Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2009, с. 253-255.