Энергетические ресурсы северного ледовитого океана кратко

Обновлено: 02.07.2024

В Мировом океане заключены огромные, поистине неисчерпаемые ресурсы механической и тепловой энергии, к тому же постоянно возобновляющейся. Основные виды такой энергии – энергия приливов, волн, океанических (морских) течений и температурного градиента. Однако, как правило, концентрация такой энергии в водных массах очень невелика, что затрудняет ее эффективное производственное использование. Тем не менее в качестве потенциального резерва энергетические ресурсы Мирового океана имеют большое значение.

Особенно привлекает внимание энергия приливов (точнее, приливно-отливных движений воды, которые по предложению одного из виднейших российских океанологов Ю. М. Шокальского принято называть одним термином – приливы). Приливные явления известны людям с незапамятных времен и в жизни многих прибрежных стран играли и играют очень большую роль, в какой-то мере определяя весь ритм их жизни.

Общеизвестно, что приливы и отливы происходят два раза в сутки. В открытом океане амплитуда между полной и малой водой составляет примерно 1 м, но в пределах континентального шельфа, особенно в заливах и эстуариях рек, она бывает значительно большей. Суммарную энергетическую мощность приливов обычно оценивают от 2,5 млрд до 4 млрд кВт. Добавим, что энергия только одного приливно-отливного цикла достигает примерно 8 трлн кВт-ч, а это лишь немногим меньше общей мировой выработки электроэнергии в течение целого года. Следовательно, энергия морских приливов – неисчерпаемый источник энергии.

Тем не менее ученые считают, что технически возможно и экономически выгодно использовать лишь очень небольшую часть приливного потенциала Мирового океана (по некоторым оценкам, только 2 %). При определении технических возможностей большую роль играют такие факторы, как характер береговой линии, форма и рельеф дна, сила волн и ветра. Опыт показывает, что для эффективной работы ПЭС высота приливной волны должна быть не менее 5 м. Чаще всего такие условия возникают в узких заливах и эстуариях рек. Но подобных мест на земном шаре не так уж много: по разным источникам 25, 30 или 40.

Считается, что наибольшими запасами приливной энергии обладает Атлантический океан. В его северо-западной части, на границе США и Канады, находится залив Фанди, представляющий собой внутреннюю суженную часть более открытого залива Мэн. Этот залив знаменит самыми высокими в мире приливами, достигающими 18 м. Очень высоки приливы и у берегов Канадского Арктического архипелага. Например, у побережья Баффиновой Земли они поднимаются на 15,6 м. В северо-восточной части Атлантики приливы до 10 и даже 13 м наблюдаются в проливе Ла-Манш у берегов Франции, в Бристольском заливе и Ирландском море у берегов Великобритании и Ирландии.

Велики также запасы приливной энергии в Тихом океане. В его северо-западной части особенно выделяется Охотское море, где в Пенжинской губе (северо-восточная часть залива Шелихова) высота приливной волны составляет 9—13 м. На восточном побережье Тихого океана благоприятные условия для использования приливной энергии имеются у берегов Канады, Чилийского архипелага на юге Чили, в узком и длинном Калифорнийском заливе Мексики.

В пределах Северного Ледовитого океана по запасам приливной энергии выделяются Белое море, в Мезенской губе которого приливы имеют высоту до 10 м, и Баренцево море у берегов Кольского полуострова (приливы до 7 м). В Индийском океане запасы такой энергии значительно меньше. В качестве перспективных для строительства ПЭС здесь обычно называют залив Кач Аравийского моря (Индия) и северо-западное побережье Австралии. Однако и в дельтах Ганга, Брахмапутры, Меконга и Иравади приливы тоже составляют 4–6 м.

К числу энергетических ресурсов Мирового океана относят также кинетическую энергию волн. Энергию ветровых волн суммарно оценивают в 2,7 млрд кВт в год. Опыты показали, что ее следует использовать не у берега, куда волны приходят ослабленными, а в открытом море или в прибрежной зоне шельфа. В некоторых шельфовых акваториях волновая энергия достигает значительной концентрации: в США и Японии – около 40 кВт на 1 м волнового фронта, а на западном побережье Великобритании – даже 80 кВт на 1 м.

Еще один энергетический ресурс Мирового океана – океанические (морские) течения, которые обладают огромным энергетическим потенциалом. Достаточно вспомнить, что расход Гольфстрима даже в районе Флоридского пролива составляет 25 млн м 3 /с, что в 20 раз превышает расход всех рек земного шара. А после того как Гольфстрим уже в океане соединяется с Антильским течением, его расход возрастает до 82 млн м 3 /с. Уже не раз предпринимались попытки подсчитать потенциальную энергию этого потока шириной 75 км и толщиной 700–800 м, двигающегося со скоростью 3 м/с.

Когда говорят об использовании температурного градиента, то имеют в виду источник уже не механической, а тепловой энергии, заключенной в массе океанских вод. Обычно разность температур воды на поверхности океана и на глубине 400 м составляет 12 °C. Однако в акваториях тропиков, расположенных между 20° с. ш. и 20° ю. ш., верхние слои воды в океане могут иметь температуру 25–28 °C, а нижние, на глубине 1000 м, – всего 5 °C. Именно в таких случаях, когда амплитуда температур достигает 20° и более, считается экономически оправданным использование ее для получения электроэнергии на гидротермальных (моретермальных) электростанциях.

Теоретическая возможность такого использования сильного перепада температур океанских вод была доказана французскими учеными и инженерами еще в конце XIX в. Однако вплотную к техническому осуществлению этой идеи подошли только в 70-х гг. XX в. По современным представлениям, моретермальная электростанция является плавучей установкой, в теплообменнике которой нагретая Солнцем поверхностная океанская вода подогревает жидкость, испаряющуюся при сравнительно невысокой температуре, например аммиак. Получаемый при этом пар поступает к турбине, которая соединена с генератором, а затем отводится в глубинный холодный слой, где снова превращается в жидкость. Такая система имеет непрерывное действие, не нуждается в горючем и не оказывает отрицательного влияния на окружающую среду. Издержки на ее эксплуатацию также невысоки. Однако моретермальные электростанции требуют больших инвестиционных затрат и имеют низкий (7—10 %) коэффициент преобразования энергии.

В целом же энергетические ресурсы Мирового океана правильнее было бы отнести к ресурсам будущего.

Океан расположен в центре Арктики, почти со всех сторон окружен сушей, что определяет особенности его природы — климат, гидрологические условия, ледовую обстановку. Северный Ледовитый океан — наименьший из океанов Земли.

Минеральные ресурсы.
Донные отложения шельфовой зоны образованы наносами рек. В них найдены россыпные месторождения тяжелых металлов (олово и др. ) .
Минеральные ресурсы Северного Ледовитого океана пока еще слабо изучены. Однако на шельфе начата эксплуатация месторождений нефти и газа, открыты россыпные месторождения тяжелых металлов. Суровые природные условия сдерживают разведку и освоение уже открытых месторождений полезных ископаемых.

Круглогодичное существование льда — характерная особенность природы океана. Преобладает многолетний лед — пак, толщиной в 2-4 м и более. Ежегодно за зиму льдов образуется больше, чем тает летом. Избыток льда выносится в основном в Атлантический океан. Летом моря океана у побережий материков в значительной степени освобождаются ото льда.

Органический мир
Основу биомассы в океане образуют холодовыносливые диатомовые водоросли. Они живут как в воде, так и на льдах. В приатлантическом секторе океана и в прибрежных водах около устьев рек развиваются зоо- и фитопланктон; характерны водоросли, растущие на дне. На территории океана и в морях обитают промысловые рыбы (треска, пикша, навага, палтус и др. ) , из млекопитающих обычны тюлени, моржи, белухи, белые медведи.
Преобладающая часть водных пространств Северного Ледовитого океана из-за суровых условий неблагоприятна для развития жизни и отличается малой продуктивностью. В полярных широтах обитает 17 видов морских млекопитающих (гренландский тюлень, белуха, нарвал, морж, некоторые виды китов и дельфинов) , рыбные ресурсы формируют около 150 морских и пресноводных видов (наиболее ценными являются сельдь, треска, камбаловые, лососевые, морской окунь, сайда, пикша) . Повышенной рыбопродуктивностью (100 кг/км2 и более) и основными промысловыми районами Арктики являются Баренцево и Норвежское моря, прибрежные акватории Исландии, Шпицбергена и Гренландии. Наиболее характерной чертой рыбного промысла в арктических водах является снижение объемов добычи и изменение структуры уловов. До середины 1960-х и начала 1970-х гг. здесь вылавливались треска, сайда, морской окунь, палтус, несколько разновидностей сельди. Однако интенсивный промысел подорвал промысловую базу названных видов рыб, и их уловы значительно снизились, в уловах теперь преобладают мойва, путтасу и сайка (главный потребитель планктона арктических морей и в свою очередь пища тюленей, моржей и птиц) . Промышленный лов в арктических морях ведут Россия, Норвегия, Исландия и Гренландия. Рыболовство носит экспортную направленность, серьезной проблемой остается рациональная эксплуатация рыбных запасов и лицензирование промысла в 200-мильных экономических зонах (Исландии, Гренландии) .

Природные комплексы.
Основная часть акватории океана расположена в пределах северного — арктического природного пояса Мирового океана. Однако моря океана лежат в северном субполярном поясе, а Норвежское море относится к умеренному поясу.

Северный полярный пояс — это наиболее глубоководная и суровая по климатическим и ледовым условиям центральная часть океана. Граница этого пояса совпадает примерно с краем шельфа. Весь год большая часть акватории покрыта дрейфующими льдами. Характерны нагромождения льда — торосы, высотой до 10-12 м, возникающие под воздействием течений, ветров и приливов. Только на окраинах пояса обитают тюлени, моржи, белые медведи.

кеан расположен в центре Арктики, почти со всех сторон окружен сушей, что определяет особенности его природы — климат, гидрологические условия, ледовую обстановку. Северный Ледовитый океан — наименьший из океанов Земли.

Субарктический пояс включает окраинные и внутренние моря, прилегающие к суше. Природа их менее сурова. Летом воды у берегов свободны ото льда, сильно опреснены речными водами. В акваториях, куда проникают теплые воды, много планктона и рыбы;

Суровая природа полярных и субполярных районов затрудняет поиск полезных ископаемых, поэтому прибрежная зона, шельф и глубокое дно арктических и антарктических вод пока еще слабо разведаны на топливные и минеральные ресурсы. В настоящее время у берегов Северного Ледовитого океана открыто два нефтегазовых месторождения. Они находятся частично на суше и продолжаются в подводные недра. Одно из них — Прадхо-Бэй — расположено на северном берегу Аляски (США) и захватывает прилегающую часть дна моря Бофорта. Предполагают, что это самое крупное нефтяное месторождение в Северной Америке. Извлекаемые запасы жидкого топлива только на суше оцениваются в 1370-2740 млн. тонн, а под водами бухты скрыто еще не менее 3 млрд. тонн нефти.

Месторождения и запасы

К востоку и юго-востоку от Прад-хо-Бэй, в устье Маккензи (Канада), обнаружено несколько залежей нефти и газа, часть которых располагается под дном залива Маккензи. Общие запасы газа в недрах Канадского шельфа в районе моря Бофорта и в устье Маккензи достигают 1500 млрд. м 3 . Разведочное бурение в районе островов Королевы Елизаветы Канадского Арктического архипелага, проливах и заливах обнаружило месторождения газа с запасами 6,1 трлн. м 3 и реже — нефти, запасы которой достигают 3,4 млрд. тонн. США и Канада интенсивно исследуют нефтегазоносность прилежащей части Арктики.

В прибрежной зоне Южного океана разрабатывается одно нефтяное месторождение в Магеллановом проливе (Аргентина) с помощью пробуренных с суши наклонных скважин.

Изучение минеральных богатств сравнительно недавно начато в Северном Ледовитом океане, где в береговых россыпях моря Лаптевых, Восточно-Сибирского и других морей содержатся различные минералы. Уделяется внимание поискам нефтегазовых месторождений в Арктике (Американское побережье) и Антарктике.

По мнению некоторых ученых, человечество исследовало глубины Мирового океана хуже, чем поверхность Луны. Однако он является источником колоссального объема природных ресурсов, многие из которых до сих пор не освоены. Все ресурсы Мирового океана можно разбить на несколько больших групп.

Биологические ресурсы

В эту категорию попадают все те продукты питания, которые человечество добывает из морей и океанов:

рыба;
моллюски (осьминоги, улитки, устрицы, мидии);
ракообразные (крабы, креветки, омары);
млекопитающие (киты, моржи, тюлени, морские львы, ламантины);
водоросли.

При этом на рыбу приходится примерно 90% современной морской добычи, хотя ее масса составляет только 0,5 из 35 млрд тонн биомассы Мирового океана. Сегодня 20% белков, потребляемых людьми, имеют морское происхождение. Важно заметить, что в целом морепродукты считаются более полезными, чем свинина и говядина. Неслучайно наибольшая продолжительность жизни фиксируется в тех государствах, где рыба составляет основу традиционного рациона питания (Япония, страны Скандинавского полуострова и Средиземноморья).

Большая часть морепродуктов добывается в Японском, Охотском, Норвежском и Беринговом море, а также в Тихом океане. При этом они используются не только как пища для людей, но и как корм в птицеводстве и животноводстве. Рыбий жир применяется в красильном деле, для изготовления мыла и в фармакологии.

Ресурсы дна Мирового океана

Огромное количество полезных ископаемых хранится под морским и океаническим дном. Географы выделяют шельфовые ресурсы (в прибрежных областях океана) и ресурсы в глубоководных районах.

Наибольшее значение для современной экономики играют запасы углеводородов – нефти и газа. Их активно добывают в Персидском и Мексиканском заливе, в Северном море и у венесуэльского побережья. Также месторождения углеводородов есть в Северном Ледовитом океане, однако пока что они слабо освоены из-за высокой себестоимости добычи. Всего же в мире насчитывается около 30 шельфовых нефтегазоносных районов, в которых хранится порядка 150 млрд тонн нефти.

В подводных недрах находят и месторождения меди, железа, никеля и других металлов, угля, серы и прочих ценных ресурсов. Для их добычи на берегу стоят шахты, которые под землей уходят в сторону океана, иногда на десятки км.

Драгоценные металлы и камни, а также редкие элементы (цирконий) могут добывать в прибрежно-морских россыпях. Например, в Калининградской области на балтийском побережье развита добыча янтаря, в Намибии у Атлантического берега находят алмазы, а в США – золото.

В глубоководных районах Мирового океана главным ресурсом является железомарганцевые конкреции. Суммарная масса их запасов оценивается в 300 млрд тонн. Из конкреций можно получать не только марганец и железо, но и медь, никель, кобальт, цинк и иные редкие металлы. Процесс образования конкреций продолжается и в наше время, причем скорость накопления марганца, никеля и циркония в 3-5 раз превосходит скорость их потребления человечеством.

Энергетические ресурсы

Океан может служить источником огромного количества энергии. Наиболее перспективным является использование энергии приливных волн. В некоторых прибрежных районах разница в уровне воды во время приливов и отливов может достигать 18 метров. В отличие от классических гидроэлектростанций, в которых вода течет всегда в одном направлении, в приливных электростанциях (ПЭС) она во время приливов и отливов крутит турбину в разные стороны.

Активней всего приливная энергетика развивается в Южной Корее, Франции, Канаде, США. Самой мощной на сегодня является южнокорейская Сихвинская ПЭС (254 МВт). Однако существуют и более амбициозные проекты. Например, на берегу Охотского моря в Пенжинской губе (Россия) можно построить ПЭС мощность 87ГВт, однако стоимость такого сооружения оценивается в 200 млрд долларов.

В энергетике существует ещё три направления, связанных с использованием вод Мирового океана, которые основаны на:

энергии волн;
энергии морских течений;
разнице температур на дне океана и его поверхности.

Однако пока что промышленность не освоила эти технологии, проводятся только научные и опытные работы.

Отдельно стоит отметить ветроэнергетику. Дело в том, что над морями воздушные потоки значительно стабильнее, чем над сушей. Поэтому часто ветряные электростанции строят на расстоянии более 10 км от берега, вбивая сваи в морское дно или сооружая искусственные острова. Подобные ветряные электростанции называют оффшорными. Существуют и плавающие ветряные турбины.

Морская вода

Сама вода в Мировом океане также является ценным ресурсом. В ней растворено огромное количество ценных элементов: поваренная соль, бром, калий, магний. По некоторым подсчетам, в Мировом океане содержится около 8 млрд тонн золота! К сожалению, до сих пор не существует рентабельной технологии его добычи.

В странах с сухим климатом, располагающихся рядом с морями (Саудовская Аравия, Кувейт, Бахрейн, Ливия), морскую воду опресняют и используют для питья или в сельском хозяйстве. Также существуют проекты доставки айсбергов к берегам и их использования в качестве источника пресной воды, однако пока что это экономически неэффективно.

Даже без опреснения морская вода позволяет экономить питьевую воду, заменяя ее в хозяйственной деятельности. Например, в Гонконге ее используют для слива в туалетах. В ряде промышленных технологических процессов допустимо использование морской воды вместо пресной.

Рекреационные ресурсы Мирового океана

Побережья морей и океанов всегда привлекали любителей пляжного отдыха. В Европе наибольшей популярностью пользуется Средиземное и Черное море, в то время как для жителей Нового Света привлекательны пляжи Карибского моря и Мексиканского залива. В Тихом океане туристы предпочитают отдыхать на Гавайских островах в Полинезии и Микронезии, а также на восточном береге австралийского материка. Жители Китая любят загорать на побережье залива Бохайвань и Южно-Китайского моря. В Индийском океане наиболее привлекательны остров Шри-Ланка, Мальдивы и Сейшелы.

Однако рекреационные ресурсы Мирового океана связаны не только с пляжным отдыхом. Большой популярностью пользуются плавания на яхтах и круизные путешествия на океанских лайнерах. Подводный мир можно изучить, занимаясь дайвингом.

Транспортная роль Мирового океана

Морские перевозки очень длительные по сравнению с железнодорожным и тем более авиационным транспортом, однако они наиболее выгодны по своей себестоимости. Это связано с огромным количеством грузов, которые можно разместить на одном корабле. В результате сегодня более 80% всех мировых грузоперевозок осуществляется морем.

Читайте также: