КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
КАТАСТРОФИЧЕСКИЙ РАЗЛИВ НЕФТИ В МЕКСИКАНСКОМ ЗАЛИВЕ
В АПРЕЛЕ-МАЕ 2010 г. © 2010 г. О. Ю. Лаврова1*, А. Г. Костяной2
Учреждение Российской академии наук Институт космических исследований РАН, Москва 2Учреждение Российской академии наук Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва
*E-mail: olavrova@iki.rssi.ru Поступила в редакцию 01.06.2010 г.
Представлен обзор эволюции нефтяного загрязнения Мексиканского залива с 20 апреля по 28 мая 2010 г., ставшего результатом аварии на нефтяной платформе "Deepwater Horizon" компании Бритиш Петролеум 20 апреля 2010 г. Развитие ситуации прослеживалось на основе совместного анализа оптических и радиолокационных изображений (РЛИ), который оказался очень эффективным, так как оптические изображения позволили исключить из рассмотрения области ветрового затишья на РЛИ, а РЛИ дали более полную информацию о размерах областей, покрытых пленками нефти, неразличимых на оптике. Показано, что мезомасштабная динамика вод играет первостепенное значение в переносе нефтяного загрязнения в заливе, именно поэтому практически все модельные прогнозы дрейфа гигантского пятна нефти не оправдывались.
Ключевые слова: нефтяные загрязнения, оперативный мониторинг, радиолокационное зондирование, оптические изображения, мезомасштабная циркуляция, Мексиканский залив
Цель данной публикации — дать краткий обзор эволюции гигантского нефтяного загрязнения морской среды Мексиканского залива, ставшего результатом аварии, пожара и разрушения нефтяной платформы "Deepwater Horizon" компании Бритиш Петролеум (British Petroleum или BP) 20 апреля 2010 г. Платформа находилась в северной части Мексиканского залива на расстоянии 210 км к юго-востоку от г. Новый Орлеан (штат Луизиана, США) и на расстоянии менее 100 км от дельты р. Миссисипи. Уникальность данной аварии и разлива нефти заключалась в масштабности нефтяного загрязнения, которая усугублялась непрерывным фонтанированием нефти из скважины на дне (с расходом порядка 800 т нефти в сутки), расположенной на глубине 1.5 км. Был нанесен колоссальный ущерб дельте р. Миссисипи, побережью штатов Луизиана, Миссисипи, Алабама и Флорида. Эту экологическую катастрофу уже назвали самой масштабной в истории США. Она значительно превосходит аварию с супертанкером "Экссон Валдез" в 1989 г., когда в результате посадки на мель из танкера вылилось 50 тыс. т нефти. В данном информационном сообщении приведена краткая хронология событий с 20 апреля по 28 мая 2010 г.
Практически сразу после катастрофы руководство Геологической службы США (USGS) от имени береговой охраны США обратилось в международную хартию "Космос и крупные бедствия" ("Space and Major Disasters") с просьбой о космическом мониторинге района бедствия всеми возможными средствами. Начиная с 22 апреля, практически все космические сенсоры были переориентированы на съемку Мексиканского залива. В оперативном режиме производилась съемка, обработка и анализ данных следующих сенсоров: MODIS-Aqua и -Terra; ASAR, MERIS Envisat; RADARSAT-1 и -2, TerraSAR-X. В настоящее время наиболее эффективным методом для обнаружения и мониторинга нефтяных загрязнений является спутниковое РЛ-зондирование, вследствие всепогодности, независимости от времени суток и возможности проводить съемку с высоким пространственным разрешением (Lavrova et al., 2006; Бедрицкий и др., 2007; Костяной и др., 2009). Однако интерпретация РЛИ имеет свои сложности, так как видимое на РЛИ выглаживание поверхностного волнения может быть вызвано как нефтяными загрязнениями, так и другими причинами, такими как: резкое ослабление приповерхностного ветра, цветение водорослей с образованием пленки на поверхности, поверхностные прояв-
Рис. 3. Нефтяное пятно в виде дипольной структуры. Фрагмент изображения ASAR Envisat (250 х 315 км), полученного 9 мая 2010 г. в 15:48 UTC. Общая площадь загрязнений составила более 3 тыс. км2. Звездочкой обозначено место аварии. (© ESA, 2010).
ления различных атмосферных и океанических процессов и т.д. Другой недостаток спутникового РЛ-зондирования заключается в том, что съемка конкретной акватории производится раз в три дня (в отдельных случаях возможна съемка на нисходящем и восходящем витках, т.е. примерно через 12 ч). Данные ограничения существенны, когда речь идет об оперативном мониторинге катастроф. Только комплексное использование оптических и микроволновых спутниковых данных может дать хороший результат (Shcherbak et al., 2008; Костяной и др., 2009). Уже неоднократно было показано, что в условиях солнечного блика на морской поверхности нефтяные пятна великолепно видны различными оптическими сканерами, которые проигрывают РСА в пространственном разрешении (25 м и 250 м) и в благоприятных условиях съемки (облачность является помехой), но выигрывают по стоимости (бесплатно) и регулярности (ежедневно) получения снимков. Именно во многом благодаря оперативным данным оптических сканеров MODIS-Aqua и -Terra, безоблачной погоде и солнечному блику в районе
нефтяного загрязнения в Мексиканском заливе удалось проследить его эволюцию.
С 20 апреля 2010 г. и по настоящее время российскими и украинскими специалистами в области спутникового мониторинга нефтяного загрязнения морей и океанов ведется работа по комплексному анализу мультисенсорных спутниковых и метеорологических данных района аварии в Мексиканском заливе. Мониторинг проводится объединенными усилиями подразделений Института космических исследований РАН (под рук. зав. лаб., к.ф.-м.н. О.Ю. Лавровой), Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН (под рук. гл.н.с., проф., д.ф.-м.н. А.Г. Костяного) и Морского гидрофизического института НАНУ (под. рук. зав. отд., к.ф.-м.н. С.В. Станичного). Этот коллектив в 2004 г. разработал, осуществил (в 2004—2005 гг.) и внедрил в практику производственного экологического мониторинга первый в России комплексный оперативный спутниковый мониторинг нефтяного загрязнения вод юго-восточной Балтики (Кравцовское нефтяное месторождение, платформа компании Лукойл Д-6) (Kostianoy et al., 2005; Kostianoy et al., 2006). Впоследствии разработанные принципы, схемы и методология были применены в Черном, Каспийском и Средиземном морях и на всей акватории Балтийского моря (Бедрицкий и др., 2007; Kostianoy, 2008; Костяной и др., 2009, Лаврова, Митя-гина, 2009).
Первые спутниковые изображения района катастрофы в Мексиканском заливе появились уже 20 апреля, на которых был отчетливо виден пожар на платформе и шлейф дыма, уходящий на юго-восток. РЛ-зондирование было начато 25 апреля. Фрагменты всех имеющихся в нашем распоряжении спутниковых изображений представлены на сайте, созданном в Лаборатории аэрокосмической радиолокации ИКИ РАН http://www.iki. rssi.ru/asp/dep_mexi.htm. Данные постоянно обновляются. Отметим, что исходные РЛИ ASAR Envisat высокого разрешения получены в рамках проекта Европейского космического агентства (ESA) C1P6342.
Спутниковое изображение нефтяного загрязнения в Мексиканском заливе по данным MODIS-Aqua за 25 апреля 2010 г. представлено на рис. 1 (на цветн. вклейке). Нефтяное пятно подковообразной формы имело общую площадь 1200 км2, а также четкие границы. Компактность и четкие границы пятна сохранились и через сутки, но площадь его увеличилась на 1000 км2. В дальнейшем, 29 апреля, пятно, по-видимому, попало в циклонический вихрь, сильно изменило форму, а площадь его осталась практически неиз-
КАТАСТРОФИЧЕСКИЙ РАЗЛИВ НЕФТИ В МЕКСИКАНСКОМ ЗАЛИВЕ
69
менной. От него стали отходить шлейфы нефтяных загрязнений до 75 км в длину (рис. 2 на цветн. вклейке). Загрязнения, впервые с момента аварии, достигли берега в районе дельты р. Миссисипи. Остатки этого вихревого движения еще наблюдались 1 мая. Затем нефтяное пятно, которое постоянно подпитывалось за счет утечки нефти со дна моря, эволюционировало под действием слабых течений и ветра.
Следует отметить, что течения в районе самой аварии достаточно слабы и не имеют постоянного направления, чем объясняется относительная компактность основного пятна размером примерно 60 х 80 км (9 мая) над источником загрязнения (рис. 3). Очевидно, что в данном случае основное влияние на форму пятна и направление переноса загрязненных вод будет оказывать ветер, что и наблюдалось на всей серии спутниковых изображений, полученных за первые двадцать дней после аварии. Ветер преимущественно "поджимал" пятно на север и северо-запад по направлению к берегу и дельте р. Миссисипи, поэтому нефтяное загрязнение на поверхности залива оставалось практически на одном и том же месте, лишь меняя свою форму и периодически достигая берега в разных местах. Например, характерным проявлением импульсного ветрового воздействия стало преобразование 8—9 мая бесформенного пятна в классическую дипольную структуру, направленную на юг (рис. 3), которая еще прослеживалась на снимках до 11 мая.
В середине мая в средствах массовой информации появились сообщения, что в море вытекает гораздо больше нефти, чем это было заявлено ранее ВР (800 т/сут). Дело в том, что специалистами ВР, после нескольких попыток установить специальный короб на скважину, удалось довести уровень откачки нефти до 5000 бар/сут (около 700 т/сут), однако размеры нефтяного пятна на поверхности океана не уменьшались, а скорее росли. Кроме того, океанографы США провели ряд зондирований толщи океана в этом районе и обнаружили на промежуточных глубинах гигантские "нефтяные облака" — слои нефти, "парящие" на уровне своей плотности. А 17 мая спутниковые изображения показали, что общая площадь загрязнения морской поверхности существенно возросла (с 11 до 16 тыс. км2) за счет гигантской "нефтяной" струи шириной от 40 км у основания до 10 км на ее конце и длиной до 300 км, двигающейся по дуге из района утечки нефти в юго-восточном направлении (рис. 4 на цветн. вклейке). Площадь только струи составила примерно 4700 км2. Все это говорит о том, что реальные значения утечки нефти в течение первого месяца были сильно занижены.
Рис. 5. Нефтяное загрязнение вокруг дельты р. Миссисипи и нефтяная струя, распространяющаяся в юго-восточном направлении. Фрагмент изображения
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.