Расчет баротропных течений на шельфе Черного моря на основе гидродинамической модели МГИ НАН Украины

С.Г. Демышев, Н.А. Евстигнеева✉

Морской гидрофизический институт НАН Украины, Украина

✉ e-mail: naevstigneeva@yandex.ru

Аннотация

Приводится описание трехмерной нелинейной модели Черного моря, адаптированной для расчета баротропных течений на шельфе. Рассматриваются особенности конечно-разностных уравнений, возникающие при учете жидких границ. В качестве примера решается задача моделирования течений, формирующихся под действием климатического ветра на северо-западном шельфе Черного моря.

Анализируются результаты трех экспериментов, в которых на открытой части боковых границ для уравнений движения задаются соответственно условия Дирихле, свободного протекания и смешанного типа. Показано, что использование условий Дирихле может приводить к неадекватному вертикальному переносу вблизи жидких границ. При задании условий свободного протекания возникают большие ошибки в полях уровня и скорости течений в приграничной области. Условия смешанного типа позволяют уменьшить ошибку в расчетных полях и более корректно описать перенос по вертикали.

Ключевые слова

численное моделирование, баротропные течения, высокое пространственное разрешение, северо-западный шельф, открытая жидкая граница

Для цитирования

Демышев С.Г., Евстигнеева Н.А. Расчет баротропных течений на шельфе Черного моря на основе гидродинамической модели МГИ НАН Украины // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 6. С. 43-58. EDN TOESDV.

Demyshev, S.G. and Evstigneeva, N.A., 2011. Numerical analysis of barotropic currents on the Black Sea shelf on the basis of the hydrodynamic model developed at the Marine Hydrophysical Institute of the Ukrainian National Academy of Sciences. Physical Oceanography, 21(6), pp. 408–423. doi:10.1007/s11110-012-9133-y

Список литературы

  1. Андросович А.И., Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Численная модель и расчет циркуляции вод северо-западной части Черного моря // Морской гидрофизический журнал. – 1994. – № 5. – С. 28 – 42.
  2. Алаев В.Г., Рябцев Ю.Н., Шапиро Н.Б. Адаптационный расчет скорости течений на шельфе с помощью квазиизопикнической модели // Там же. – 1999. – № 4. – С. 64 – 79.
  3. Алаев В.Г. Исследование сезонной изменчивости гидродинамических полей в северозападной части Черного моря на основе изопикнической модели // Там же. – 2000. – № 6. – С. 5 – 17.
  4. Иванов В.А., Рябцев Ю.Н. Анализ течений на северо-западном шельфе Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2002. – Вып. 1(16). – С. 8 – 21.
  5. Иванов В.А., Михайлова Э.Н., Шапиро Н.Б. Моделирование ветровых апвеллингов на северо-западном шельфе Черного моря в окрестностях локальных особенностей рельефа дна // Морской гидрофизический журнал. – 2008. – № 3. – С. 68 – 79.
  6. Тучковенко Ю.С. Математическая модель формирования термохалинной структуры и циркуляции вод в лиманах, приустьевых и шельфовых областях северо-западной части Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2003. – Вып. 9. – С. 138 – 154.
  7. Демышев С.Г., Коротаев Г.К. Численная энергосбалансированная модель бароклинных течений океана на сетке С // Численные модели и результаты калибровочных расчетов течений в Атлантическом океане. – M.: ИВМ РАН, 1992. – С. 163 – 231.
  8. Белолипецкий В.М, Костюк В.Ю., Шокин Ю.И. Математическое моделирование течений стратифицированной жидкости. – Новосибирск: Наука, 1991. – 176 c.
  9. Демышев С.Г. Численные эксперименты по сопоставлению двух конечно-разностных схем для уравнений движения в дискретной модели гидродинамики Черного моря // Морской гидрофизический журнал. – 2005. – № 5. – С. 47 – 59.
  10. Яковлев Н.Г. Численная модель и предварительные результаты расчетов по воспроизведению летней циркуляции вод Карского моря // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. – 1996. – 32, № 5. – С. 714 – 723.
  11. Дорофеев В.Л., Коротаев Г.К. Ассимиляция данных спутниковой альтиметрии в вихреразрешающей модели циркуляции Черного моря // Морской гидрофизический журнал. – 2004. – № 1. – С. 52 – 68.
  12. Добровольский А.Д., Залогин Б.С. Моря СССР. – Москва: Изд-во МГУ, 1982. – 192 с.
  13. Демышев С.Г., Евстигнеева Н.А. Численный анализ влияния краевых условий на формирование течений в северо-западной части Черного моря // Системы контроля окружающей среды. – 2009. – С. 189 – 191.

Скачать статью в PDF-формате