Математическое моделирование волнового режима бухты Ай-Тодор

https://doi.org/10.35595/2414-9179-2021-3-27-16-31

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Л.В. Харитонова

Морской гидрофизический институт РАН,
Капитанская, д. 2, 299011, Севастополь, Россия;
E-mail: l.kharitonova@mhi-ras.ru

Д.В. Алексеев

Морской гидрофизический институт РАН,
Капитанская, д. 2, 299011, Севастополь, Россия;
E-mail: d.alekseev@mhi-ras.ru

В.В. Фомин

Морской гидрофизический институт РАН,
Капитанская, д. 2, 299011, Севастополь, Россия;
E-mail: v.fomin@ukr.net

Аннотация

Исследование волнового режима прибрежных акваторий имеет большое практическое значение для безопасности мореплавания, проектирования и эксплуатации объектов береговой инфраструктуры. В настоящей работе на основе математического моделирования определены статистические характеристики и пространственное распределение параметров ветрового волнения для района бухты Ай-Тодор, расположенной на Южном берегу Крыма в Черном море. Анализ параметров ветрового волнения за 1979–2017 гг. показал, что наибольшую повторяемость имеют волны с высотами 0,5 м, со средними периодами 3,0–3,5 с, приходящие от восточного направления; наиболее продолжительные штормовые ситуации образует волнение из сектора восток–юго-юго-запад в период с декабря по январь, среднее многолетнее значение длительности штилей составляет ~11 сут. Выполнены оценки экстремальных характеристик ветрового волнения (высот, периодов и длин волн) различной обеспеченности, возможных 1 раз в год, 5, 10, 25, 50 и 100 лет. Для шторма повторяемостью 1 раз в 25 лет средняя высота волн на подходе к бух. Ай-Тодор составляет 4,5 м, в системе этого шторма высота волн 1 %-й обеспеченности достигает 9,6 м. Для ветра 4 %-й режимной обеспеченности наиболее волноопасных направлений на основе модели SWAN и метода вложенных сеток произведены расчеты характеристик ветровых волн с высоким пространственным разрешением (~1,5 м). Проанализированы поля высот значительных волн, средних длин волн, придонных орбитальных скоростей и распределения зон интенсивности обрушения волн. Определено, что наиболее интенсивное волнение возникает при ветрах юго-восточного, восточного и южного направлений, максимальные придонные орбитальные скорости волновых течений достигают 2,5–3,5 м/c и прослеживаются вдоль берега на глубинах до 10 м. Модельные расчеты волновых течений по математической модели SWASH позволили выявить наличие в береговой зоне вблизи пляжа локального циклонического вихря, способствующего выносу взвешенного материала вдоль южной периферии вихря от пляжа в сторону моря.

Ключ. слова

ветровое волнение и течения, математическое моделирование, статистические характеристики, м. Ай-Тодор Крым, Черное море, SWAN, SWASH.

Список литературы

  1. Горячкин Ю.Н., Репетин Л.Н. Штормовой ветро-волновой режим у Черноморского побережья Крыма. Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. Вып. 19. С. 56–69.
  2. Ефимов В.В., Комаровская О.И. Атлас экстремального ветрового волнения Черного моря. Севастополь: МГИ НАНУ, 2009. 59 с.
  3. Зенкович В.П. Берега Черного и Азовского морей. Москва: Географгиз, 1958. 374 с.
  4. Крылов Ю.М. Спектральные методы исследования и расчета ветровых волн. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1966. 255 с.
  5. Полонский А.Б., Фомин В.В., Гармашов А.В. Характеристики ветрового волнения Черного моря. Доповiдi Національної академії наук України. 2011. № 8. С. 108–112.
  6. Репетин Л.Н., Белокопытов В.Н., Липченко М.М. Ветры и волнение в прибрежной зоне юго-западной части Крыма. Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2003. Вып. 9. С. 13–28.
  7. Booij N., Ris R.C., Holthuijsen L.H., A third-generation wave model for coastal regions. Model description and validation. Journal of Geophysical Research, 1999. 104 (C4). P. 7649–7666. https://doi.org/10.1029/98JC02622.
  8. Divinskii B., Fomin V., Kosyan R. and Lazorenko D., 2019. Maximum Waves in the Black Sea. In: MEDCOAST Foundation, 2019. Proceedings of the Fourteenth International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Sciences, Engineering, Management and Conservation MEDCOAST 2019 (Marmaris, Turkey, 22–26 October 2019). Mugla, 2019. Turkey: MEDCOAST Foundation. V. 2. P. 799–810.
  9. Divinsky B.V. and Kosyan R.D., 2018. Wave Climate of the Coastal Zone of the Crimean Peninsula. Physical Oceanography, [e-journal]. V. 25 (2). P. 93–101. DOI: 10.22449/1573-160X-2018-2-93-101.
  10. Divinsky B.V., Fomin V.V., Kosyan R.D. and Ratner Y.D., 2020. Extreme Wind Waves in the Black Sea. Oceanologia, 62 (1), P. 23–30. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2019.06.003.
  11. Lopatoukhin L.J., Rozhkov V.A., Ryabinin V.E., Swail V.R, Boukhanovsky A.V., Degtyarev A.B. Estimation of extreme wind wave heights. World Meteorological Organisa-tion. JCOMM Technical Report WMO/TD. No. 1041. 2000.

Для цитирования: Харитонова Л.В., Алексеев Д.В., Фомин В.В. Математическое моделирование волнового режима бухты Ай-Тодор ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2021. Т. 27. Ч. 3. С. 16–31. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-3-27-16-31

For citation: Kharitonova L.V., Alekseev D.V., Fomin V.V. Mathematical simulation of the Ay-Todor bay wave regime InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2021. V. 27. Part 3. P. 16–31. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-3-27-16-31 (In Russian)