Влияние повышения уровня моря на морские навигационные маршруты

Влияние повышения уровня моря на морские навигационные маршруты

Глобальный уровень моря поднялся примерно на 8-9 дюймов (21-24 см) с 1880 года, с темпами роста, ускоряющимися в последние десятилетия. Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) прогнозирует дальнейшее повышение на 1-2 фута (0,3-0,6 метра) к 2100 году при сценариях умеренных выбросов и потенциально выше, если нестабильность ледяного покрова ускорится (] МГЭИК AR6. Это, казалось бы, скромное изменение имеет глубокие последствия для морской навигации, области, построенной на точных измерениях глубины, стабильных береговых линиях и предсказуемых подводных особенностях. Восходящие воды перерисовывают морской ландшафт, вынуждая переоценивать навигационные карты, планирование маршрутов и портовую инфраструктуру во всем мире. Моряки, портовые власти и гидрографические офисы должны теперь бороться с динамичной средой, где вчерашняя безопасная глубина воды может стать сегодняшней опасностью заземления.

Как повышение уровня моря влияет на навигационные карты

Навигационные карты являются важным ориентиром для каждого судна, демонстрируя глубины, препятствия, средства навигации и прибрежную топографию. Эти диаграммы основаны на вертикальном дануме - обычно "карта данум", точка отсчета с низкой водой. По мере повышения среднего уровня моря, связь между данностью диаграммы и фактическими уровнями воды сдвигается. Районы, когда-то показанные как имеющие достаточный клиренс под килем, теперь могут быть маргинальными или опасными, особенно для глубоководных судов, таких как контейнеровозы, танкеры и навалочные перевозчики.

Графики Датум и вертикальные сдвиги Датум

График datum обычно устанавливается на локальный уровень низкой воды, такой как средний нижний низкий уровень воды (MLLW) в Соединенных Штатах. Когда уровень моря поднимается, фактический уровень воды в данный момент времени выше по отношению к намеченным глубинам, но сам датум не регулируется автоматически. Это означает, что намеченная глубина в точке может считываться 12 метров, но фактическая глубина воды может составлять 12,3 метра, если местный уровень моря поднялся на 0,3 метра. Хотя эта дополнительная глубина звучит полезно, проблема заключается в том, что датум фиксируется - когда карты обновляются, глубины повторно исследуются относительно нового датума, и датум может быть пересмотрен. Однако многие диаграммы остаются на основе более старых, предустановленных датумов, создавая несоответствия. Кроме того, мелкие районы, затонувшие корабли и другие опасности, которые были обследованы много лет назад, теперь могут быть ближе к поверхности относительно уровня воды, увеличивая риск.

Электронные навигационные карты (ENC) и растровые карты (RNC) могут обновляться чаще, но базовые данные обследования часто отстают. Международная гидрографическая организация (IHO) выпустила руководство по включению повышения уровня моря в стандарты картирования (] IHO Стандарты ), но реализация варьируется в зависимости от страны. Моряки должны оставаться бдительными и с перекрестной ссылкой на график глубин с прогнозами прилива и уровня воды в режиме реального времени, когда они доступны.

Частота повторных обследований и последствия затрат

Гидрографические съемки дороги и трудоемки. Традиционные корабельные многолучевые съемки могут стоить тысячи долларов за квадратный километр. С ускорением повышения уровня моря цикл устаревания данных диаграмм сокращается. Порты и гавани, которые ранее требовали повторных обследований каждые 10-20 лет, теперь могут нуждаться в них каждые 3-5 лет, чтобы фиксировать быстрые изменения. Это напрягает уже ограниченные бюджеты национальных гидрографических офисов. В таких регионах, как побережье Мексиканского залива США, где оседание соединений повышения уровня моря, точность диаграмм ухудшается еще быстрее. Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) приоритизировало повторное обследование районов с высоким трафиком, но обширные участки береговой линии остаются недостаточно намеченными.

Изменение прибрежных и подводных особенностей

Восходящие моря не просто равномерно повышают уровень воды. Они взаимодействуют с береговыми линиями, отложениями и экосистемами, вызывая сложные изменения. Размываются пляжи, мигрируют барьерные острова, сдвигаются приливные впуски и реформируются песчаные отмели. Подводные особенности, такие как рифы, отмели и каналы, изменяются за счет увеличения энергии волн и переноса осадков. Для навигации эти изменения могут сделать опасными ранее надежные маршруты.

Охота на каналы и гавани

Многие крупные судоходные каналы, такие как выход реки Миссисипи, вход реки Колумбия и подходы к порту Роттердама, требуют постоянного дноуглубления для поддержания глубины. Повышение уровня моря увеличивает объем воды, которым необходимо управлять, изменяя динамику осадков. В некоторых случаях повышение воды может уменьшить потребность в дноуглублении за счет увеличения естественной глубины, но чаще это усугубляет отмель, изменяя текущие модели и позволяя осадку накапливаться в новых местах. Канал, который был 15 метров глубиной в прошлом году, теперь может иметь площадь отмели только 12 метров глубиной. Пилоты и службы движения судов должны иметь информацию в реальном времени, чтобы избежать заземления.

Погружение рифов и реклассификация опасности

Коралловые рифы и скалистые обнажения служат естественными волнорезами и средой обитания, но они также представляют значительную опасность для судоходства. По мере повышения уровня моря рифы могут становиться более глубоко затопленными, потенциально снижая свою опасность, или же они могут покрываться сдвигающимися осадками. Однако многие рифы также испытывают отбеливание и деградацию, что может изменить их форму и положение. Разломы, которые когда-то были свободны от киля, могут стать опасными, если их положение сдвинется или если глубины воды изменятся вокруг них. Национальная служба океанов США ведет базу данных об обломках и препятствиях, но ее точность зависит от периодических обследований, которые могут не идти в ногу с изменениями.

Прибрежная эрозия и отступление шорлинов

Отступление береговой линии из-за воздействия эрозии на расположение стационарных средств навигации, таких как маяки, буи и маркеры дальности. Эти средства необходимы для безопасного входа в порты и для поддержания схем разделения движения. Если береговая линия отступает, буй может больше не отмечать правильный поворотный момент, или маяк может быть не в соответствии с выемкой канала. Перемещение средств является дорогостоящим и должно быть тщательно скоординировано с обновлениями диаграмм, чтобы избежать путаницы. Например, маяк мыса Хаттерас был перемещен внутри страны в 1999 году из-за эрозии, но такие мега-проекты редки и дороги.

Проблемы морской инфраструктуры

Порты, терминалы и гавани являются нервными центрами мировой торговли. Повышение уровня моря напрямую угрожает их эксплуатационной целостности за счет усиления наводнений, перенасыщения волнами и ускоренной коррозии. Даже если порт не затоплен, более высокие уровни воды могут уменьшить клиренс под мостами, ударить причальные линии и потребовать изменения оборудования для обработки грузов.

Глубина Берта и грузовые операции

Корабли становятся больше, и многие новые контейнеровозы имеют осадки, превышающие 16 метров. Порты, которые могут разместить этих гигантов сегодня, могут найти свои причалы слишком мелкими в будущем, если они не углубят их. Однако дноуглубительные более глубокие причалы дороги и могут быть ограничены фундаментом, экологическими нормами или стоимостью. Некоторым портам, возможно, придется ограничить размер судов, которые они могут принять, отвлекая трафик на более глубокие порты. Порт Саванна, например, завершил крупный проект углубления в 2022 году частично в ожидании повышения уровня моря. Без таких адаптаций повышение на 0,5 метра может исключить 10-20% мирового контейнерного флота из определенных портов.

Наводнение терминальной инфраструктуры

Низко расположенные портовые терминалы, контейнерные дворы и хранилища уязвимы для штормового нагона и даже приливного наводнения (наводнение неприятностей). Более высокий уровень моря означает, что данный штормовой нагон достигнет более высокого уровня и проникнет дальше внутрь. Это нарушает обработку грузов, повреждает электрические системы и может останавливать операции в течение нескольких дней. Порт Нью-Йорка и Нью-Джерси испытал значительные сбои во время шторма Сэнди (2012), и повышение уровня моря сделало такие события более вероятными. Порты инвестируют в причальные стены, барьеры наводнения и возвышенные районы терминалов, но такие модернизация дороги и требуют тщательного планирования.

Экономические и эксплуатационные последствия для морской промышленности

Последствия повышения уровня моря для судоходства выходят далеко за рамки таблицы графиков. Судоходные компании, страховщики и поставщики логистических услуг сталкиваются с ростом затрат, неопределенностью планирования и повышенным риском. Эти последствия уже оцениваются в цепочках поставок.

Увеличение затрат на дреджирование и инфраструктуру

Поддержание судоходных глубин — это непрерывные расходы. Инженерный корпус армии США тратит на дноуглубительные работы более 1 миллиарда долларов в год. Повышение уровня моря может увеличить частоту и объем дноуглубительных работ, необходимых для поддержания существующих каналов. Портовым властям также может потребоваться инвестировать в динамические системы клиренса под килем, которые корректируют допустимый проект на основе измерений прилива, набухания и приседания судов. Такие системы снижают риск, но требуют капитальных инвестиций и обучения.

Эффективность маршрута и расход топлива

Маршрутизация во избежание мелководья или использование более глубоких альтернатив может увеличить расстояния плавания и расход топлива. В ограниченных водах, таких как Малаккский пролив, где глубина дна уже ограничивает проект для крупных танкеров, даже на несколько сантиметров меньший клиренс может заставить суда сократить груз или ждать более высоких приливов. Это снижает эффективность и увеличивает выбросы. ИМО отметила, что при повышении уровня моря некоторые маршруты могут стать сезонными или потребовать системы конвоев, аналогичные тем, которые находятся в ледяных районах.

Вопросы страхования и ответственности

Морские страховщики внимательно следят за тенденциями повышения уровня моря. Могут повыситься премии для судов, торгующих в мелководных или плохо нанесенных на карту водах. Если заземление происходит из-за устаревшей диаграммы, которая не учитывала повышение уровня моря, ответственность может быть разделена между судовладельцем, гидрографическим бюро и производителем диаграмм. Правовой ландшафт развивается; некоторые суды уже рассмотрели, является ли неспособность государства обновить диаграммы небрежностью. Более четкие рамки ответственности необходимы для защиты всех заинтересованных сторон.

Стратегии адаптации и технологии

Хотя повышение уровня моря является серьезной проблемой, морская промышленность разрабатывает и внедряет широкий набор стратегий адаптации, которые варьируются от технологических решений до политических реформ и международного сотрудничества.

Мониторинг и прогнозирование уровня воды в реальном времени

Интернет-измерители приливов, спутниковая альтиметрия и гидродинамические модели теперь обеспечивают данные уровня воды в режиме реального времени. Такие системы, как CO-OPS NOAA (Центр эксплуатационных океанографических продуктов и услуг), обеспечивают прогнозы уровня воды до 8 недель вперед. Интегрируя эти данные с навигационными системами, моряки могут принимать обоснованные решения о клиренсе под килем, используя более высокую воду при весенних приливах для транзита мелководных районов. Некоторые порты требуют судов глубокого водоизмещения для использования таких систем динамического клиренса.

Динамический клиренс под килем (UKC)

Передовые системы UKC используют в режиме реального времени входы уровня воды, высоты волны, скорости судна и приседания судна для расчета минимальной безопасной глубины. Порты, такие как Роттердам и Брисбен, внедрили такие системы, позволяющие судам загружаться глубже, сохраняя безопасность. По мере повышения уровня моря эти системы становятся еще более важными. Они могут быть интегрированы с электронным отображением диаграмм и информационными системами (ECDIS) для представления постоянно обновляемого контура безопасности. Технология существует — проблема широко распространена, особенно в развивающихся странах.

Батиметрическая лидарная и спутниковая батиметрия

Традиционные обследования на судах проводятся медленно. Новые методы дистанционного зондирования, такие как воздушно-капельная батиметрическая лидарная и спутниковая батиметрия (СДБ), позволяют быстро и экономически эффективно составлять карты больших площадей. Лидарная система использует зеленые лазерные импульсы для измерения глубины воды в чистых прибрежных водах. SDB использует многоспектральные спутниковые снимки для оценки глубин на основе цвета воды. Хотя эти методы не столь точны, как многолучевые гидролокатора, они достаточны для выявления новых отмелей и изменений в мелководных районах. Они используются NOAA и другими учреждениями для определения приоритетности потребностей в обследованиях.

Устойчивость портов и модернизация инфраструктуры

Порты закаляют свои объекты. Порт Лос-Анджелеса и Порт Лонг-Бич поднимают высоту терминалов, устанавливают новый дренаж и используют материалы, устойчивые к коррозии соленой воды. Некоторые порты строят морские волнорезы для снижения волновой энергии. Международная ассоциация портов и гаваней (IAPH) опубликовала структуру устойчивости, которая включает оценки риска повышения уровня моря. Гранты и государственно-частное партнерство финансируют эти модернизации, но сроки полного внедрения составляют десятилетия.

Политика и международное сотрудничество

Ни одна страна не может решить проблему влияния повышения уровня моря на глобальное судоходство. МГО работает над согласованием модернизации графика в государствах-членах. Международная морская организация (ИМО) включила повышение уровня моря в свои дискуссии по безопасности на море и охране окружающей среды. Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН) признает, что адаптация к морскому транспорту имеет важное значение. Однако финансирование составления графиков и адаптации к портам в развивающихся странах остается недостаточным. Такие организации, как Всемирный банк и региональные банки развития, начинают финансировать проекты по обеспечению устойчивости судоходства.

Взгляд в будущее

Повышение уровня моря не является отдаленной проблемой будущего — оно влияет на морскую навигацию сегодня. Глобальный флот перевез более 11 миллиардов тонн грузов в 2023 году, и ожидается, что объем будет расти. Каждый проход через неглубокий подход, каждая причал рядом с набережной, каждая опора на намеченную глубину несет риск устаревших данных. Стоимость бездействия включает в себя увеличение заземления, задержки и сбои в цепочке поставок. Морская промышленность должна принять активную, адаптивную позицию: инвестировать в современные геодезические исследования, внедрять интеграцию уровня воды в режиме реального времени для маршрутизации, модернизировать портовую инфраструктуру и укреплять международное сотрудничество. Таким образом, она может поддерживать безопасную, эффективную и надежную навигацию в мире растущих морей.