Геология. Горное дело

В данной научной статье рассмотрено текущее состояние разработки месторождений сланцевого газа в мире и выполняется предварительная оценка потенциала территории Европейского Севера Российской Федерации. Под сланцевым газом понимают трудноизвлекаемые запасы, сосредоточенные в аргиллитах, алевритах и собственно сланцах. «Сланцевый» бум в мировой добыче нефти и газа произошел в результате технологического прогресса, заключающегося в использовании технологии гидроразрыва пластов, горизонтального бурения и применения экономических льгот при разработке этих месторождений. Фактически в настоящее время промышленная добыча ведется на месторождениях США. Однако большим промышленным потенциалом обладают многие страны мира, на всех континентах в настоящее время ведутся усиленные поиски месторождений и подбор технологий для начала промышленной добычи. Оценки потенциальных ресурсов сланцевого газа располагаются в широких пределах и по предварительным оценкам достигают 200 трлн м3. В статье дан анализ потенциального расположения отложений, в которых возможно присутствие сланцевого газа (нефти) на территории Тимано-Печорской нефтяной провинции. Основными являются доманиковые отложения франского яруса верхнего девона. Они повсеместно распространены на всей территории провинции. Глубина залегания отложений варьируется от 3-4 км до выхода на дневную поверхность. Это позволяет изучить породы как по отобранному керновому материалу, так и по образцам на поверхности. Изучение кернового материала показывает достаточно высокое содержание углеводородов. Это позволяет оценить геологический потенциал и перспективы обнаружения и добычи сланцевой нефти. Показаны направления и критерии для осуществления работ по поиску и разведке.

С 19 по 29 мая в Казанском университете проведена Всероссийская научная конференция "Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследования". На пленарном заседании был заслушан ряд докладов по современным глобальным и региональным проблемам состояния окружающей природной среды и др.

В июне 2009 г. стратосферный антициклон располагался вблизи полюса, в течение месяца он продолжал усиливаться, к концу месяца значения геопотенциала на изобарической поверхности 10гПа в целом были близки к климатической норме. Интенсивность зональной циркуляции в целом по Северному полушарию была понижена примерно на 15 процентов, при этом наибольшие отклонения индекса зональной циркуляции от нормы наблюдались в высоких широтах.

На Европейской территории России в Северо-Западном федеральном округе и в северной половине Центрального федерального округа средняя месячная температура в июне была около нормы: на западе территории на отрицательном фоне, в восточных районах - на положительном. Распределение осадков по Европейской территории России совпадает с аномалией температуры - около и больше нормы их выпало на севере региона, а дефицит осадков отмечался в южных районах.

Анализируется влияние температуры воздуха зимой и толщины льда на зимний сток рек бассейна реки Алдан. Установлено, что уменьшение толщины речного льда вследствие более теплых зим ведет к увеличению пропускной способности речных русел, в результате чего увеличивается зимний сток рек.

Разработана система количественных параметров половодных гидрографов расходов и уровней воды на Нижней Волге и ее дельте. Выполнена сортировка половодных сбросов Волжской ГЭС и соответствующих им половодий в вершине дельты Волги по градациям их водности и рассчитаны их параметры за весь период зарегулированного режима стока (с 1961 г. ).

На основе измерений колебаний поверхности морского льда на ледовых дрейфующих станциях сделана оценка интегральной по площади толщины льда в Арктическом бассейне. Линейный тренд в 1970-1990 гг. свидетельствует об уменьшении средней по всему Арктическому бассейну толщины льда примерно на 10 см, что составляет 3 процента средней толщины льда (-3 м).

На основе нелинейной двухмерной стационарной модели обтекания гор рассчитаны основные характеристики возмущений атмосферы над горами в зависимости от свойств невозмущенного натекающего потока. Определение пространственного распределения влажности над горами основано на предположении о переносе водяного пара воздушным потоком как пассивной примеси.

Представлены результаты численных экспериментов по моделированию обтекания изолированной горы. Обсуждается влияние размеров препятствия и скорости потока на характеристики волновых колебаний. Все расчеты проведены с помощью разработанной авторами двухмерной версии негидростатического динамического блока, в котором уравнения сухой квазинесжимаемой атмосферы решаются полулагранжевым полунеявным методом.

Приводятся данные о потерях от заморозков на территории Южного федерального округа России. Рассматриваются вопросы оптимизации методов защиты от радиационных заморозков, основанных на создании искусственных дымовых завес и туманов. Приведена оценка экономической целесообразности применения оптимизированных методов защиты от радиационных заморозков.

Выбран и обоснован набор интегральных характеристик и метеорологических полей, которые позволяют обнаружить и проследить эволюцию крупномасштабной спирально-вихревой неустойчивости, связанной с особыми свойствами спиральной конвективной турбулентности в условиях тропического циклогенеза. Проведены расчеты вертикального потока спиральности по методу Курганского для двух тропических циклонов - Ман-Йи и Вилма.

Рассмотрен алгоритм построения двухмерных рядов Фурье в сферической системе координат по полному набору ортогональных ультрасферических многочленов, частными случаями которых являются многочлены Лежандра и многочлены Чебышева первого и второго родов. Предложенные ряды равномерно сходятся во всех точках сферы, включая полюса.

Среднеквартальные значения общего содержания озона (ОСО) во втором квартале в основном были близки к средним многолетним значениям за период 1974-1984 гг. По-видимому, возвращение характеристик озонового слоя к нормам 30-летней давности в значительной степени связано с аномально сильным и длительным потеплением стратосферы в высоких широтах Северного полушария зимой 2008/2009 гг., которое существенно сократило площадь, занимаемую арктическим циркумполярным вихрем над территорией России.

В стратосфере в первой декаде мая ослабевавший околополярный циклон был раздвоен: один центр располагался над Аляской, другой - над Скандинавией. Перестройка на летний режим циркуляции была поздней и произошла 10 мая. Центр образовавшегося антициклона располагался вблизи полюса, значения геопотенциала в нем в течение всего месяца были примерно на 40 дам меньше климатической нормы.

На преобладающей части Европейской России средняя месячная температура в мае отличалась от климатических показателей не более, чем на 1{0}C. Осадки выпадали неравномерно. Избыток осадков отмечался в ряде районов Северо-Западного федерального округа.

Исследованы биоклиматические условия Южного федерального округа, характеризующие климатическую комфортность для организма человека, и по рассчитанным значениям коэффициентов К [м]I выполнено районирование территории.

Представлены результаты, обобщающие цикл работ, связанных с постановкой и решением обратных задач для одномерной модели неустановившегося движения воды в реках. Рассматриваются различные процедуры, позволяющие определить все основные характеристики сложного речного русла по наблюдениям за неустановившимся движением воды.

В работе представлен новый и эффективный способ корректировки прогнозов при помощи операции постобработки, которая может быть полезной только в том случае, если она выполняется вместе с рекалибровкой гидрологической модели в режиме реального времени при помощи таких быстрых и экономичных инструментов, как, например, алгоритмы, основанные на методе SLS.

Рассматриваются структурно-генетические типы торосов, формирующиеся в однолетнем ледяном покрове арктических морей. С помощью метода лабораторного физического моделирования процессов торосообразования получены кинематические схемы механизмов их образования.

Предлагается подход к анализу и интерпретации спутниковых измерений океанологических полей (температура поверхности океана, мутность, концентрация хлорофилла, альтиметрические измерения), названный для краткости "динамико-стохастический анализ". Этот подход восходит к динамико-стохастическим моделям и к методам технической кибернетики, когда процесс описывается дифференциальными уравнениями, а вклад отдельных слагаемых этих уравнений оценивается статистическими методами.

Проведены сезонные исследования изменчивости основных гидродинамических, седиментационных, физико-химических и других характеристик бухты Чажма Японского моря в зоне тяжелой ядерной аварии атомной подводной лодки К-431 в 1985 г., которые влияют на радиоэкологическое состояние среды.

Впервые для обширной территории Восточной Сибири и Дальнего Востока России проанализированы внутрисуточные вариации среднего квадратического отклонения вертикального градиента показателя преломления g[n] нижнего 300-метрового слоя атмосферы за 10-летний период наблюдений.

На основе изучения корреляционных соотношений водяной пар-озон проведена оценка доли тропосферного воздуха вблизи термической тропопаузы. Для расчета были выбраны данные измерений в период нескольких полевых кампаний, проводившихся в зимний период во внетропических регионах. В полете 11 февраля 2003 г. на высоте 12 км было зафиксировано увеличение концентрации водяного пара в 1. 5-2 раза по сравнению с усредненными значениями концентрации водяного пара для внетропических областей.

Описан первый этап работ по совмещению модели регионального гидродинамического прогноза метеорологических полей и программного пакета прогноза радиационной обстановки "Нострадамус" для оперативного прогноза распространения радиоактивного выброса на десятки и сотни километров. Приведены результаты экспериментов с разными параметризациями пограничного слоя.

На основе среднемесячных данных реанализа для каждого месяца (ноябрь-март) 1958-2007 гг. для нижней стратосферы были рассчитаны трехмерные потоки Элиассена-Пальма (ЭП), характеризующие распространение квазистационарных планетарных волн. Показано, что в среднем проникновение планетарных волн из тропосферы в стратосферу происходит над севером Евразии, а в области полуострова Лабрадор и Южной Гренландии наблюдаются слабые нисходящие потоки ЭП.

В 2009 г. исполняется 100 лет со времени начала издания в России навигационных пособий по приливам. С 1909 г. таблицы приливов являются навигационным пособием, обязательным при плавании в морях с приливами для судов военно-морского, морского и пассажирского флотов.

Днем основания гидрометслужбы Камчатки принято считать 1 августа 1934 г., когда было создано Петропавловское на Камчатке управление Единой гидрометеорологической службы. В настоящее время наблюдательная и оперативная сеть УГМС насчитывает 38 станций и 107 постов, где производятся все виды гидрометеорологических наблюдений.

Большое развитие гидрометслужба Дальнего Востока получила в конце 1930-х годов. Только за один год количество станций и постов увеличилось на 93, на сеть было отправлено 1085 единиц приборов и оборудования.

Расчеты индексов циркуляции показывают, что зональный перенос в целом по Северному полушарию был в норме. Более интенсивным он был лишь в высоких широтах 2 естественного синоптического района. В осредненном поле приземного давления привлекают внимание глубокие центры исландского минимума. Смещенные к востоку, оба центра были чрезвычайно глубоки. Азорский антициклон был близок к климатической норме.

На большей части европейской территории России в апреле 2009 г. наблюдалась прохладная погода. Средняя месячная температура воздуха оказалась на 1-3 {0} C ниже нормы и близкой к ней. Почти на всей территории Европейской России наблюдался дефицит осадков.

Представлена методика быстрой и эффективной автоматической калибровки многопараметрических гидрологических моделей. Показано, что основной оптимизационный алгоритм SLS, его модификации SLS-F и SLS-2L, а также их комбинация (SLS-2LF) могут быть использованы в автоматизированных системах оперативного прогнозирования паводков в тех случаях, когда важна экономичность оптимизации, что необходимо при калибровке модели для большого числа водосборов.

Рассмотрены особенности гармонического анализа морских приливов по данным срочных измерений уровня моря с интервалом дискретности 6 час. Приведены маскирующие частоты, вызывающие трудности при интерпретации результатов анализа этих данных. Предложен способ контроля и редакции срочных наблюдений с помощью нерекурсивного фильтра.

Изменчивость содержания 137Cs в наиболее распространенных в Полесье почвах - подзолах - рассмотрена на примере площадок "Святск" и "Деменка". Показано, что 137Cs прочно фиксируется на поверхности, в верхних горизонтах почвы, что объясняется высокой сорбционной емкостью почв. Показано, что загрязнение полесских боров сохраняет более высокие уровни плотности загрязнения по сравнению с близлежащими населенными пунктами, пашнями и луговыми угодьями в поймах рек.

Представлен анализ внешних факторов, существенных для формирования поля среднемесячного общего содержания озона и переноса озона над территорией России. Спектральный и дискриминантный анализ позволил получить количественные оценки воздействия арктического колебания, отклонения зимней температуры полярной нижней стратосферы, квазидвухлетнего колебания, 11-летнего солнечного цикла, Эль-Ниньо - южного колебания на общее содержание озона.

Исследуются особенности пространственно-временной изменчивости индексов циркуляции Уоллеса и Гатцлера, рассчитанных в суточной дискретности. Экстремальные значения индексов циркуляции интерпретируются как режимы погоды, чередование которых связано с низкочастотной изменчивостью атмосферы.

На примере четырех глобальных моделей атмосферы проводится верификация модельных динамических механизмов генерации вертикальных движений. Предлагаемый подход применен для определения причин недостаточно успешного прогноза осадков по двум отечественным моделям в сравнении с моделями Метеорологической службы Великобритании и Национального центра прогнозирования состояния окружающей среды США.

Наряду с изучением изменений общего количества облаков особое внимание уделяется распределению основных форм по частоте их повторения. Пространственное обобщение результатов для крупных регионов позволило выявить преобладающие тенденции в изменении облачного покрова, которые слабо зависят от сезона года и отражают крупномасштабные изменения характеристик облачности во второй половине 20 в.

Михаил Чоккаевич Залиханов - доктор наук, академик Российской академии наук, Российской академии военных наук и 13 других международных и национальных академий, научный руководитель ГУ "Высокогорный геофизический институт", специалист в области гляциологии, изучения физики снега, снежных лавин и мониторинга окружающей среды.

Средние значения общего содержания озона (ОСО) в первом квартале в основном были близки к средним многолетним значениям за период 1974-1984 гг. Исключение составили станции Печора и Мурманск, где превышение среднего за квартал значения ОСО над средним многолетним значением было аномальным и составило 13 и 16 процентов.

В целом по Северному полушарию индекс зональной циркуляции был близок к норме, а меридиональной - на 9% больше нее. Интенсивность меридионального переноса более всего превышала норму в 2 и 3 естественных синоптических районах - на 26 и 11% соответственно. В осредненном поле приземного давления также преобладали положительные аномалии. Азорский антициклон был значительно смещен на северо-восток.

На преобладающей части Европейской России средняя месячная температура воздуха в марте 2009 года превысила климатические значения не менее, чем на 2{0} C. Осадки выпадали крайне неравномерно. Больше всего осадков, около двух норм, наблюдалось в Ростовской и Астраханской областях.

Исследованы повторяемость и динамика засух в 20 в., а также периоды с дефицитом осадков на фоне высоких температур. Интенсивность засухи оценена с помощью гидротермического коэффициента Селянинова.

Предлагается методика оценки скорости перемещения и места остановки транспортируемого селевым потоком крупногабаритного скального обломка на разных участках водотока с учетом гидравлических характеристик потока и геометрических размеров скального обломка.

На основе данных многолетних наблюдений анализируются временные тренды в рядах сроков появления льда. Показано, что к концу 20 в. и в начале 21 в. наметилась тенденция более позднего появления льда на реках. Установлены линейные уравнения временных трендов для разных рек.

При параметризации оперативных моделей, входящих в системы выпуска прогнозов дождевых паводков в автоматическом режиме, на первый план выходит вычислительная эффективность, т. е. оптимизационная процедура должна приводить к получению удовлетворительного результата, оставаясь при этом достаточно быстрой. Первая статья цикла посвящена критическому анализу господствующего в гидрологическом моделировании направления автоматической калибровки многопараметрических моделей.

Исследование торосистых образований важно, как с прикладной, так и с научной точки зрения. Цель данной работы - представить информацию о внутреннем строении торосов. Рассмотрены методика и результаты исследования нескольких торосов разной морфологии. Максимальная величина осадки киля торосов находилась в пределах от 3, 5 до 14 м, максимальная высота паруса - от 2, 5 до 3, 9 м.

Проведено сравнение характеристик волновых возмущений течений и уровня синоптического масштаба с известными теоретическими дисперсионными соотношениями разных типов низкочастотных волн, которое позволило идентифицировать эти возмущения как внутренние волны Кельвина и баротропные и бароклинные топографические волны.

Рассмотрены особенности пространственного распределения положительных грозовых разрядов, полученных с помощью однопунктового грозопеленгатора-дальномера с радиусом наблюдения - 1200 км. Зафиксировано, что распределения положительных разрядов отражают в целом общую картину грозовой активности.

Представлены результаты проверки качества прогностических полей относительной влажности для широкого спектра численных моделей. Оценена успешность прогноза сочетаний условий, приводящих к обледенению воздушных судов: отрицательной температуры и высокой относительной влажности.

Рассматривается статистический метод оценки и среднесрочного прогноза выбросов парниковых газов. Показано, что наличие достаточно значимых и устойчивых статистических связей между выбросами парниковых газов и рядом показателей развития экономики позволяет производить оперативную оценку и прогноз выбросов парниковых газов в экономике России с горизонтом прогнозирования до нескольких лет.