Владимир Егоркин - Безопасность группового мореплавания. Международно-правовые аспекты

Обледенение происходит вследствие замерзания на частях судна брызг морской воды, срываемых с гребней волн, и брызг, образующихся при ударе волн о судно, замерзания морской воды, попадающей на палубу, замерзания капель тумана (в частности, при парении моря) или дождя. Нарастание льда происходит, когда температура поверхности частей судна ниже температуры замерзания воды.

Скорость замерзания капель и тончайших слоев воды на поверхностях частей судна зависит от солености воды, температуры воздуха и воды и скорости ветра. Наблюдения показывают, что обледенение судна происходит при температуре воздуха от –2 до – 25 градусов Цельсия, температуре воды от +8 до –1,8 градуса Цельсия и при силе ветра не менее 5–6 баллов. С увеличением скорости ветра интенсивность обледенения нарастает.

Большинство случаев сильного обледенения (толщина льда больше 6 см) наблюдается при ветре силой более 6 баллов. Ливневые снегопады, смешиваясь со сплошным потоком брызг морской воды, увеличивают льдообразование до 20 % по сравнению с обледенением без снегопада.

Образовавшиеся в результате намерзания на горизонтальных и вертикальных поверхностях переохлажденных капель дождя, мороси и тумана однородные наслоения прозрачного или мутного льда называют гололедом. Гололед чаще образуется при слабых морозах: от 0 до –3 градусов, реже при –7 градусах Цельсия.

Ввиду особой опасности льдообразования на судах за обледенением необходимо вести тщательное наблюдение, в процессе которого оценивается толщина льда, скорость нарастания льда, а при брызговом обледенении – число забрызгиваний в 1 минуту. Обо всех случаях обледенения необходимо сообщать судовладельцу и, безусловно, принимать немедленные меры по предотвращению или уменьшению обледенения (смена курса и скорости судна, уход под защиту берега, в бухты, порты, борьба с обледенением силами экипажа и пр.).

Важным метеорологическим фактором, влияющим на безопасность мореплавания, являются атмосферные процессы, в которых участвует вода. Всем известно о круговороте воды в природе, об испарении как источнике воды в атмосфере. В результате испарения воды с поверхности океанов и материков в атмосферу поступает пар. Подсчитано, что в среднем за год со всей поверхности Земли испаряется 52 трлн т воды, из которых 45 трлн т приходится на долю испарения с поверхности океанов и 7 трлн т – с поверхности суши. Ветром пар переносится на большие расстояния в горизонтальном направлении, а благодаря конвекции и турбулентности он распространяется по всей толще тропосферы. Водяной пар в атмосфере конденсируется и выпадает в виде осадков на земную поверхность. Общее количество воды, выпадающей из атмосферы в виде осадков за год, примерно в 40 раз больше, чем общее содержание воды в атмосфере. Количество воды, которое имеется в атмосфере, составляет примерно 0,001 % мировых запасов воды, причем основная часть ее в атмосфере (95 %) находится в виде пара и лишь 5 % массы воды приходится на долю облачных частиц (капель воды и кристаллов льда).

Испарение обычно характеризуется массой испарившейся жидкости. Эта величина, рассчитанная на единицу поверхности за единицу времени, дает скорость испарения, которая увеличивается с повышением температуры благодаря упругости насыщения и, следовательно, дефицита влажности. Поскольку испарение идет при большой затрате тепла, то оно больше в теплых районах, чем в холодных, в теплое время суток, чем в холодное. Ветер способствует удалению молекул водяного пара из слоя воздуха, прилегающего к поверхности воды. Очевидно, что чем больше скорость ветра, тем больше и испарение.

Максимально возможное (не лимитируемое запасами воды) испарение в данной местности при существующих в ней атмосферных условиях называется испаряемостью. Фактическое испарение может быть либо равным, либо меньшим испаряемости. Например, в пустынях испаряемость велика, а испарение может быть близко к нулю. В Сахаре испаряемость в год равна 4000 мм, в районе Ташкента – 2000 мм в год; фактическое испарение в этих районах ничтожно мало. В океане испарение равно испаряемости. С океанической поверхности испаряется в среднем за сутки в экваториальной зоне 3–4 мм, а в умеренных широтах 1–2 мм. В среднем для всего земного шара испарение примерно равно 100 см в год.

Суточный ход абсолютной влажности над морями и океанами, на побережье и над материками зимой параллелен суточному ходу температуры. Наибольшие значения приходятся на 14–15 часов, наименьшие – на время, близкое к восходу Солнца. Наибольшая влажность в июле, наименьшая – в январе.

Когда водяной пар в атмосфере достигает насыщения, начинается процесс конденсации (образование капель воды) или процесс сублимации (непосредственное образование кристаллов льда из водяного пара).

Конденсация и сублимация водяного пара происходят как в атмосфере, так и на земной поверхности и расположенных на ней предметах. Конденсация начинается, когда температура понизится до точки росы. Если точка росы ниже 0 градусов, то может произойти не только конденсация, но и сублимация. Однако в атмосфере сублимация происходит только лишь при температурах ниже –40 градусов. При более высокой температуре пар в атмосфере конденсируется, образуя переохлажденные капли. При наличии охлажденных ниже точки росы поверхностей водяной пар конденсируется на них (на палубе, шлюпках, надстройках и пр.). Так образуются роса и жидкий налет. Если температура этих поверхностей ниже точки замерзания, то осаждающийся водяной пар сублимируется, образуя иней и твердый налет.

Обычно в атмосфере в том или ином количестве во взвешенном состоянии находятся аэрозоли – мельчайшие твердые и жидкие частички, на которых и происходит конденсация водяного пара. Эти частички называются ядрами конденсации. В чистом воздухе, лишенном всяких примесей, конденсация не происходит.

Ядрами конденсации над океанами обычно являются частички солей, которые попадают в воздух в больших количествах при испарении брызг морской воды в воздухе, а также частички распыления почвы и продукты горения.

Ядра конденсации очень малы: их размеры составляют десятые и сотые доли микрона; изредка встречаются и более крупные – свыше одного микрона. Вследствие своей малости они переносятся ветром на большие расстояния. Адсорбируя на своей поверхности молекулы водяного пара, капли чаще всего плавают в атмосфере в виде мельчайших капель раствора солей и кислот. При повышении относительной влажности они начинают расти, а при значениях относительной влажности около 100 % превращаются в капли облаков и туманов.

Число ядер конденсации в 1 куб. см воздуха у земной поверхности над океаном составляет несколько тысяч, над сушей – от десятков тысяч в сельской местности до сотен тысяч и миллионов в больших городах. С высотой число ядер быстро убывает. Однако облачные капли возникают не на всех, а только на наиболее крупных ядрах. В нижней части тропосферы число капель в облаках – несколько сотен на 1 куб. см. В верхней тропосфере содержание ядер конденсации мало́ – по одному на 1 куб. см. Столь же мало́ и число капель в облаках.