Ганс-Юрген Брозин - Атака на неизведанное

Наряду с программами научных работ, направленных преимущественно на изучение региональных особенностей океанологических условий, в последние годы были начаты специальные исследования, целью которых является объяснение фундаментальных проблем океанологии. К ним принадлежат, например, совместные исследования метеорологов и океанологов проблемы обмена энергией между океаном и атмосферой. Как пример можно привести, в частности, советский полярный эксперимент (ПОЛЭКС), который проводится с 1970 г. [4] В настоящее время ПОЛЭКС входит в международную Программу исследования глобальных атмосферных процессов (ПИГАП). .

Во время советского полигонного эксперимента в северной Атлантике в 1970 г. шесть месяцев работали 17 буйковых станций с измерителями течений и другими регистрирующими приборами, причем участвовало несколько исследовательских судов. Цель этого эксперимента прежде всего заключалась в исследовании процессов океанической циркуляции и проверке существующих теоретических представлений.

Для научного планирования и подготовки более обширных международных программ необходимо было создать соответствующие международные организации, которые должны были также заботиться о стандартизации способов измерений и разработке правил обмена полученными данными. В 1957 г. был образован Научный Комитет по океаническим исследованиям (SCOR), в работе которого принимают участие и океанологи ГДР. В 1966 г. в качестве международного органа на государственном уровне в рамках ЮНЕСКО была создана Межпарламентская Океанографическая Комиссия (IOS).

Принятая в 1971 г. Комплексная программа Совета Экономической Взаимопомощи предусматривает совместные работы по проблемам океанографии. Сюда относится изучение химических, физических, биологических и других процессов в важных районах Мирового океана и исследование морей и океанов с целью использования их минеральных ресурсов.

Чтобы устранить недостатки в получении обширной своевременной информации о состоянии Мирового океана, в первую очередь применительно к прогнозу океанологических факторов, в настоящее время осуществляется подготовка всеобъемлющей программы наблюдений за состоянием океана и процессами взаимодействия между океаном и атмосферой. На основе национальных вкладов участвующих государств с помощью Межпарламентской Океанографической Комиссии и Всемирной Метеорологической ассоциации будет создана глобальная система океанических станций (IGOSS), в какой-то мере восполняющая недостаточную сеть наблюдательных станций в океанах. Наряду с уже существующими постоянными станциями (корабли погоды и береговые станции) в первую очередь должны быть созданы станции нестационарные (кроме исследовательских судов в большей степени, чем до сих пор, должны использоваться рыболовные и торговые суда), на которых регулярно, несколько раз в день будут измеряться по единой методике и передаваться по радио девять различных метеорологических и океанологических характеристик.

Если у физика имеются широкие возможности проводить свои эксперименты в лаборатории при однозначно определяемых и контролируемых начальных условиях, то океанологи оказываются лицом к лицу с окружающим Землю Мировым океаном. Им приходится учитывать все многообразие происходящих там сложных процессов. Хотя в океанологии для решения специальных задач, таких, например, как исследование проблемы перемещения вод в прибрежной зоне, приливо-отливных явлений или даже общей океанической циркуляции, проводились модельные эксперименты в лабораториях, однако полученные при этом научные выводы большей частью ограничивались специальными случаями или выявляли более или менее значительные отклонения от реальных условий. Это объясняется тем, что перенесение результатов, полученных на небольшой модели, на масштаб Мирового океана, без сомнения, невозможно.

В настоящее время разработка математических моделей для океанологических исследований приобретает все большее значение. Их целью при исследовании специальных проблем является описание важнейших процессов с помощью соответствующих математических выражений. В эти уравнения не только входят действующие силы и процессы, но и с помощью соответствующих формул включаются также граничные условия (например, размеры исследуемого района моря, рельеф дна и др.). Такие математические модели позволяют объяснять происходящие процессы и могут служить для прогнозирования океанологических факторов. Из-за больших расчетных трудностей лишь успехи в электронно-вычислительной технике при обработке данных сделали возможным создание таких моделей в больших масштабах. С помощью подобного рода модельных расчетов значительные успехи были достигнуты, например, при исследовании и предсказании приливов и отливов или изменений уровня, вызываемых ветровыми нагонами в окраинных морях. Подобные модели были созданы для расчета полей течений, а в последнее время делаются попытки математического описания и биохимических процессов в море.

Общим для всех этих моделей является то, что исходным материалом для них служат данные о фактических гидрологических условиях в море и что результаты модельных расчетов, в свою очередь, должны проверяться материалами непосредственных измерений. Таким образом, наблюдения и измерения в море создают основу для дальнейшего углубления знаний о нем, о действующих при этом силах и о происходящих в океане процессах. В океанологии, в отличие от метеорологии, до сих пор отсутствует сеть стационарных станций наблюдений. Немногие постоянные станции на побережье и на брандвахтах собирают данные только для прибрежной зоны. Корабли погоды, оборудованные для проведения метеонаблюдений и для обеспечения безопасности полетов (в настоящее время девять судов размещены в северной Атлантике и четыре в северной части Тихого океана), выполняют океанологические измерения только в самом ограниченном объеме. Наконец, определенную помощь в сборе и передаче материалов наблюдений будет оказывать создаваемая в настоящее время глобальная океаническая система станций, о которой уже говорилось раньше.

Однако одной глобальной океанической системы наблюдения недостаточно, так как даже при привлечении дополнительных судов, а в дальнейшем и измерительных буев, возможная плотность сети станций все же оставит желать много лучшего и значительная часть микро- и мезомасштабных процессов будет выпадать из поля зрения. Даже применение в будущем искусственных спутников Земли для океанографических исследований, о котором еще пойдет речь ниже, не исключает специальных исследований. Поэтому, несмотря на такую ценную информацию, которую дают торговые суда, автоматически работающие измерительные буи и искусственные спутники Земли, исследовательские суда будут занимать важное место в океанологии.