«Нам известно больше о топографических особенностях Марса, чем о рельефе морского дна Земли, хотя знания в области океанов имеют более важное значение, чем знания о поверхности Марса», — рассказывает Шин Тани. Сегодня, как никогда, у нас есть возможность проводить подробное картирование подводного рельефа. Это важный этап для многих отраслей. Благодаря этим знаниям мы можем более эффективно управлять рыбными ресурсами, прогнозировать цунами и изменения климата, исследовать отложения и добывать полезную руду.
О топографических особенностях Марса нам известно больше, чем о рельефе морского дна на Земле. Этот пробел в знаниях о Земле в основном связан с тем, что больше материальных ресурсов распределялись на исследования рельефа других планет, нежели дна океана. Кроме того, подводное картирование - это сложное комплексное мероприятие, в особенности если его проводить на большой глубине.
Вода поглощает, отражает и преломляет свет настолько, что даже с использованием специальных визуальных приборов поле зрения не превышает нескольких десятков метров. Из-за этого, огромные участки океанов, в частности, расположенные вдалеке от прибрежных районов и государственных границ, остаются недостаточно изученными. На сегодняшний день, как и более ста лет назад, когда первые исследователи в области батометрии еще только начинали изучение глубоководных слоев, подводная среда под полярными шельфовыми ледниками и паковым льдом остается не исследованной.
В настоящее время у нас появился доступ к использованию широкого ряда технологий, позволяющих проводить подробное картирование морского дна: картирование с использованием спутниковых данных, многолучевых эхолотов, а также дистанционное зондирование.
Фото: Измерение глубины в Венецианской лагуне — крупнейшей лагуне в Европе.
Последним достижением в области картирования стало использование многолучевого эхолота. Измерение глубин происходит за счет отправки акустических лучей с приборов, вмонтированных в дно судна. Данный метод значительно улучшил качество картирования морского дна и обновил устаревшие данные. Поэтому необходимо провести переоценку и уточнить результаты научных исследований, полученных на основе недостаточных батиметрических данных. Многолучевые эхолоты использовались при картировании лишь около 11% арктических вод. Дальнейшее картирование обширных районов с использованием многолучевых эхолотов в полной мере обеспечит развитие морской деятельности региона. На сегодняшний день - это наиболее эффективный и экономичный метод, поскольку стоимость такой технологии значительно снизилась с момента ее первого применения в 1960-х и 1970-х гoдaх.
Вместе с тем получают распространение такие методы, как спутниковая геодезия, а также картирование гравитационного поля, которое позволяет обнаружить подводные горы и впадины за счет выявления аномалий гравитационного поля.
Тем не менее, все эти методы трудоемки и требуют привлечения инвестиций и координации усилий. Так, научное сообщество призвано объяснить общественности и финансирующим учреждениям, почему батиметрия, наука об измерении глубин океанов и составлении топографических карт морского рельефа, заслуживает более пристального внимания. Необходимо отметить прогресс достигнутый в этой области.
В июне 2016 года в Монако прошел Форум на тему Future Ocean Floor Mapping («Развитие картирования морского дна»). Председатель японского фондa Nippon Foundation («Ниппон») Йохеи Сасакава заявил, что картирование морского дна полностью завершится к 2030 году. Nippon Foundation – самый крупный частный фонд Японии, долгое время оказывающий содействие в решении вопросов связанных с изучением моря. Проект будет проведен в сотрудничестве с Общей батиметрической картой океана (ОБКО), являющейся совместным проектом Международной гидрографической организации (МГО) и Межправительственной океанографической комиссии (МОК) ЮНЕСКО, при поддержке Nippon Foundation.
Понятно почему картирование океанического дна требует привлечения бóльшего количества ресурсов. Океаны – это удивительные и труднодоступные для человека территории. Более того, на основе полученного опыта, можно с уверенностью сказать, что открытия, совершенные в ходе океанических исследований, пополнятся новыми достижениями. Кроме того, познания в области океанов имеют гораздо более важное значение для нашей повседневной жизни, нежели знания о поверхности Марса.
Батиметрия не только играет ключевую роль в навигации и управлении прибрежными районами. Она также имеет важное значение для многих других отраслей, таких как исследования в области приливов и отливов, циркуляция глубинных вод, прогнозирование цунами, апвеллинг холодных вод, управление рыбными ресурсами, использование энергии волн, перенос донных осадков, изменения окружающей среды, устойчивость склонов, палеоокеанография, проектирование морских платформ и оффшорных ветряных электростанций, подводных кабелей и трубопроводов, утилизация отходов, а также добычa полезных ископаемых.
С коммерческой точки зрения, чем шире наше представление об океаническом дне, тем эффективнее функционирует морская отрасль, тем более рентабельно и устойчиво рыболовство. Батиметрия имеет принципиальное значение в исследовании глубоководной среды обитания. Полученные знания об океане будут содействовать обеспечению стабильности и повышению производительности добывающей промышленности.
Однако, картирование океанического дна имеет не только коммерческое, но и практическое значение. Так например, данные об особенностях рельефа морского дна и глубине океана позволят ученым достоверно спрогнозировать цунами или движение мaссы воды, вызваннoй подводными землетрясениями. Моделирование распространения цунами требует как батиметрии глубины океана, так и и картографии прибрежных регионов. Hа ряду с батиметрией океанических глубин необходимо одновременно вести картирование прибрежной зоны. Такой метод позволяет получить общую картину движения глубинных и поверхностных вод, а также поможет оценить воздействие, которое цунами окажет на прибрежные районы.
Однако, следует принять во внимание, что совершенствование методов картирования океанического дна не означает совершенствование системы предупреждения цунами, поскольку цунами вызваны сейсмологическими процессами. Тем не менее, благодаря современным методам возможно получить данные о траектории и мощности цунами.
Фото: Схематическое изображение того, как шведский ледокол Oden исследует морское дно при помощи многолучевого гидролокатора и профиломера.
Картирование морского дна имеет особое значение для долгосрочного наблюдения и прогнозирования изменений окружающей среды, имеющих большое влияние на нашу жизнь. Взаимосвязь между происходящим изменением климата, потеплением океана и изменением океанских течений остается предметом научных обсуждений. При этом, мы, как свидетели этих явлений, обязаны предпринять меры по решению связанных с ними проблем.
Мероприятия, проводимые в районе фьордов, расположенных в Гренландии и Антарктике, где сосредоточено наибольшее количество ледников Земли, – это наглядный пример применения полученных знаний в области батиметрии. Мы произвели оценку влияния притоков более теплых вод на выводные ледники Гренландии и Антарктики. Результатом явилось таяние и отступление ледников, облом айсбергов от ледяных щитов, повсеместное разрушение ледяного покрова. Данный процесс происходит, в частности, в Якобсхавне в Западной Гренландии и заливе Пайн-Айленд в Западной Антарктике.
Такие явления приводят к ускорению ледяных потоков, которые в свою очередь становятся причиной таяния ледников и ледяных щитов. В следствие этого повышается уровень Мирового океана. Масштаб и скорость повышения трудно предсказать, поэтому для более точного прогнозирования необходимо учитывать все возможные факторы, в частности, скорость таяния льда.
Благодаря батиметрии у нас появилась возможность измерить глубину фьордов, а также определить траекторию движения теплых грунтовых вод в направлении к леднику или, в случае ледового шельфа, под ним. Однако, на данный момент эти зоны все еще недостаточно изучены.
В некоторых фьордах картирование практически не проводилось, а в областях под ледяными шельфами экспериментальные исследования с использованием автономных подводных аппаратов имели систематический характер. Усовершенствование методов картирования дна океанов этих областей будет способствовать более глубокому пониманию крайне сложных процессов.
Совершенствование системы сбора батиметрических данных имеет большое значение, однако, картирование обширных океанических районов может осуществляться только в случае тесного международного сотрудничества и координации между научным сообществом, институтами и морскими отраслями промышленности.
