Численное моделирование сгонно-нагонных колебаний в заливе Донузлав (Черное море)

https://doi.org/10.35595/2414-9179-2021-3-27-59-73

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

А.А. Полозок

Морской гидрофизический институт РАН,
ул. Капитанская, д. 2, 299011, Россия, Севастополь;
E-mail: polozok.umi@gmail.com

В.В. Фомин

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

И.Н. Фомина

Государственный океанографический институт имени Н.Н. Зубова,
Кропоткинский пер., д. 6, 119034, Россия, Москва;
E-mail: irina.fomina@ukr.net

Аннотация

Сгонно-нагонные колебания в прибрежной зоне морей могут оказывать существенное влияние на инфраструктуру и безопасность судоходства в бухтах и заливах. Цель настоящей работы — исследование сгонно-нагонных колебаний в заливе Донузлав, расположенном на западном побережье Крымского полуострова и соединенном с морем узким проливом. Для этого используется гидродинамическая модель Advanced Circulation Model for Shelves Coasts and Estuaries (ADCIRC).

Численный алгоритм модели основан на методе конечных элементов, использующем треугольные элементы и линейные базисные функции. Входными данными модели ADCIRC служили поля скорости приземного ветра и атмосферного давления над Черным морем. Численное моделирование выполнялось на двух вложенных неструктурированных сетках. Первая сетка включала все Черное море, вторая сетка включала залив и прилегающую к нему акваторию моря.

Для графического отображения результатов моделирования применялся картографический пакет Generic Mapping Tools (GMT). Анализ результатов моделирования для разных направлений ветра показал, что при воздействии ветра на акваторию залива Донузлав в полях уровня моря и течений возникают сейшеобразные колебания.

Интенсивность этих колебаний определяется тем, насколько быстро скорость ветра достигает своего максимального значения. Из-за узости пролива за пределами залива колебания не проявляются. Выполнено моделирование экстремальной штормовой ситуации, возникшей в Черном море 11 ноября 2007 г.

В период шторма произошла быстрая смена направления ветра с юго-восточного на западное с одновременным усилением скорости ветра до 15–21 м/с. Это вызвало подъем уровня моря в вершине залива до 0,5 м и усиление скорости течения в проливе до 0,6 м/с.

Ключ. слова

Черное море, Донузлав, сгонно-нагонные колебания, моделирование, ADCIRC, GMT.

Список литературы

  1. Андросович А.И., Иванов В.А., Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Моделирование ветровых течений в озере Донузлав. Морской гидрофизический журнал, 1996. № 2. С. 15–26.
  2. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А. Уровень Черного моря: прошлое, настоящее и будущее. Севастополь: МГИ НАН Украины, 2006. 210 с.
  3. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А., Репетин Л.Н., Хмара Т.Н. Сейши в Севастопольской бухте. Труды УкрНИГМИ, 2002. Вып. 250. С. 342–353.
  4. Иванов В.А., Коновалов А.В., Манилюк Ю.В., Черкесов Л.В. Математическое моделирование сгонно-нагонных колебаний в Черном море. Метеорология и гидрология, 1999. № 11. С. 56–63.
  5. Ломакин П.Д., Рябушко В.И., Чепыженко А.И., Щуров С.В. Контроль системы течений и полей концентрации общего взвешенного и растворенного органического веществ в озере Донузлав в мае 2019 года. Системы контроля окружающей среды, 2021. № 1 (43). С. 87–94. DOI: 10.33075/2220-5861-2021-1-87-94.
  6. Медведев И.П., Архипкин В.С. Колебания уровня моря в Голубой бухте (Геленджик). Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2015. № 3. P. 70–78.
  7. Немировский М.С., Ковригина Н.П. Динамика вод озера Донузлав. Экология моря, 2000. Вып. 51. С. 10–13.
  8. Фомин В.В., Иванов В.А. Объединенная численная модель течений, волнения и транспорта наносов озера Донузлав. Морской гидрофизический журнал, 2006. № 2. С. 1–23.
  9. Фомин В.В., Лазоренко Д.И., Иванча Е.В. Моделирование сейш в Балаклавской бухте. Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. Сборник научных трудов, 2017. № 3. С. 32–39.
  10. Фомичева Л.А., Рабинович А.Б., Демидов А.Н. Уровень моря. Проект «Моря СССР». Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 4. Черное море. Вып. 1. СПб.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 329–354.
  11. Bazykina A.Yu., Dotsenko S.F. Propagation of Tsunami-like Surface Long Waves in the Bays of a Variable Depth. Physical Oceanography, 2016. No. 4, P. 3–11.
  12. Dietrich J.C. et al. Real-Time Forecasting and Visualization of Hurricane Waves and Storm Surge Using SWAN+ADCIRC and FigureGen. In: Dawson C., Gerritsen M. (eds) Computational Challenges in the Geosciences. The IMA Volumes in Mathematics and its Applications. Springer, New York, NY. 2013. V. 156. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-7434-0_3.
  13. Luettich Jr. R.A., Westerink J.J., Scheffner N.W. ADCIRC: an advanced three-dimensional circulation model for shelves coasts, and estuaries, report 1: theory and methodology of ADCIRC-2DDI and ADCIRC-3DL. Dredging research program technical report DRP-92-6. Vicksburg: U.S. Army Engineers Waterways Experiment Station, 1992. 137 p.
  14. Manilyuk Y.V, Lazorenko D.I., Fomin V.V. Investigation of Seiche Oscillations in the Adjacent Bays by the Example of the Sevastopol and the Quarantine Bays. Physical Oceanography, 2020. No. 27 (3). P. 242–256.
  15. Rabinovich A.B. Seiches and harbor oscillations. In: Handbook of Coastal and Ocean Engineering / Еd. Y.C. Kim. Chapter 9. Singapore: World Scientific Publ., 2009. P. 193–236.

Для цитирования: Полозок А.А., Фомин В.В., Фомина И.Н. Численное моделирование сгонно-нагонных колебаний в заливе Донузлав (Черное море) ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2021. Т. 27. Ч. 3. С. 59–73. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-3-27-59-73

For citation: Polozok A.A., Fomin V.V., Fomina I.N. Numerical modeling of surge oscillations in the Donuzlav bay (Black sea) 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. 59–73. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-3-27-59-73 (In Russian)