Для прогнозирования последствий аварийного разлива нефти, происшедшего на основных трассах танкерного флота, следует знать, куда направлены преобладающие ветры, как они изменяются, какова средняя картина течений. Однако прогнозирование дрейфа пятен нефти — дело непростое. 10 лет назад в Массачусетском технологическом институте США были разработаны модели распространения нефтяных пятен на обширной акватории у берегов Новой Англии. В течение нескольких недель проводились эксперименты с пятнами специально разлитой на поверхности океана нефти, уточняющие скорость и характер их перемещения, а также скорость разложения разлитой нефти. Эксперименты сопровождались тщательными измерениями течений, волнения и ветров. В программу для ЭВМ, однако, пришлось вводить осредненные данные о ветре и модели течений для различных ситуаций. Естественно, что многие детали гидродинамического и ветрового режима оказались неучтенными. В результате расчеты по теоретическим моделям плохо согласовывались с реальными данными. Созданные с помощью ЭВМ модели траекторий движения пятен нефти около побережья к тому же были слишком упрощенными, поскольку по причинам математического характера и особенностей программирования удается решить задачу лишь для случая, когда берег представляется в виде отрезков прямых линий, которые не воспроизводят многих деталей реальных очертаний бухт и заливов. Согласитесь, что такое представление береговой линии очень приблизительно. Особенно усложняется задача в районе шхер с десятками небольших островков, у которых нефтяное пятно разбивается на множество пятен меньших размеров. Неудивительно поэтому, что полученные в экспериментах данные о скорости разложения разлитой нефти (когда остатки нефтяной пленки превращаются в комки мазута) и сведения, которые выдала ЭВМ, были различны.

Океан и атмосфера

Океан, занимающий более двух третей поверхности Земли, является не только огромнейшим природным резервуаром воды, но и аккумулятором солнечного тепла, оказывающим большое влияние на формирование погоды на нашей планете. Кроме того, океан — место обитания микроскопических водорослей, развивающихся в верхней водной толще, где солнечного света достаточно для фотосинтеза, и «вырабатывающих» значительное количество кислорода, переходящего через границу раздела океан — атмосфера в воздушную среду. Эти же водоросли играют роль активного поглотителя из атмосферы углекислого газа. Через поверхность океана осуществляется с атмосферой обмен теплом, влагой, газами, количеством движения. Влияет ли на эти процессы пленка нефти, плавающая на поверхности океана?

Свыше 99,9 процента энергии, определяющей погоду и климат и, в частности, приводящей в движение воды Мирового океана, дает Солнце. Прохождение солнечной энергии через атмосферу сопровождается ее участием в целом ряде процессов, в результате чего теряется практически половина этой энергии. Из того количества солнечной энергии, которое поступает к поверхности океана, определенная часть отражается от нее, а остальная проникает в океан. Если же в океане разлилась нефть, то отражающая способность океанской поверхности из-за нефтяной пленки становится другой и солнечного света отражается тогда значительно больше.

Изучение спектральных коэффициентов отражения нефти показало, что пленка нефти практически во всех участках спектра света отражает больше, чем морская вода (приблизительно в два раза при нормальном падении луча). Имеется спектральный участок (10–11 микрон), где коэффициент отражения от нефтяной пленки в 4 раза больше, чем коэффициент отражения морской воды. Поскольку в этом спектральном участке оптический контраст системы нефть — вода наибольший, то для обнаружения нефтяного загрязнения с успехом применяются углекислотные лазеры, работающие на близких длинах волн. В зависимости от угла падения солнечных лучей величина отраженной энергии меняется (чем ниже Солнце над горизонтом, тем процент отражения больше). Американский ученый Е. Андерсон, проводивший эксперименты по измерению коэффициентов отражения в условиях гладкой водной поверхности и безоблачного неба, показал, что когда солнце находится в зените, то отражается 3 процента солнечной энергии, а при высоте 5 градусов — около 42 процентов. Впрочем, эти работы показали, что если поверхность океана взволнованна, то при малой высоте солнца доля отраженного света будет меньше, чем в случае невзволнованной поверхности.

Таким образом, наличие нефтяной пленки на поверхности моря существенно уменьшает долю солнечной энергии, проникающей в толщу океанских вод. Входящая в воду солнечная радиация частично рассеивается, а также поглощается, превращаясь в тепло, причем в верхнем водном слое толщиной в 1 сантиметр поглощается до 20 процентов всей радиации. Слой воды толщиной в 100 сантиметров поглощает не менее 60 процентов приходящей радиации.