Батиметрические карты мирового океана

Межправительственная океанографическая комиссия (МОК)

Генеральная батиметрическая карта океанов — ГЕБКО (МГО/МОК)

Программа Генеральной батиметрической карты океанов (ГЕБКО) является одной из старейших программ международного сотрудничества. Cоздание батиметрической карты океанов, которая суммировала бы знания о рельефе дна и служила основой для планирования дальнейших исследований, было начато в 1903 г. группой под руководством известного океанографа — принца Монако Альберта I — в соответствии с резолюцией 7 Всемирного географического конгресса 1899 г. в Берлине.

1-е издание ГЕБКО на 24 листах было опубликовано в 1905 г. 2-е издание было прервано I Мировой войной: половина листов вышло в 1912-1914 гг., а листы на полярные области и океаны севернее 46°40′ с.ш. — в 1923-1930 гг., уже после смерти принца Альберта I. К этому времени в связи с появлением эхолотов и быстрым накоплением новых данных оно явилось полностью устаревшим. Последующие издания: 3-е (прерванное II Мировой войной) и 4-е (остановленное после издания 6 листов) подготавливались Международным гидрографическим бюро в Монако. Уже на первой сессии МОК в 1961 г. была высказана необходимость в привлечении широкого круга ученых для участия в Программе ГЕБКО и ее поддержке ЮНЕСКО. Реорганизация программы состоялась в 1973 г., при подготовке 5-го издания, по рекомендации Рабочей группы 41 Научного Совета по океанским исследованиям (SCOR WG-41).

С 1973 г. Программа ГЕБКО является объединенной программой Межправительственной океанографической комиссии (МОК) ЮНЕСКО и Международной гидрографической организации (МГО).

Под руководством крупнейших ученых было подготовлено 5-е издание ГЕБКО, вышедшее в 1975-82 гг. на 16 листах масштаба 1:10 млн. в проекции Меркатора, охватившими область между 72° с.ш. и 72° ю. ш.. и 2 листах масштаба 1:6 млн. на полярные области в стереографической проекции. В 1984 г. вышла мелкомасштабная (1:35 млн.) обзорная карта.

Изобаты и галсы батиметрической съемки 5-го издания были оцифрованы и представлены в 1994 г. в виде Цифрового Атласа ГЕБКО (ЦАГ), предоставившего базу для регулярного обновления ГЕБКО. Вторая версия ЦАГ вышла в 1997 г. В 2003 г. на праздновании столетия ГЕБКО был представлен Цифровой Атлас ГЕБКО-2003 (обновленная версия вышла в 2009 г.). Программное обеспечение Атласа позволяет получить батиметрические карты выбранных районов и экспортировать данные, просмотреть галсы и полигоны батиметрической съемки, считать глубины в конкретных координатах и названия форм подводного рельефа, включенные в Словарь географических названий форм подводного рельефа (Газетир ГЕБКО).

Атлас ГЕБКО-2003 ознаменовал переход от оцифрованных изобат к цифровым моделям рельефа (ЦМР). В настоящее время их поддерживается две. ЦМР-2003 с размером ячейки в 1 дуговую минуту обновлена в 2008 г. (версия 2) и постоянно пополняется новыми данными. В нее постепенно включаются области мелководья с глубинами от 0 до 200 м, а также ЦМР, предоставленные соответствующими региональными проектами картирования МОК/МГО (в настоящее время Северного Ледовитого океана — IBCAO и Средиземного моря — IBCM).

В феврале 2009 г. была представлена новая ЦМР с размером ячейки 30 дуговых секунд, т.н. ГЕБКО_08 (рисунок слева GEBCO_08 Grid). Кроме большей детальности, ее отличием является то, что интерполяция между данными по далеко отстоящим галсам проведена с учетом данных спутниковой альтиметрии. В декабре 2009 г. к ЦМР ГЕБКО_08 добавилась цифровая модель идентификации данных (SID), в которой для каждой ячейки указано, являются глубины измеренными или интерполированными, а в дальнейшем будут указаны метаданные.

Какими бы ни были методы интерполяции, основу карты составляют фактические данные. Они поступают как непосредственно менеджеру ЦАГ в Британском центре океанографических данных (Паулин Везеролл — paw@bodc.ac.uk) или редактору ГЕБКО в Национальном океанографическом центре Великобритании (Колин Якобс — clj@noc.soton.ac.uk), так и через Международный центр данных по цифровой батиметрии (Боулдер, Колорадо, США). Данные находятся в свободном доступе на сайте Центра http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/bathymetry и http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/geodas/.

ЦМР ГЕБКО и другая продукция (Карта Мирового океана, Газетир и др.) доступны на сайте ГЕБКО — www.gebco.net . Особенно возрос интерес к сайту после выхода в сентябре 2009 г. 5-ой версии Гугл-Земля (Google Earth v.5), в которую включены данные по рельефу дна океана и дана ссылка на ГЕБКО.

Работа Программы ГЕБКО координируется Объединенным Руководящим комитетом и двумя Подкомитетами. Руководящий комитет включает 10 членов (по 5 от МОК и МГО), руководителей Подкомитетов и Директора Центра цифровой батиметрии, всего 13 человек. Председатель Руководящего комитета Р.Фалконер (Новая Зеландия), зам. Председателя К.Фокс (США), постоянный секретарь Р.Вайтмарш (Великобритания).

Технический подкомитет по океанскому картированию (бывший Подкомитет по цифровой батиметрии) в главе с председателем В.Смитом (США) обеспечивает методическое руководство по формированию массива данных и созданию ЦМР.

Подкомитет по наименованию форм подводного рельефа (председатель Х-В.Шенке (ФРГ), секретарь М.Уэ (Монако) разрабатывает Руководство по стандартизации названий форм подводного рельефа, правила наименования и формы предложений. На своих заседаниях Подкомитет рассматривает новые предложения по наименованиям форм подводного рельефа в области открытого океана, поддерживает и обновляет Газетир ГЕБКО.

Представителями России и национальными координаторами по программе ГЕБКО являются Н.Н.Турко, Геологический институт РАН (член Руководящего комитета) и К.О.Добролюбова, Геологический институт РАН (член Подкомитета по географическим названиям).

Заседания руководящих органов Программы ГЕБКО проходят ежегодно. С 2007 г. в программу заседаний включается научная конференция — Science Day, вызывающая с каждым годом все больший интерес. Доклады конференций также опубликованы на сайте ГЕБКО.

С 2004 г. действует проект ГЕБКО по повышению квалификации кадров в области картографирования подводного рельефа, финансируемый японским Ниппон Фоундэйшн. Годичный курс обучения 6 студентов проходит в Университете Нью-Гемпшира (Дарем, США).

Дальнейшее развитие Программы ГЕБКО связано с востребованностью мировым сообществом все более детальных знаний о подводном рельефе, необходимых для всех аспектов изучения океана. Эти потребности сформулированы в опубликованном в 2001 г. отчете Рабочей группы 107 Научного совета по океанским исследованиям (SCOR WG-107). В отчете также содержатся рекомендации, большая часть которых, к сожалению, остается невыполненной. Особенно это касается поступления в Центр цифровой батиметрии имеющихся данных.

Детальная и качественная батиметрия признается необходимой базой для исследования Мирового океана и использования его ресурсов, однако появление ее считается само собой разумеющимся. Программа ГЕБКО нуждается в большей поддержке всего мирового научного сообщества.

Источник

Батиметрическая карта — Bathymetric chart

Батиметрическая диаграмма представляет собой тип isarithmic карты , которая изображает подводную топографию и физиографические особенности океанских и морских грунтов. Их основная цель — предоставить подробные очертания глубины топографии океана, а также определить размер, форму и распределение подводных объектов. Топографические карты отображают высоту над землей и дополняют батиметрические карты. На графиках используется серия линий и точек с равными интервалами, чтобы показать глубину или высоту. Замкнутая форма со все более мелкими формами внутри может указывать на океанический желоб, подводную гору или подводную гору, в зависимости от того, увеличивается или уменьшается глубина по мере продвижения внутрь.

Батиметрические исследования и карты связаны с наукой об океанографии , особенно с морской геологией , подводной инженерией или другими специальными целями.

Батиметрические данные, используемые для построения карт, также могут быть преобразованы в батиметрические профили, которые представляют собой вертикальные разрезы объекта.

СОДЕРЖАНИЕ

История

Древний Египет

Использование батиметрии и разработка батиметрических карт восходит к 19 веку до нашей эры в Древнем Египте . Изображения на стенах гробниц, такие как резные барельефы Дейр-эль-Бахри, выполненные по заказу царицы Хатшепсут в 16 веке до нашей эры, показывают, что древние мореплаватели использовали длинные тонкие шесты в качестве измерительных шестов для определения глубины реки Нил и ее дельты .

Древняя Греция

Первые письменные отчеты и нанесенные на карту записи зондирования появились только через 1000 лет после того, как египтяне начали зондирование и картирование Нила. Греческий историк Геродот пишет о зондировании на глубине 66 футов устья Нила в дельте реки. Он пишет о поднятии желтой грязи, подобной той, которая откладывалась во время ежегодных наводнений. Эти отчеты показывают повышенное понимание региональных глубин и характеристик морского дна среди древних мореплавателей и демонстрируют, что открытия в области батиметрии и использование батиметрических карт значительно продвинулись вперед.

Древний Рим

В Новом Завете в Книге Деяний рассказывается о зондировании места кораблекрушения Павла на острове Мальта . В главе 27, стихи 27-44 рассказывается об этом опыте:

27 «… когда нас гнали взад и вперед в Адрии, около полуночи моряки решили, что они подошли к какой-то стране»;

28 «И измерили, и нашли двадцать саженей; и когда пошли немного дальше, они снова измерили, и нашли пятнадцать саженей».

29 «Тогда, опасаясь, что мы упадем на камни, они бросили четыре якоря из кормы . «

39 «И когда настал день, они не узнали земли . »

40 «И когда они взяли якоря, они бросились к морю . и направились к берегу».

41 И, упав в место, где встретились два моря, посадили корабль на мель; и передняя часть застряла и оставалась неподвижной, но задняя часть была сломана с силой волн.

В стихе 39 говорится, что «они не знали земли», что указывает на то, что их знание моря было получено из опыта других, а также из воспоминаний о том, что они были там раньше. Направления плавания, называемые периплом, существовали еще в первом веке нашей эры, давая общие конфигурации побережья. Коммерчески доступные карты морских глубин и окружающего побережья будут недоступны еще почти тысячу лет.

Ранний современный период

До этого момента батиметрические карты были редкостью, поскольку моряки продолжали полагаться на тяжелые веревки и свинцовые гири для снятия показаний глубины и построения карт открытого океана. Незначительные успехи в съемке и картографировании океанов произошли за 200 лет с тех пор, как Колумб отплыл в Америку . В 1647 году Роберт Дадли опубликовал атлас « Dell Arcano del Mare» (Тайны моря). Его работа намного превзошла все, что было опубликовано ранее, с картами и схемами, построенными в проекции Меркатора, а также содержащими некоторые из первых карт, показывающих напечатанные глубины на североамериканском атлантическом побережье. Его публикация послужила основой для будущих мореплавателей и изобретателей для продолжения разработки новых и изобретательных способов создания высококачественных карт и обзоров мировых озер и океанов.

Сравнение с гидрографической картой

Батиметрическая карта отличается от гидрографической тем, что точное представление подводных объектов является целью, в то время как безопасная навигация является требованием для гидрографической карты.

Гидрографическая диаграмма будет заслонять реальные возможности представить упрощенную версию , чтобы помочь мореплавателям избегать подводных опасностей.

Присоединение батиметрической карты к топографической карте

В идеальном случае объединение батиметрической карты и топографической карты одного масштаба и проекции одной и той же географической области было бы бесшовным. Единственное отличие состоит в том, что значения начинают увеличиваться после пересечения нуля на заданной точке отсчета уровня моря . Таким образом, горы на топографической карте имеют наибольшие значения, а наибольшие глубины на батиметрической карте имеют наибольшие значения.

Проще говоря, батиметрическая карта предназначена для того, чтобы показать сушу, если вышележащие воды были удалены точно так же, как топографическая карта.

В гидрографии

Батиметрические исследования являются подмножеством науки о гидрографии . Они немного отличаются от съемок, необходимых для создания продукта гидрографии в его более ограниченном применении и проводимых национальными и международными агентствами, которым поручено составить карты и публикации для безопасного судоходства. Этот картографический продукт точнее назвать навигационной или гидрографической картой с сильным уклоном в сторону представления важной информации о безопасности.

Батиметрические съемки

Первоначально батиметрия включала измерение глубины океана посредством зондирования глубины . Ранние методы использовали утяжеленную веревку или трос, опускаемый через борт корабля. Этот метод измеряет глубину в одной точке за раз и поэтому неэффективен. Он также зависит от движений корабля и течений, смещающих линию за пределы истинного положения и растяжения линии, поэтому не является точным.

Данные, используемые для создания батиметрических карт, обычно поступают от эхолота ( гидролокатора ), установленного под судном или над ним, «посылающего» звуковой луч вниз на морское дно или от систем дистанционного зондирования LIDAR или LADAR. Время, необходимое звуку или свету, чтобы пройти через воду, отразиться от морского дна и вернуться к датчику, пропорционально расстоянию до морского дна. LIDAR / LADAR-съемки обычно проводятся с помощью бортовых систем.

С начала 1930-х годов для составления батиметрических карт использовались однолучевые эхолоты. В последнее время обычно используются многолучевые эхолоты (MBES), в которых используются сотни очень узких соседних лучей, расположенных в виде веерообразной полосы шириной от 90 до 170 градусов. Плотно упакованный массив узких отдельных лучей обеспечивает очень высокое угловое разрешение . Ширина полосы обзора зависит от глубины и позволяет судну отображать больше морского дна на разрезе, чем однолучевой эхолот, за счет меньшего количества проходов. Лучи обновляются много раз в секунду (обычно 0,1–50 Гц в зависимости от глубины воды), что позволяет ускорить скорость лодки при сохранении высокого покрытия морского дна. Датчики ориентации предоставляют данные для коррекции крена и тангажа лодки , а гирокомпас предоставляет точную информацию о курсе для коррекции рыскания судна . Глобальная навигационная спутниковая система (GNSS) позиционирует результаты зондирования относительно поверхности земли. Профили скорости звука (скорость звука в воде как функция глубины) водяного столба с учетом преломления или «изгиба лучей» звуковых волн из-за неоднородных характеристик водяного столба, таких как температура, проводимость и давление. Компьютерная система обрабатывает все данные, корректируя все вышеперечисленные факторы, а также угол каждого отдельного луча. Затем полученные результаты зондирования обрабатываются для создания карты.

Спутники также используются для измерения батиметрии. Спутниковый радар отображает глубоководную топографию, обнаруживая незначительные изменения уровня моря, вызванные гравитационным притяжением подводных гор, хребтов и других масс. В среднем уровень моря над горами и хребтами выше, чем над абиссальными равнинами и желобами.

Источник