Oblodzenie statku, meteo, laborki, meteio, cw6


10. Oblodzenie statków

Zakres treści:

Literatura pomocnicza:

Aksiutin L. R., Obledenienie sudov. Sudostroenie, Leningrad, 1979.
Forecast techniques for ice accretion on different types of marine structures, including ships, platforms and coastal facilities. WMO Report No. 15, WMO/TD - No. 70, 1985.
Fett R.W., Englebretson R.E., Perryman D.C. Icing. [w:] Forecasters Handbook for the Bering Sea, Aleutian Islands and Gulf of Alaska (rozdz. 7). 1993.
Holec M., Tymański P., Podstawy meteorologii i nawigacji meteorologicznej. Wyd. Morskie Gdańsk, 1973, s: 409-418.
Lundqvist J. E., Udin I., Ice accretion on ships with special emphasis on Baltic conditions. SMHI Norrkoping, 1977.
Mariners Handbook. Hydrographer of the Navy, 1987, s: 129-130.
Mertins H.O., Icing on fishing vessels due to spray. Marine Observer, 1968, 38 (221).
Russell D., Severe Icing Aboard the Fishing Vessel Alaskan Leader in January 2006. Mariners Weather Log,  Vol. 50, No1,  April 2006.
Ryerson Ch., Gow A., 2000, Ship Superstructure Icing; Crystalline and Physical Properties. ERDC/CRREL TR-00-01.
Wise J.L.,  Comisky A.L., Superstructure icing in Alaskan waters. NOAA Special Raport PMEL, 1980

Umiejętności:

Ćwiczenie na ocenę:

Dokonaj interpretacji biuletynu pogodowego przy założeniu, że statek idzie kursem 000° i znajduje się na środku zaznaczonego w biuletynie akwenu prognostycznego. Określ przyczyny doprowadzające do zaistnienia oblodzenia i jego charakter (słodkowodne, słonowodne, mieszane). Podaj możliwe (według komunikatu) tempo przyrostu lodu (w cm/godzinę). Określ miejsca na statku, gdzie w zaistniałej sytuacji przede wszystim może tworzyć się lód (burty-pokłady-masztówki, dziób-rufa-prawa butra-lewa burta). Podaj, w której części analizowanego akwenu prognostycznego (północnej, południowej, wschodniej, zachodniej) tempo przyrostu lodu na statku może być największe - uzasadnij dlaczego. Wyjaśnij czy możliwość obladzania statku występować będzie przez cały okres ważności analizowanej prognozy, czy tylko w pewnym jego fragmencie (jakim).

Obladzanie statków

Wiadomości wstępne

 Obladzanie statku (proces), oblodzenie statku (rezultat procesu). Pod tym określeniem rozumie się namarzanie lodu na nadwodnych częściach statku - burtach, pokładach, nadbudówkach, urządzeniach pokładowych, takielunku i ładunku pokładowym (jeśli taki znajduje się na statku). Gromadzący się na statku lód stanowi jego dodatkowe obciążenie, podnosi środek ciężkości i zmienia wysokość metacentryczną. Zmniejsza się zapas pływalności i pogarszają warunki stateczności. Należy zdawać sobie sprawę, że namarzający lód może całkowicie ograniczyć możliwość korzystania ze sprzętu ratunkowego, w skrajnych przypadkach uniemożliwić załodze wyjście z wnętrza statku.
     Obladzanie było przyczyną licznych awarii i katastrof morskich połączonych z całkowitą utratą statków i śmiercią ich załóg. Szczególnie dużo przypadków całkowitej utraty statków odnotowano na Północnym Atlantyku, Morzu Północnym i Norweskim oraz Bałtyku w okresie od końca lat pięćdziesiątych do roku 1970, kiedy to zimy na tych akwenach były znacznie ostrzejsze, niż to obserwuje się od przełomu lat osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych do chwili obecnej.

Wpływ warunków hydrometorologicznych

     Występujące oblodzenie dzieli się na dwa rodzaje - oblodzenie słodkowodne, tworzące się z namarzającej wody słodkiej i oblodzenie słonowodne, powstające z zamarzających na powierzchni statku bryzgów wody morskiej. Statystyki obladzania wskazują, że znacznie częściej występuje oblodzenie słonowodne, stanowi ono około 85% wszystkich notowanych przypadków oblodzenia. Pozostałe przypadki to oblodzenie słodkowodne i oblodzenie mieszane (tworzące się zarówno z wody słonej, jak i słodkiej).
     Dla wystąpienia oblodzenia muszą wystąpić określone warunki meteorologiczne i hydrometeorologiczne.

     Obladzanie słodkowodne tworzy się najczęściej w dwu sytuacjach - gdy w czasie ujemnej temperatury powietrza wypada przechłodzony opad ciekły (krople opadu są ciekłe, mimo, że ich temperatura jest niższa od zera stopni) oraz w czasie występowana mgły w ujemnych temperaturach.
     Mgłę tworzy zawiesina bardzo drobnych, mikroskopijnych kropelek wody. Tak małe kropelki wody, z przyczyn fizycznych, których nie będziemy tu wyjaśniać, zamarzają dopiero w temperaturze około -30 ÷ -35°C.

Krople wody przechłodzonej, niezależnie od ich wielkości, wykazują tą właściwość, że zamarzają natychmiast, po doznaniu wstrząsu mechanicznego. Ich uderzenie (zetknięcie się) w statek powoduje natychmiastowe przymarznięcie do powierzchni. Nagromadzenie się przymarzających kropel tworzy skorupę lodową, mogącą utrzymywać się zarówno na powierzchniach poziomych, jak i pionowych.

Wystąpienie opadu przechłodzonego może nastąpić zarówno w temperaturze powietrza wyższej, jak i niższej od zera. Pod względem genezy zjawisko namarzania kropel przechłodzonego opadu nie różni się niczym od występującej na lądzie gołoledzi.
    

Na morzu, dysponując przeciętną informacją hydrometeorologiczną (komunikaty, mapy faksymilowe), praktycznie nie jesteśmy w stanie samodzielnie prognozować wystąpienia przechłodzonego opadu. Z tego względu wystąpienie takiej sytuacji zaskakuje załogę.
     Jeśli wystąpi opad przechłodzony w warunkach, gdy temperatura powietrza i wody morskiej jest dodatnia, nie stwarza to większych problemów - należy wówczas jednak pamiętać o niebezpieczeństwie związanym z poruszaniem się po bardzo śliskim statku (trapy, pokłady...), co może być przyczyną poważnych urazów (wypadków). W takich sytuacjach, ponieważ kadłub i nadbudowki mają znaczny zasób ciepła, lód dość szybko się topi i odpada z powierzchni pionowych.
     Sytuacja znacznie się komplikuje, gdy opad taki wystąpi krótko przed zbliżającym się aktywnym frontem chłodnym, za którym możemy spodziewać się znacznego spadku temperatury powietrza i wzrostu siły wiatru. Lód może wtedy utrzymać się długo, ze względu na szybkie wychłodzenie statku. Z tego względu należy, w miarę możliwości jak najszybciej, wysypać piaskiem przejścia, nakazać odbicie lodu ze środków ratunkowych (mechanizmy zrzutowe szalup, tratw), oraz wszystkich tych urządzeń pokładowych, których pełna sprawność jest wymagana w danym momencie. Należy pamiętać o utrzymaniu w drożności wyjść z wnętrza statku na zewnątrz !

Oblodzenie z przechłodzonej mgły tworzy się zazwyczaj w warunkach występowania tak zwanego dymienia morza. Jest to mgła z wyparowania, która tworzy się w warunkach napływu znacznie chłodniejszego powietrza nad wodę, różnica temperatury wody i powietrza wynosi wtedy  zazwyczaj od 8 do 12 deg (np. temperatura wody -1°C, powietrza -10°C), zależy to również i od wilgotności (temperatury punktu rosy) napływającego zimnego powietrza. Im większa różnica temperatury powietrza i wody, tym bardziej intensywne jest dymienie morza, może ono wystąpić również w warunkach, gdy temperatura wody jest dodatnia (np. +2°C). Jednak gdy temperatura wody wynosi powyżej 4-5°C, przywodna warstwa powietrza nagrzewa się tak szybko, że krople mgły nie są w warstwie pierwszych kilkunastu metrów nad wodą przechłodzone.
     Statek poruszający się w strefie występującego dymienia morza "nabija" na siebie mikrokrople mgły, które namarzają intensywnie na nawietrznych częściach statku. Typowe jest wtedy tworzenie się skorupy lodowej na nawietrznych częściach masztów, forszocie, etc. Oblodzenie powierzchni poziomych jest mniejsze.
     Wystąpienie dymienia morza można prognozować samodzielnie, dysponując komunikatami i mapami. Każda sytuacja, w której przy niskiej temperaturze wody (od +2° do temperatury zamarzania wody, zazwyczaj około -1.8°C) wystąpi napływ powietrza chłodniejszego od wody o około 10 i więcej stopni, zmusza do przyjęcia, że może wystąpić dymienie morza i związane z nim oblodzenie statku. Należy pamiętać, że dymienie morza, w odróżnieniu od np. mgieł adwekcyjnych, wystąpić może nawet przy dużych prędkościach wiatru.
     Dymienie morza i związane z nim oblodzenie statku jest prawdopodobne w ciągu całego roku w wysokich szerokościach geograficznych (np. przy wybrzeżach Antarktydy, w Arktyce). W niższych szerokościach geograficznych występuje z reguły w okresie zimowym, na niektórych akwenach już jesienią (Morze Labrador, Zatoka Świętego Wawrzyńca). Dymienie morza wystąpić może również na Bałtyku, w Cieśninach Duńskich, Morzu Północnym) w okresie zimowym, choć w czasie przeciętnych pod względem ostrości zim nie jest tu zbyt częste.

 Oblodzenie słonowodne powstaje z zamarzających bryzgów wody morskiej, również wody dostającej się na pokład. Jeśli pominąć w tym miejscu wpływ samego statku na tworzenie się bryzgów, uzależnione jest ono od współwystępowania trzech warunków:

     Trzeba zauważyć, że samo występowanie niskich temperatur powietrza, bez odpowiednio silnego wiatru, nie doprowadzi do wystąpienia obladzania słonowodnego, podobnie jak wystąpienie odpowiednio silnego wiatru, bez jednoczesnego wystąpienia niskich temperatur powietrza, również nie doprowadzi do wystąpienia oblodzenia. Progiem występowania zjawiska oblodzenia jest spadek temperatury powietrza poniżej -2° i wystąpienie prędkości wiatru powyżej 13-15 m / s. Przy niższej prędkości wiatru nie dochodzi do rozwoju na tyle intensywnego falowania i załamywania się fal, aby bryzgi były w liczącej się ilości porywane w powietrze. Rola temperatury wody jest pasywna, wywiera ona wpływ na tempo (szybkość, intensywność) obladzania, sama nie stwarzając, lub wykluczając, możliwości wystąpienia oblodzenia statku. Oblodzenie może występować nawet przy relatywnie wysokiej temperaturze wody morskiej. Wielokrotnie stwierdzono występowanie nawet dość intensywnego obladzania przy temperaturze wody około +6 ÷ +7°C.

Na działanie czynników hydro-meteorologicznych, czysto przyrodniczej natury, w kształtowaniu wielkości oblodzenia statku, nakładają się także czynniki natury technicznej. Są nimi kurs i prędkość statku w stosunku do wiatru i fali, wpływające na proces dodatkowego tworzenia bryzgów, które następnie mogą trafiać na statek i tam zamarzać, stan załadowania, określający w części charakter kołysań (przegłębienia), czy wreszcie cechy indywidualne statku. Do tych ostatnich należy np. kształt kadłuba, mający wpływ na to czy statek chodzi "sucho", czy też ulega częstemu zabryzgiwaniu (niezależnie od tego czy występuje, czy też nie, oblodzenie), ilość, rozmieszczenie i układ przestrzenny urządzeń pokładowych, relingów, takielunku..., na których może dodatkowo osadzać się lód. Zbiór czynników technicznych może, w odpowiednich warunkach hydrometeorologicznych, wywierać duży wpływ na kształtowanie się intensywności przyrostu masy lodu namarzającego na statku w danej kategorii intensywności oblodzenia.

Wpływ oblodzenia na statek

     Ilość przenoszonej przez wiatr wody w powietrzu (bryzgów, piany, pyłu wodnego) jest największa blisko powierzchni wody, wraz ze wzrostem wysokości stopniowo (wykładniczo) maleje. Tak więc im niżej powierzchni morza, tym większa ilość wody, która może powodować oblodzenie statku. Im większa prędkość wiatru, tym wyżej sięga strefa dużego nasycenia wodą powietrza. Z tego względu oblodzenie będzie szczególnie silnie oddziaływało na statki małe, o niskiej wolnej burcie, całe znajdujące się w strefie intensywnego przenoszenia wody przez wiatr. Dla statków małych intensywne obladzanie zacznie się przy niższej prękości wiatru, niż dla statków dużych, o wysokich burtach. W momencie, gdy w trakcie silnego wiatru tworzy się oblodzenie, na dużym statku mogą być obladzane głównie burty, te, przy silnym falowaniu omywane będą przez fale, które niszczą nawarstwający się lód. Na małym statku, w tych samych warunkach oblodzenie będzie już mogło tworzyć się na nadbudówkach i takielunku, a więc znacznie wyżej jego środka ciężkości.  Mały statek, to mniejsza wyporność i mniejszy zapas pływalności. Z tego względu obladzanie jest szczególnie niebezpieczne dla statków małych i statków o niskiej wolnej burcie.

     W zależności od kursu statku w stosunku do wiatru i fali oraz jego prędkości, oblodzenie może być symetryczne lub asymetryczne.
     W przypadku, gdy kurs statku jest kursem pod falę i wiatr, większa ilość lodu namarza na dziobowych partiach statku. Dodatkowe obciążenie części dziobowej powoduje stopniowe narastanie slemmingu (jeśli fala jest odpowiednio wysoka i stroma lub/i prędkość statku duża), wzrost zabryzgiwania statku i dalsze zwiększanie obladzania. Nadmierny wzrost obciążenia przedniej części statku powoduje trym na dziób pogarszający zdolności manewrowe, w skrajnych przypadkach połączone ze znacznym zmniejszeniem sprawności układu napędowego (małe zanurzenie śruby lub okresowe wyskakiwanie jej piór nad wodę). Narastający trym na dziób pogarsza zdolność wchodzenia statku na falę, statek jest coraz częściej zalewany.

Przy bocznym wietrze, oblodzenie jest zawsze bardziej intensywne po stronie nawietrznej kadłuba i nadbudówek. Powoduje to powstawanie statycznego przechyłu bocznego, wraz z dalszymi konsekwencjami dla stateczności i zdolności manewrowych statku. W przypadku statków o dużej wyporności i wysokich burtach, przechył ten jest niewielki, w przypadku jednostek niewielkich i małych może dość szybko osiągnąć niebezpieczne rozmiary. Jak oceniają eksperci, większość zatonięć na skutek oblodzenia związana była z asymetrycznym narastaniem lodu, zwiększeniem przechyłu ponad dopuszczalne granice i utratą stateczności.

Przy wietrze i fali rufowej najsilniejszemu oblodzeniu podlega część rufowa, co powoduje (może powodować) stopniowe narastanie przegłębienia rufy. Według ocen, przy wietrze rufowym tempo oblodzenia jest najmniejsze, zależy ono jednak w dużej mierze od cech konstrukcyjnych statku. Jednak w sytuacji, gdy statek porusza się z falą, występują momenty (gdy statek znajduje się na grzbiecie fali) przejściowego obniżenia stateczności. W tych sytuacjach, nawet stosunkowo niewielkie oblodzenie na wyżej położonych częściach statku może doprowadzić do całkowitej utraty stateczności1.
     Oblodzenie zachodzić może również w sytuacji, gdy statek znajduje się w dryfie. Występujące wtedy oblodzenie zależy od ustawienia diametralnej statku w stosunku do wiatru i fali. W momencie występowania fali rozkołysu, przy niższych prędkościach wiatru oblodzenie jest na ogół niewielkie, chyba, że statek tak porusza się się względem fali (kurs, prędkość), że sam generuje bryzgi, które trafiają następnie na statek.
     Oblodzenie jest niebezpieczne nawet dla większych statków, jeśli mają one ładunek pokładowy,szczególnie zagrożenia przy oblodzeniu mogą wystąpić na drewnowcach z ładunkiem pokładowym. Narastający lód cementuje ze sobą poszczególne belki, wypełnia wszystkie wolne przestrzenie między nimi, w dolnych partiach ładunek przymarza do pokładów / pokryw lukowych. Zrzucenie ładunku w morzu, w momencie gdy narasta przechył może być utrudnione, problemy powstają również w momencie wyładunku, jeśli oblodzony statek wchodzi do portu przeznaczenia. 2

Prognoza oblodzenia. Diagramy do szacowania wielkości oblodzenia

     Często zdarza się sytuacja, że znana jest prognozowana prędkość wiatru i temperatura powietrza oraz temperatura wody morskiej (z samodzielnej analizy mapy synoptycznej lub/i komunikatu przekazanego otwartym tekstem i pomiaru temperatury wody zaburtowej). Z wartości tych elementów można łatwo wywnioskować, że wystąpi oblodzenie. Interesującą, i mającą żywotne znaczenie dla prowadzenia statku sprawą jest znajomość również intensywności występującego w tej sytuacji oblodzenia.
     Intensywność oblodzenia, wyrażaną jako grubość narastającej w jednostce czasu warstwy lodu można stosunkowo łatwo samodzielnie oszacować samemu, posługując się odpowiednimi nomogramami (diagramami).
     Podstawowym i powszechnie dostępnym jest zestaw nomogramów do szacowania intensywności oblodzenia znajdujący się w Mariner's Handbook (HO; NP 100), stanowiący rozwinięcie diagramów Mertinsa z lat 60'. Zestaw ten składa się z czterech nomogramów, z których każdy jest odpowiedni dla określonej temperatury wody morskiej (patrz ryc. poniżej). Występujące oblodzenie podzielone jest na trzy kategorie intensywności:

Nomogramy te należy stosować dla statków o pojemności do 1000 t, idących z pełną prędkością pod wiatr i falę. Przy wszystkich innych kursach w stosunku do wiaru i fali i przy poruszaniu się z mniejszą prędkością oblodzenie będzie mniej intensywne.

0x01 graphic

Zestaw nomogramów do szacowania intensywności obladzania statków zamieszczony w Mariner's Handbook

Posługiwanie się tymi nomogramami jest proste:
1. Wybiera się diagram (nomogram) właściwy dla obserwowanej temperatury wody.
2. Odnajduje się na właściwej osi temperaturę powietrza (w °C [lewa oś y] lub w °F [prawa oś y] i przesuwa się (poziomo; w prawo, lub lewo, zależnie od przyjętej skali termometrycznej) tak długo, aż przetnie się z linią wyznaczającą prędkość wiatru (oznaczonej w m/s - górna oś x lub węzłach - dolna oś x) .
Punkt przecięcia się linii temperatury powietrza i prędkości wiatru wyznacza punkt odpowiadający intensywności obladzania.

Przykład:
Zmierzona temperatura wody zaburtowej jest równa -0.3°C, spodziewany jest wiatr o prędkości 15 m/s, temperatura powietrza wynosi - 6°C. Jakiej intensywności obladzania należy się spodziewać? Najbliższy zmierzonej temperaturze wody jest nomogram 1 (lewy górny). Na nomogramie odszukujemy temperaturę -6°C (skala po lewej). "Jedziemy po linii -6° w prawo, znajdujemy przecięcie z prędkością wiatru 15 m/s (skala górna). Punkt znajduje się w polu "Moderate" (umiarkowane), w przybliżeniu w połowie odległości między krzywą oddzielającą pole "Light" (słabe, lekkie) a pole "Heavy" (mocne). Tak więc w opisanych warunkach należy spodziewać się oblodzenia umiarkowanego, o natężeniu mieszczącym się w przedziale od 7 do 20 mm/godzinę. Interpolując wartości (prostopadle do krzywych), można ocenić, że oblodzenie będzie przypuszczalnie mogło osiągnąć wartość około 13-14 mm na godzinę.

    Nomogram z Mariner's Handbook, choć bardzo prosty, ma swoje wady. Wyróżnia się w nim tylko trzy kategorie obladzania. Jeśli nie wystąpi przypadek obladzania umiarkowanego, brak jest podstaw do bardziej ścisłego sprecyzowania tempa oblodzenia. Przykładowo, jeśli wynik kalkulacji będzie się mieścił w polu "Heavy", wiadomo jedynie, że oblodzenie będzie przyrastało szybciej niż 20 mm na godzinę. Można co prawda wnioskować, że im dalej od krzywej "Heavy", tym oblodzenie będzie bardziej intensywne, ale jakie będzie tempo przyrostu lodu nie można nic powiedzieć

     Innym, dającym znacznie szersze możliwości oceny intensywności oblodzenia jest nomogram opracowany wspólnie przez kanadyjską i amerykańską służbę hydro-meteorologiczną w latach osiemdziesiątych, na podstawie analizy przebiegów procesów występującego oblodzenia statków na Morzu Beringa, Zatoce Alaska, Morzu Labrador, Zatoce Świętego Wawrzyńca, Cieśninie Davisa i wodach Arktyki Kandyjskiej oraz komputerowych symulacji procesów. Nomogram ten jest urzędowo zalecany do oceny wielkości oblodzenia na wodach wschodniej części Morza Beringa i Zatoce Alaska, choć pomiają go wydawnictwa podręczne (typu Mariner's Handbook) i podręczniki.

0x01 graphic

Nomogram do "urzędowego" szacowania tempa obladzania statków na Zatoce Alaska i wschodniej części Morza Beringa, zalecany do użytku również na wodach kanadyjskich.

Posługiwanie się tym nomogramem jest bardzo proste. W górnej ("kwadratowej") części nomogramu odnajduje się punkt, odpowiadający przecięciu się temperatury powietrza (osie y; po prawej temperatura w °C, po lewej - w °F) z prędkością wiatru (osie x; górna skala w węzłach, dolna w m/s). Z tego punktu prowadzi się prostą, równolegle, uwzględniając "rozchodzenie się" promieni, do dolnej, tworzącej łuk, części nomogramu, na którym oznaczone są temperatury wody. W punkcie stanowiącym przecięcie prowadzonej prostej z łukiem danej temperatury wody, odczytuje się kategorię intensywności obladzania i wielkość obladzania (grubość warstwy lodu, jaka przyrasta w ciągu trzech godzin). Nomogram ten wyróżnia 5 kategorii intensywności obladzania:

Przykładowo, niech przy wietrze 21 m/s występuje temperatura powietrza -6°C a temperatura wody niech wynosi +3°C. Odnajdujemy punkt na skrzyżowaniu wartości 21 m/s i -6°C (przez punkt ten przechodzi prosta); "jedziemy" tą prostą w dół, do łuku oznaczonego jako +3°C (38°F) i konstaujemy, że znajdujemy się w polu oznaczonym "Moderate" (umiarkowane). Możemy interpolować między izoliniami 0.25'' a 0.50'' (wyłącznie prostopadle do izolinii wyznaczających granice intensywności obladzania); z interpolacji można oszacować tempo obladzania na około 0.40-0.45''/3 godziny (czyli 10.1 - 11.3 mm / 3 godziny. Przyjmując gęstość lodu jako 0.9 g/cm^3, otrzymujemy przyrost masy od 9 do 10 kg/m^2 w ciągu trzech godzin. Zauważmy, że w takich samych warunkach (wiatru i temperatury powietrza), gdyby woda miała temperaturę 0°C, obladzanie przeszłoby już do kategorii "silne" a przyrost masy lodu na m^2 w ciągu trzech godzin wyniósłby już około 15.9 kg / m^2.

W literaturze rosyjskiej z lat 70' spotkać można bardzo rozbudowane nomogramy (np. nomogram Kačurina) do oceny obladzania, trzeba jednak zauważyć, że nie mają one zastosowania uniwersalnego - sporządzone zostały dla konkretnego typu statku (SRT - srednij rybolovnoj trauler).

    Oprócz nomogramów do szacowania intensywności obladzania istnieją specjalne programy komputerowe, pozwalające z dużą dokładnością oszacować tempo przyrostu lodu na statku, po wprowadzeniu takich samych danych wejściowych (tp, tw, Vw). Zainteresowani mogą skorzystać z jednej z wersji takiego programu, wykorzystywanego przez Marynarkę USA (US Navy) pracującej w sieci pod adresem: http://www.oc.nps.navy.mil/~bird/web101/fortran/icing.html
 

Akweny, na których może występować obladzanie statkow 

    Obladzanie statków występuje na bardzo wielu akwenach i wykazuje silną zmienność z roku na rok (międzyroczną). Ponieważ zespół czynników powodujących oblodzenie wymaga współwystępowania silnego wiatru i jednocześnie temperatury powietrza niższej od -2°C, występowanie oblodzenia jest zawsze uwarunkowane przez wystąpienie określonej sytuacji synoptycznej. Sytuacja taka sprowadza się do wystąpienia intensywnej adwekcji chłodnego powietrza.
    W szerokościach umiarkowanych obu półkul oblodzenie występować może w okresie zimy, przy czym bardziej prawdopodobne jest wystąpienie oblodzenia w okresie początku i pierwszej połowie zimy, niż w drugiej połowie zimy. Przyczyną tego jest to, że późną jesienią i w pierwszej połowie zimy woda ma wyższą temperaturę niż w drugiej połowie zimy. W takiej sytuacji współczynnik tarcia powietrza o powierzchnię morza jest mniejszy i taki sam gradient baryczny powoduje wystąpienie wiatru o większej prędkości (między innymi z tej przyczyny częstość występowania wiatrów osiągających siłę 6°B i wyższą jest największa właśnie w okresie jesiennym i w pierwszej połowie zimy). W miarę przemieszczania się w wyższe szerokości geograficzne okres występowania oblodzenia może wystąpić wcześniej i skończyć się później.
    W wysokich i bardzo wysokich szerokościach geograficznych praktycznie z oblodzeniem statków spotyka się w okresie letnim i na przełomie lata i jesieni, kiedy pokrywa lodów morskich jest silnie zredukowana i pojawiają się tam obszary czystej wody, z której wiatr może porywać pył wodny. Przy wystąpieniu bardzo silnych wiatrów, którym towarzyszą niskie temperatury powietrza, nawet statek płynący w kanałach wśród lodów może podlegać silnemu oblodzeniu. Występująca w okresie zimowym w Arktyce i Antarktyce zwarta pokrywa lodów morskich uniemożliwia rozwój falowania i / lub porywania bryzgów i pyłu wodnego z powierzchni morza. Ta sama zwarta pokrywa lodowa zazwyczaj uniemożliwia żeglugę, przyczyniając się do wystąpienia sezonowości nawigacyjnej. Z tego względu, dla praktyki nawigacyjnej występowanie oblodzenia w okresie zimy na wodach w bardzo wysokich szerokościach geograficznych nie odgrywa istotniejszej roli.
    Na wodach, na których uprawia się żeglugę całoroczną oblodzenie może wystąpić w okresie zimowym na akwenach:

Mórz Oceanu Spokojnego:

Występowaniu silnego oblodzenia na Morzu Żółtym, W i N części Morza Japońskiego i Morzu Ochockim sprzyja wypływ bardzo silnie wychłodzonego powietrza polarno-kontynentalnego z nad NE i E Syberii. Powietrze to ma bardzo niską temperaturę - przeciętnie od -12, -15°C do -25, -30°C. Wypływając nad niezamarznięte części tych mórz w tylnych częściach głębokich niżów, powoduje gwałtowne spadki temperatury nawet nad otwartymi wodami. Nad Morze Beringa i Zatokę Alaska przemieszczające się układy niżowe, w ich tylnych częściach wynoszone jest powietrze Arktyczno-kontynentalne, formujące się nad zamarzniętymi akwenami mórz Północnego Oceanu Lowoatego (z nad Morza Czukockiego, Beauforta, czy nawet z wnętrza Arktyki). Występowanie oblodzenia związanego z występowaniem cyrkulacji antycyklonalnej jest na tych akwenach bardzo rzadko spotykane i nie przekracza kilkunastu procent wszystkich obserwowanych przypadków.
    Ze szczególnie intensywnym oblodzeniem spotkać się można na Zatoce Alaska, Morzu Beringa i w północno-zachodniej części Morza Japońskiego.

Mórz Oceanu Atlantyckiego:

Oblodzenie statków na Morzu Bałtyckim występuje niemal corocznie na wodach Zatoki Botnickiej i Zatoki Fińskiej, tam przeciętne warunki termiczne zimy powodują takie spadki temperatury powietrza, że występowanie procesów obladzania rozpoczyna się przeciętnie w trzeciej dekadzie listopada, największe prawdopodobieństwo wystąpienia obladzania występuje w grudniu i styczniu. Jedynie w przypadku wystąpienia zim wyjątkowo łagodnych prawdopodobieństwo wystąpienia oblodzenia jest zredukowane do 1-4 dni w okresie całej zimy. Na Bałtyku Środkowym obladzanie statków występuje w warunkach przeciętnej zimy, wtedy odnotowuje się do 9 dni z potencjalnie występującymi warunkami, mogącymi doprowadzić do wystąpienia obladzania. W czasie wystąpienia surowych zim nad Bałtykiem prawdopodobieństwo wystąpienia obladzania wzrasta do 10 dni nad południową częścią Bałtyku Środkowego do 17 dni nad północą częścią tego akwenu. Bałtyk Południowy jest mniej narażony na występowanie obladzania. W czasie łagodnych zim obladzanie praktycznie tam nie występuje (do 1-2 przypadków w sezonie). W czasie zim przeciętnych odnotowuje się na Bałtyku Południowym od 4 do 8 przypadków, w których może wystąpić oblodzenie.
Z większą częstością występowania oblodzenia na Bałtyku Południowym spotyka się w czasie występowania zim surowych i bardzo surowych. Jednak częstość występowania oblodzenia na Bałtyku Południowym i w Cieśninach Duńskich w czasie zim surowych i bardzo surowych jest bardzo silnie uzależniona od typu procesów synoptycznych rozwijających się w czasie danej zimy. Można wyróżnić tu trzy typy sytuacji synoptycznych, prowadzących najczęściej do występowania procesów obladzania:

a. quasi-stacjonarny układ wysokiego ciśnienia z centrum leżącym na szerokości około 50°N lokuje się nad kontynentem, nad Morzem Noweskim przemieszczają się głębokie układy niżowe. Bałtyk Południowy dostaje się w strumień powietrza polarno-kontynentalnego napływającego z E do SE. Następuje silny spadek temperatury powietrza i jednocześnie występują silne wiatry (duży gradient baryczny),

b. tworzy się głęboki niż nad Morzem Norweskim o silnie rozbudowanej południkowo osi, wolno lub bardzo wolno przemieszczający się na wschód, którego południowe peryferie sięgąją Bałtyku - północnej Polski. Jednocześnie nad Północnym Atlantykiem rozbudowuje się wyż ciągnący się od od Grenladii przez Islandię po Wyspy Brytyjskie i Morze Północne. Powietrze Arktyczne z dużą prędkością spływające w strefie silnego gradientu po wschodniej peryferii wyżu / zachodniej peryferii niżu napływa nad Bałtyk z NW do NNW. Silnemu obniżeniu temperatury powietrza towarzyszą z reguły silne wiatry. 3  Ta sama sytuacja baryczna powoduje występowanie warunków do silnego oblodzenia statków na wodach między Islandią a Szkocją, Morzem Norweskim a nawet na północnych i środkowych częściach Morza Północnego.

c. Występuje silnie rozbudowany układ wysokiego ciśnienia z głównym lub drugorzędnym centrum nad wschodnią częścią Półwyspu Skandynawskiego (Finlandia, Półwysep Kola). Jeśli na jego SW peryferiach wytworzy się okresowo silniejszy gradient baryczny dochodzi do powstania silniejszych wiatów i zaistnieją warunki do powstania oblodzenia.
    Wystąpienie nawet bardzo surowych zim, związanych z utworzeniem się wyżu quasi-stacjonarnego nad Bałtykiem i Półwyspem Skandynawskim, jeśli nie towarzyszy temu wzrost gradientów barycznych nad Bałtykiem, nie prowadzi do wystąpienia częstszych przypadków oblodzenia ze względu na małe i bardzo małe prędkości wiatru. Zachodzi wtedy intensywny proces rozwoju lodów morskich, jednak sytuacje tworzenia się potencjalnych warunków występowania oblodzenia są stosunkowo rzadkie. W takiej sytuacji synoptycznej często jednak dochodzi do wystąpienia procesów obladzania na Bałtyku Zachodnim oraz w Cieśninach Duńskich - niże wędrujące na NE i N po zachodniej krawędzi Wyżu Skandynawskiego powodują powstanie silnych wiatrów nad tymi akwenami. Jednocześnie niewielkie głębokości powodują, że zasób ciepła zakumulowanego w wodach jest niewielki i temperatura wody szybko staje się relatywnie niska, co sprzyją wystąpieniu intensywnego obladzania.

Występowanie oblodzenia na Bałtyku Południowym i w Cieśninach Duńskich związane jest
Innych akwenach:

Wystąpienie oblodzenia na tych akwenach związane jest z adwekcjami silnie wychłodzonego zimowego powietrza polarno-kontynentalnego przy cyrkulacji wschodniej i północnej do północno-wschodniej. Temperatura powietrza może wtedy spadać do - 15, -30°C w strefie przybrzeżnej. Dzieje się tak zazwyczaj wtedy, gdy nad kontynentem rozwija się silny układ wyżowy, po którego peryferiach wypływają nad te akweny masy powietrza formujące się nad Zachodnią Syberią i Północnym Kazachstanem. Napływowi chłodnego powietrza sprzyja występowanie układów niżowych nad wschodnią częścią Morza Śródziemnego, lub częściej - występowania niżu tworzącego się lub istniejącego nad Morzem Czarnym. Przy takim ukształtowaniu się pola barycznego często dochodzi do powstania wiatru lokalnego (patrz "bora") na północnej części kukaskiego wybrzeża Morza Czarnego. W takich sytuacjach znane są przypadki bardzo silnego oblodzenia statków w strefie przybrzeżnej tego wybrzeża, na przykład w Zatoce Cemeskiej (Cemesskaya Bukhta) nad którą leży Noworossijsk czy nawet na redzie Odessy. Oblodzenie na morzach Azowskim i Czarnym nie występuje corocznie, odnotowuje się je jedynie w czasie wyjątkowo ostrych zim. Na Morzu Czarnym oblodzenie występuje wyłącznie w strefie przybrzeżnej, do kilkudziesięciu (20-30) Mm od brzegu, przy czym im bliżej brzegu, tym jest ono intensywniejsze.

Przeciwdziałanie oblodzeniu

    Środki ochrony statków od oblodzenia podzielić można na czynne (aktywne) i bierne (pasywne). Środki aktywne polegają na zastosowaniu szeregu działań mających na celu zmniejszenia oblodzenia na statkach a także zmniejszenia zagrożeń stwarzanych przez występujące oblodzenie. Sprowadzają się do zmian w konstrukcji statków, które ograniczyłyby możliwości akumulacji lodu na statkach (np. doboru odpowiednich kształtów dzobowej części statku, które minimalizowałoby zabryzgiwanie statku przez rozbijaną falę, likwidacji różnego rodzaju ażurowych konstrukcji typu relingów, trapów i schodni, ograniczenie powierzchni nadbudówek poprzez bardziej masywną (mniej rozczłonkowaną) ich powierzchnię, ograniczenie takielunku do rzeczywiście niezbędnych rozmiarów...). W tym samym kierunku idą zmiany konstrukcyjne, których celem jest ogólne polepszenie warunków statecznościowych statku.
    Wymienione działania aktywne, co jest oczywiste, nie mają i nie mogą mieć zastosowania w praktyce morskiej, w prowadzeniu konkretnego statku. W tym przypadku stosuje się aktywne środki techniczne, polegające na:

    W przypadku wystąpienia oblodzenia, które może stać się potencjalnie groźne (małe lub mniejsze statki), celowym jest przyjęcie takiej taktyki, która prowadzić będzie do spowolnienia (ograniczenia) tempa przyrostu masy lodu i / lub ograniczenia asymetryczności oblodzenia. Sprowadza się to do zmiany kursu lub prędkości i kursu statku w stosunku do wiatru i fali. Opisywane są w literaturze sytuacje, że statek chronił się pod osłonę brzegu (przy wietrze odbrzegowym), gdzie falowanie było mniejsze. Statki wielorybnicze w Antarktyce, operujące w pobliżu krawędzi lodów, przed oblodzeniem chroniły się wchodząc w strefę rozrzedzonego lodu w pobliżu skraju lodu (wytłumienie falowania przez lód, zmniejszenie powierzchni swobodnej wody, z której porywane były bryzgi i pył wodny), niekiedy kryły się pod osłoną większych gór lodowych.

    Usuwanie nagromadzonego na statku lodu przeprowadza się najprymitywniejszymi metodami - odkuwając lód i natychmiast usuwając go za burtę. Do odkuwania (odbijania) lodu używa się młotów, łomów, usuwa za burtę - szuflami (łopatami). Jeśli statek ma zapas sprężonego powietrza i narzędzia, znacznie wydajniejsze jest użycie narzędzi pneumatycznych niż ręcznych, jednak powstaje w takich przypadkach pjroblem dostania się do wyjść sprężonego powietrza i zaworów, które często są również zalodzone. Na statkach, na których można podawać parę na pokład, należy ją również wykorzystać. Udrażnianie odpływów (szpigaty, wytopienie łancuchów z kluzy) przeprowadzać należy za pomocą gorącej, stężonej solanki, jest to bardziej skuteczne niż kierowanie tam samej pary lub samego gorącego powietrza.
    Podejmowano liczne próby zabezieczania statków przed oblodzeniem za pomocą specjalnych powłok zmiejszających siłę przylegania lodu do statku (powłoki lakieru z teflonem, mocowanie folii polietylenowych, etc.). Jak dotychczas nie osiągnięto pozytywnych rezultatów. Przymarznięty lód wprawdzie odpadał, lecz razem z powłokami.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
falowanie wiatrowe, meteo, laborki, meteio, Falowanie
SZYFROWANE INFORMACJI O LODACH, meteo, laborki, meteio, cw3
klasy lodowe L1 L2 itd, meteo, laborki, meteio, cw4
Wpływ falowania i wiatru na statek, meteo, laborki, meteio, Falowanie
wszystko, meteo, laborki, meteio, Falowanie
Elipsa lodowa, meteo, laborki, meteio, cw3
GÓRY LODOWE, meteo, laborki, meteio, cw5
BAŁTYCKI klucz lodowy, meteo, laborki, meteio, cw4
pojecia, meteo, laborki, meteio, cw1
streszczenie, meteo, laborki, meteio, cw2
zadanie 5 - góry lodowe, meteo, laborki, meteio, cw5
Laborki -- Augustyniak, CW6, Temat: Pomiar czujnikiem indykcyjnym.
CW6, Transport i Logistyka (AM) 1 (semestr I), Fizyka, fiza laborki (rozwiązania), Cw 06
Sprawozd.ćw6, sgsp, Hydromechanika, hydromechanika, Laborki hydromechanika
pomiary cw6-poprawione, studia, bio, 2rok, pomiary i automatyka, laborki
lab ćw6, mechanika, BIEM- POMOCE, laborki z fizy

więcej podobnych podstron