В общее нефтяное загрязнение Каспийского моря существенный вклад вносят естественные выходы углеводородов с морского дна, которые проявляются в виде нефтяных сипов (факелы углеводородов при просачивании нефти на дне) и выделяют нефть из недр на поверхность в течение длительного времени.
Результаты, полученные в ходе проведенного исследования, дополняют и расширяют существующие на данный момент представления об общей картине нефтяного загрязнения поверхности Каспийского моря и являются еще одним свидетельством необходимости проведения непрерывного спутникового мониторинга районов поступления естественных нефте-углеводородов с морского дна. Будут представлены результаты, полученные для двух районов интереса: часть Каспийского моря вблизи юго-западного побережья к востоку от мыса Сефид Руд (провинция Гилан, Иран) и часть Каспийского моря к западу от полуострова Челекен (административно принадлежит Туркменистану). В ходе наших предыдущих исследований (Лаврова и др., 2022; Митягина, Лаврова, 2020; Mityagina et al., 2019; Mityagina, Lavrova, 2022) на основе спутниковых изображений нами были идентифицированы источники просачивания углеводородов с морского дна в этих районах, являющиеся постоянно действующими источниками естественного загрязнения прилежащих к ним акваторий, уточнены их координаты и показано, что вклады естественных нефтепроявлений (ЕНП) углеводородов с морского дна на иранском и на туркменском шельфах в общую картину нефтяного загрязнения Каспия достаточно значительны и составляют 7–10% и 8–11% соответственно.
Экспериментальную основу исследования составляют спутниковые данные, накопленные за пятилетний период с января 2017 г. по декабрь 2021 г. Массив данных включает в себя данные, полученные радиолокатором с синтезированной апертурой (РСА) C-SAR ИСЗ Sentinel-1A, -1B, и данные, полученные в видимом диапазоне при помощи многоспектральных сенсоров MSI ИСЗ Sentinel-2A, -2B и сканирующего радиометра OLI ИСЗ Landsat-8 при облачном покрытии, не превосходящем 10%. Проанализировано 661 спутниковое изображение поверхности Каспийского моря, полученное над иранским шельфом в районе мыса Сефид Руд, и 690 спутниковых изображений морской поверхности, полученных в районе полуострова Челекен.
К числу наших основных результатов следует отнести выявление на основе анализа многолетних рядов спутниковых данных значительной сезонной изменчивости в направлениях распространения ЕНП в обоих тестовых районах под влиянием локальных ветров и поверхностных течений, преобладающих в различные сезоны. Выявленная сезонная изменчивость должна учитываться при оценке рисков нефтяного загрязнения морской поверхности и побережья.
Установлены типы траекторий распространений ЕНП на морской поверхности характерные для каждого из районов интереса. Отдельное внимание уделено эллиптическим траекториям распространения ЕНП, которые детектировались нами на спутниковых изображениях морской поверхности в районе мыса Сефид Руд в течение всего пятилетнего периода наблюдений в теплое время года – с последних чисел апреля до конца августа. Выдвинута гипотеза, что формирование подобного типа траекторий распространения ЕНП является следствием воздействия инерционных колебаний, которые существуют за счет действия сил инерции после прекращения основной силы, вызывающей движение вод, и характерны именно для естественных просачиваний с морского дна, когда нефть медленно выделяется в течение некоторого времени из фиксированной точки на дне моря (Лаврова, Сабинин, 2016; Li et al., 2013; Бондур и др., 2013). Возникновение круговых и эллиптических траекторий именно в тёплое время года может быть связано с формированием сезонного термоклина, способствующего интенсификации подобных колебаний (Shrira, Forget, 2015).
Проанализировано влияние вихревой динамики на распространение ЕНП и определен ее вклад в кросс-шельфовый перенос нефтяного загрязнения. Показано, что в 10–12 % случаев ЕНП после выхода на поверхность оказываются вовлечёнными в вихревые движения и могут распространяться на большие расстояния, способствуя кроссшельфовому переносу нефтяного загрязнения. При этом в районе вблизи иранского побережья вероятность переноса ЕНП вихрями выше в сторону глубоководной части, чем в сторону береговой черты. В районе туркменского побережья вероятности переноса плёнок ЕНП, вовлечённых в вихревые движения, в сторону побережья и в сторону глубоководной части примерно одинаковы.
Работа выполнена в рамках темы «Мониторинг» Госзадания ИКИ РАН, госрегистрация № 122042500031–8. Обработка и анализ спутниковых данных проводились с использованием возможностей Центра коллективного пользования «ИКИ-мониторинг» с помощью инструментария информационной системы See the Sea.