Гл.ас. инж. Борислав Александров, УАСГ, е–mail: alekb_fgs@uacg.bg
Гл.ас. инж. Юри Цановски, УАСГ, е–mail: geotrend@abv.bg
РЕЗЮМЕ
Статията отразява трудностите и особеностите при извършване на хидрографски работи в полярните условия на Антарктика, които авторите сами срещнаха при експедицията през януари – февруари 2010 г. на Българската антарктическа база (БАБ). За изпълнение на задачите са използвани GPS и хидроакустична техника. Представят се предварителните резултати от цифровото моделиране на релефа на Южния залив (в района на БАБ) на остров Ливингстън с използване на географска информационна система.
ВЪВЕДЕНИЕ
Антарктика е наименованието на южната полярна област, която обхваща Южния географски полюс и южния полярен континент – Антарктида. Площта й е от около 14 млн.кв.км и е на пето място сред континентите, като по-малки остават само Европа и Австралия. Средната надморска височина е 2040 m и по този показател Антарктика е на първо място в света. Най-високият връх на континента е в масива Винсент – хребета Сентинел – 4892 метра, а в близост до този масив е и най-голямата депресия на континента – падината Бентли с дълбочина 2555 метра под морското ниво запълнена с лед.
Западна Антарктида, където е и местоположението на Българската антарктическа база, включва Антарктическия полуостров – най-големия на континента със силно нарязана брегова ивица и множество острови, един от които е остров Ливингстън от архипелага Южни Шетландски острови.
Фиг.1 О-в Ливингстън и Южношетландските острови
В района между 50º и 60º южна ширина преминава т. нар. антарктическа конвергенция (антарктически океански полярен фронт). Това е границата на два околополюсни водни пръстена с разлика в температурата на водата 2-3ºС. Вследствие на по-голямата си плътност по-студените антарктически повърхностни води попадат под по-топлата субантарктическа вода и в зоната на смесване се образува много рязка океанска граница. Това се забелязва по неравномерните течения и внезапната промяна на температурата и солеността. На юг от тази линия се намира Антарктика, а на север – Субантарктика, от което следва, че като морска площ Антарктика обхваща един воден пръстен от около 35-38 млн. кв. км.
В близост до континента антарктическите повърхностни води се охлаждат от ниската температура на въздуха и от плаващия лед (паков лед и шелфов лед). От южна към северна посока се забелязва незначително покачване на температурата на морската вода, която обикновено е студена. Водните пластове показват температурни различия най-вече през лятото. От юни до октомври-ноември горните 100 метра са равномерно студени – от отрицателни близо до крайбрежието, до 1°-2°С в района на антарктическата конвергенция. През лятото (ноември-март) първите 50 метра в района на конвергенцията достигат 4°-5°С. Между 100 и 300 метра дълбочина температурата целогодишно е около 0°С. Повърхностните води в Субантарктика, на север от антарктическата конвергенция са значително по-топли. През зимата температурата е 5-10° , а през лятото достига 8-14°С.
Българската полярна база „Св. Климент Охридски“е разположена на 62°38’29“ ю.ш. и 60°21’53“з.д. на полуостров Хърд (фиг.2). На Българската антарктическа база (БАБ) ежегодно се извършват изследвания в областта на геологията, сеизмологията, геоморфологията, екологията, биологията и други научни направления с участието на български и чуждестранни учени.
Фиг. 2. Районът на Българската антарктическа база и Южния залив
ИЗВЪРШЕНИ ХИДРОГРАФСКИ ДЕЙНОСТИ НА АНТАРКТИДА
Извършените геодезически и хидрографски работи могат да се обединят в следните групи:
Създаване на водомерен пост. Началото на хидрографските дейност в Южния залив на о-в Ливингстън, Антарктика започна с избор на мястото за монтиране на водомерна лата така, че тя да изпълнява едновременно няколко изисквания:
– Латата трябва да бъде много устойчива на влиянието, както на океанските вълни, така и на почти винаги заледената вода на крайбрежието;
– Трябва да бъде здраво стабилизирана към скалната основа, да остава винаги в диапазона на приливите и отливите и да се съхрани дълго време под влиянието на тежките метеорологични условия на острова.
Монтажът беше свързан с технически трудности, защото се използват пробивни машини за скала и през цялото време на подготовката и монтажа се престоява във водата, която вече беше споменато не надвишава нула градуса. Дори и със специалното облекло това създава голям дискомфорт (фиг.3).
В окончателен вид монтираната водомерна лата представлява лента от неръждаема стомана с дължина 2.5 m, разграфена през 20 см, оцветена контрастно в червен и бял цвят за удобство при отчитане. Фиксирана е с анкерни болтове в основна скала, максимално защитена от влиянието на вълни и ледоход.
 |  |
Фиг. 3. Избор на място на водомерната рейка Фиг.4. Цифров модел на района на БАБ
1. Определяне на котата на нулата на водомерната лата. Котата на нулата на монтираната водомерна лата се определи чрез тотална станция като се използва съществуващата височинна геодезическа мрежа, създадена през сезона 1998/99 година. Същата бе използвана през същия период за създаване на цифров модел на района на Българската антарктическа база (фиг.4). Така се създаде единство между извършените до момента геодезически и картографски работи на сушата с предстоящите хидрографски измервания.
2. Извършване на хидрографската снимка на Южния залив. При полярните условия хидрографската снимка изисква особено внимание при подготовката, както на плавателния съд така и на работния екип. Приоритетите безспорно са свързани с безопасността на хората в лодката, тяхната екипировка, личната им подготовка и мотивация. За равномерното заснемане на дъното предварително бяха проектирани напречни на бреговата линия и надлъжни профили, обхващащи района на Южния залив пред територията на Българската антарктическа база. Определените данни за навигация на снимачната лодка по профилите се въведоха в използвания комплекс от GPS и хидроакустична техника. Воденето на лодката по проектираните профили не бе лесна задача поради постоянния ледоход и рязко променящите се атмосферни условия.
Привързването на измерените дълбочини към единна височинна система с тази на сушата се извърши посредством показанията на водното ниво по водомерната лата за времетраенето на хидрографската снимка.
При започване и завършване на хидрографската снимка се правеха отчети по водомерната лата. Измерените дълбочини са коригирани за отстраняване на влиянието на приливите и отливите.
Фиг. 5
Елипсоидните височини на точките от морското дъно (фиг. 5) са изчислени по формулата:
(1) Hi = Hm + h – z + ∂ ,
където:Hi е елипсоидна височина на точка от дъното;
h – моментното водно ниво, отчетено по водомерната лата;
Hm – кота на средното ниво на водата;
z – измерена дълбочина;
∂ – корекция от приливи, отливи и тариране.
3. Извеждане на средно морско ниво. Това изисква многогодишни измервания, но сега се постави началото. За периода на престоя на българските полярници се отчиташе нивото на водите през интервал от около 2 часа. С така събраната информация се изведе кота на средните води за наблюдавания период (фиг.6).
Фиг. 6
4. Съдаване на цифров модел на дъното.
След изчисление на елипсоидните височини на точките от дъното се извърши филтриране на данните за нехарактерни стойности, които се получават заради акустични „шумове“ или „участие“ на местните обитатели на залива – китове и тюлени. При филтрирането на дълбочините гъстотата на заснетите точки не бе нарушена, тъй като интервала на запис бе избран с оглед получаване на информация за точки през 15 m. Цифровият модел бе създаден с GIS AutoCAD Land Desktop чрез 1815 заснети точки и обхваща площ от 1.5 km2. Представен е чрез изобати със сечение 2 m (фиг.7).
Фиг. 7
Създадени са и 3D модели на Южния залив и на сушата около БАБ. Цифровите модели на сушата и на водната среда са съвместени в средата на GIS AutoCAD Land Desktop, като резултатите са показани на фиг. 8.
Фиг. 8. Съвместени 3D модели на Южния залив и на сушата в района на БАБ
ИЗВОДИ
Разгледаните дейности по хидрографската снимка на акваторията на Българската антарктическа база „Св. Климент Охридски“ са уникални сами по себе си, тъй като се извършват за първи път и дадоха първата детайлна информация за дъното на залива. Тази информация има, както чисто приложно така и научно-приложно значение.
На първо място подробната информация в цифров вид става много полезна за все по-честите посещения на кораби в района на Южния залив, където се осъществява транспортиране на хора и товари до брега на острова и обратно. Също така могат да се организират безопасни и постоянни навигационни подходи към акваториите на полярните бази.
Съществено значение има и информацията, получавана от новопостроената водомерна лата в следващите експедиции, откъдето да се даде някаква по-представителна оценка на процеса на глобално затопляне, наложил се все повече със своята актуалност.
В бъдеще е необходимо допълнително усъвършенстване на методиката на работа при сложните климатични условия на района, а също така и подготовката на екипи за работа, имайки предвид перспективата за дългосрочно следене на нивото на океана в Южния залив.
Литература
