Исследование формирования и распространения речного плюма Дуная на основе численного моделирования

https://doi.org/10.35595/2414-9179-2021-3-27-32-41

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

Е.М. Лемешко

Морской гидрофизический институт РАН,
Капитанская, д. 2, 299011, Севастополь, Россия

М.В. Цыганова

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

Аннотация

Актуальность исследований прибрежной циркуляции, связанной с речным стоком, обусловлена антропогенной нагрузкой на экологическое состояние вод шельфа. Речные воды, попадая в море, образуют в районе устья мезомасштабные структуры, отличающиеся пониженной соленостью с высоким содержанием взвеси и растворенной органики. Такие структуры в современной литературе называют «плюмами». При свободном инерционном движении плюм принимает вид области округлой формы или «горба» (от англ. bulge), течение в которой имеет антициклонический характер. Целью данной работы является исследование распространения распресненных вод, образованных стоком реки, и закономерностей формирования гидрологической структуры вод, динамики стокового течения, образования термохалинных фронтов на шельфе на основе численного моделирования.

С помощью численного моделирования исследуется формирование и дальнейшее распространение речного плюма на шельфе без учета воздействия приливов. Использована трехмерная σ-координатная численная модель, адаптированная для шельфа и эстуариев. Расчеты проведены для прямоугольной области. Рассмотрено влияние изменения основных параметров стока, геометрии устья, уклона дна и ветра на развитие плюма и распространение вдольберегового плотностного течения. Полученные результаты моделирования для условий cеверо-западного шельфа Черного моря и стока Дуная согласуются с оценками характеристик плюма по данным архивных гидрологических наблюдений температуры и солености воды.

Результаты работы могут быть использованы при дальнейшем изучении гидрологических процессов в районе устьев рек, особенностей формирования и эволюции плюмов, оценки транспорта взвешенных веществ, биогенных элементов и микропластика в прибрежной зоне морей и океанов.

Ключ. слова

речной плюм, шельф, численное моделирование, Дунай, Черное море.

Список литературы

  1. Блатов А.С., Иванов В.А. Гидрология и гидродинамика шельфовой зоны Черного моря. Киев: Наукова думка, 1992. 244 с.
  2. Завьялов П.О., Моллер мл. О.О., Ванг К.Х. Связь между морским пластиковым мусором и речными плюмами: первые результаты проекта PLUMPLAS. Океанологические исследования, 2020. Т. 48. № 4. С. 32–44.
  3. Иванов В.А., Фомин В.В. Математическое моделирование динамических процессов в зоне море-суша. Севастополь: НАН Украины МГИ, 2008. 363 с.
  4. Михайлов В.Н. Гидрология дельты Дуная. Москва: ГЕОС, 2004. 448 с.
  5. Цыганова М.В., Лемешко Е.М., Рябцев Ю.Н. Моделирование формирования гидрофронта в районе устья Дуная. Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря, 2016. № 3. С. 26–31.
  6. Dinu I., Bajo M., Umgiesser G., Stănică A., (2017). Romanian coastal dynamics during cold and warm seasons analyzed by means of a numerical model. Geo-Eco-Marina, 23. P. 71–101.
  7. Kubryakov A.A., Stanichny S.V., Zatsepin A.G. Interannual variability of Danube waters propagation in summer period of 1992–2015 and its influence on the Black Sea ecosystem) Journal of Marine Systems, 2018. V. 179. P. 10–30. DOI: 10.1016/j.jmarsys.2017.11.001.
  8. Miladinova S., Stips A., Macias Moy D., Garcia-Gorriz E. Pathways and mixing of the north western river waters in the Black Sea. Estuarine, Coastal and Shelf Science 236 (2020) 106630. P. 1–9.
  9. Fong D.A., Geyer W.R. The alongshore transport of freshwater in a surface-trapped river plume. J. Phys. Oceanogr., 2002. V. 32. P. 957–972.
  10. Horner-Devine Alexander R., Hetland Robert D., MacDonald Daniel G. Mixing and Transport in Coastal River Plumes. Annual Review of Fluid Mechanics, 2015. V. 47 (1). P. 569–594. DOI: 10.1146/annurev-fluid-010313-141408.
  11. Hetland R.D., 2005. Relating River Plume Structure to Vertical Mixing. J. Phys. Oceanogr., 2005. V. 35. P. 1667–1688, DOI: 10.1175/JPO2774.1.
  12. Osadchiev A., Korshenko E. Small river plumes off the northeastern coast of the Black Sea under average climatic and flooding discharge conditions. Ocean Science, 2017. V. 13. No. 3. P. 465–482. DOI: 10.5194/os-13-465-2017.
  13. Osadchiev A., Sedakov R. Spreading dynamics of small river plumes off the northeastern coast of the Black Sea observed by Landsat 8 and Sentinel-2. Remote Sensing of Environment, 2019. V. 221. P. 522–533. DOI: 10.1016/j.rse.2018.11.043.
  14. Tsyganova M.V., Lemeshko E.M. (2020) Dynamics of Riverine Water in the Black Sea Shelf Zone. In: Olegovna C. (eds) Processes in GeoMedia. Volume I. Springer Geology. Springer, Cham DOI: 10.1007/978-3-030-38177-6_15.
  15. Yankovsky A.E., Lemeshko E.M., Ilyin Y.P. The influence of shelfbreak forcing on the alongshelf penetration of the Danube buoyant water. Black Sea. Continental Shelf Research, 2004. V. 24. P. 1083–1098.
  16. Yankovsky A.E., Chapman D.C. A simple theory for the fate of buoyant coastal discharges. Journal of physical oceanography, 1997. V. 27. P. 1386–1401.

Для цитирования: Лемешко Е.М., Цыганова М.В. Исследование формирования и распространения речного плюма Дуная на основе численного моделирования ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2021. Т. 27. Ч. 3. С. 32–41. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-3-27-32-41

For citation: Lemeshko E.M., Tsyganova M.V. Investigation of Danube river plume formation and propagation based on numerical modeling 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. 32–41. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-3-27-32-41 (In Russian)