Прогноз циркуляционных процессов и распространения нефтяного загрязнения в восточной части Черного моря на основе региональной комплексной модели

А.А. Кордзадзе✉, Д.И. Деметрашвили

Институт геофизики им. М. Нодиа Тбилисского государственного университета им. Ив. Джавахишвили, Грузия

✉ e-mail: akordzadze@yahoo.com

Аннотация

Региональная система краткосрочного прогноза динамического состояния восточной части Черного моря (жидкая граница проходит вдоль 39,08° в. д.) расширена путем включения в нее модели распространения нефтяного загрязнения. Модель основана на решении двумерного уравнения переноса — диффузии для неконсервативной примеси. Наряду с прогнозом полей течений, температуры и солености, в случае необходимости предложенная система позволяет прогнозировать также распространение нефтяного загрязнения на 3 сут с пространственным разрешением 1 км. Численные эксперименты, проведенные для случаев разных местоположений гипотетического источника загрязнения в условиях реальных циркуляционных режимов, показывают существенную роль динамических процессов в формировании особенностей пространственно-временного распределения загрязнения.

Ключевые слова

поле течения, численная модель, метод расщепления, диффузия, нефтяное пятно

Для цитирования

Кордзадзе А.А., Деметрашвили Д.И. Прогноз циркуляционных процессов и распространения нефтяного загрязнения в восточной части Черного моря на основе региональной комплексной модели // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 1. С. 3-15. EDN VBUSOF. doi:10.22449/0233-7584-2015-1-3-15

Kordzadze, A.A. and Demetrashvili, D.I., 2015. Forecast of Circulation Processes and Propagation of Oil Pollution in the Eastern Black Sea Based on the Regional Complex Model. Physical Oceanography, (1), pp. 3-14. doi:10.22449/1573-160X-2015-1-3-14

DOI

10.22449/0233-7584-2015-1-3-15

Список литературы

  1. Korotaev G.K., Cordoneanu E., Dorofeyev V.L. et al. Near-operational Black Sea nowcasting / forecasting system // European Operational Oceanography: Present and Future. — 4th EuroGOOS Conference, 6 — 9 June 2005, Brest. — France, 2006. — P. 269 — 275.
  2. Kubryakov A.I., Grigoriev A.V., Kordzadze A.A. et al. Nowcasting / forecasting subsystem of the circulation in the Black Sea nearshore regions // Ibid. — P. 605 — 610.
  3. Korotaev G.K., Oguz T., Dorofeyev V.L. et al. Development of Black Sea nowcasting and forecasting system // Ocean Sci. — 2011. — 7. — P. 629 — 649. — doi:10.5194/os-7-629-2011. — www.ocean-sci.net/7/629/2011/.
  4. Kubryakov A.I., Korotaev G.K., Dorofeev V.L. et al. Black Sea Coastal forecasting systems // Ibid. — 2012. — 8. — P. 183 — 196. — doi:10.5194/os-8-183-2012. — www.ocean-sci.net/8/183/2012/.
  5. Григорьев А.В., Зацепин А.Г. Верификация численной модели динамики вод российской зоны Черного моря по данным дистанционных и контактных наблюдений // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. — Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. — Вып. 25. — Т. 2. — C. 147 — 160.
  6. Grigoriev A.V., Zatsepin A.G. Numerical modeling of water dynamics of Russian zone of the Black Sea within the framework of operational oceanography tasks // J. Georgian Geophys. Soc. — Tbilisi, 2013. — 16b. — P. 138 — 157.
  7. Kordzadze A.A., Demetrashvili D.I. Operational forecast of hydrophysical fields in the Georgian Black Sea coastal zone within the ECOOP // Ocean Sci. — 2011. — 7. — P. 793 — 803. — doi:10.5194/os-7-793-2011. — www.ocean-sci.net/7/793/2011/.
  8. Кордзадзе А.А., Деметрашвили Д.И. Региональная оперативная система прогноза состояния восточной части Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. — Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. — Вып. 25. — Т. 2. — С. 136 — 147.
  9. Kordzadze A.A., Demetrashvili D.I. Coastal forecasting system for the easternmost part of the Black Sea // Turk. J. Fisher. Aqua. Sci. — 2012. — 12. — P. 471 — 477. — doi:10.4194/1303-2712-v12_2_38. — www.trjfas.org.
  10. Кордзадзе А.А., Деметрашвили Д.И. Краткосрочный прогноз гидрофизических полей в восточной части Черного моря // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. — 2013. — 49, № 6. — C. 733 — 745.
  11. Kordzadze A.A., Demetrashvili D.I., Surmava A.A. Dynamical processes developed in the easternmost part of the Black Sea in warm period for 2010 — 2013 // J. Georgian Geophys. Soc. — Tbilisi, 2013. — 16b. — P. 3 — 12.
  12. Кордзадзе А.А., Деметрашвили Д.И., Сурмава А.А. О реакции гидрологического режима Черного моря на изменчивость атмосферных процессов // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. — Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2004. — Вып. 10. — C. 265 — 277.
  13. Кордзадзе А.А., Деметрашвили Д.И., Сурмава А.А. Численное моделирование гидрофизических полей Черного моря в условиях чередования атмосферных циркуляционных процессов // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. — 2008. — 44, № 2. — C. 227 — 238.
  14. Коротенко К.А., Дитрих Д.Е., Боуман Дж. Моделирование циркуляции и перенос нефтяных пятен в Черном море // Океанология. — 2003. — 43, № 3. — C. 367 — 378.
  15. Коротаев Г.К., Еремеев В.Н. Введение в оперативную океанографию Черного моря. — Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. — 382 с.
  16. Губанов Е.П., Иевлева М.Н. Нефтяное загрязнение Черного моря и его влияние на экосистему. — 2006. — 16 с. — http://www.ceemar.org/dspace/bitstream/11099/1132/1/article-13.pdf.
  17. Mironescu L. The fight against harm to the environment in the Black Sea // Parliamentary Assembly Recommendation 1837, Doc.11632. — 2008.
  18. Лебедев С.А. Оценка фонового загрязнения нефтепродуктами Черного и Каспийского морей с использованием данных дистанционного зондирования и модельных расчетов. – 2009. — 21 с. — http://www.mkgtu.ru/docs/KONF_SEM/lebedev.pdf.
  19. Oil spill accident in the Kerch Strait in November 2007 // Commision on the Protection of the Black Sea Against Pollution / Eds. A. Korshenko, Y. Ilyin, V. Velikova. — M.: Nauka, 2011. — 284 p.
  20. Журбас В.М. Основные механизмы распространения нефти в море // Механика жидкости и газа. — М.: ВИНИТИ, 1978. — Т. 12. — C. 144 — 159.
  21. Химия океана. Т.1 / Под ред. О.К. Бордовского и Б.Н. Иваненкова. — М.: Наука, 1979. – 518 с.
  22. Врагов А.В. Методы обнаружения, оценки и ликвидации аварийных разливов нефти. — Новосибирский госуниверситет, 2002. — 224 с.
  23. Озмидов Р.В. Диффузия примесей в океане. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 280 c.
  24. Korotenko K.A., Mamedov R.M., Mooers C.N.K. Prediction of the dispersal of oil transport in the Caspian Sea resulting from a continuous release // Spill Sci. Technol. Bull. — 2001. — 6, № 5/6. — P. 323 — 339.
  25. Korotenko K.A., Mamedov R.M. Modeling of oil slick transport processes in coastal zone of the Caspian Sea // Oceanol. — 2001. — 41. — P. 37 — 48.
  26. Korotenko K.A., Mamedov R.M., Mooers C.N.K. Prediction of the transport and dispersal of oil in the south Caspian Sea resulting from blowouts // Environ. Fluid Mech. — 2001. — 1, № 4. — P. 383 — 414.
  27. Christiansen Bettina M. 3D oil drift and fate forecast at DMI // Techn. Rep. № 03-36. — Denmark, Danish Meteorological Institute. — 2003.
  28. Daniel P. Numerical simulation of the Aegean Sea oil spill // Proc. of the 1995 Intern. Oil Spill Conference. American Petroleum Institute. — Washington, D. C., 1995. — P. 894 — 896. — http://www.meteorologie.eu.org/mothy/references/iosc1995.pdf.
  29. Daniel P. Forecasting oil spill drift at Meteo-France // Proc. of the 1997 Intern. Oil Spill Conference. American Petroleum Institute. — Washington, D. C., 1997. — P. 990 — 993.
  30. Daniel P., Kortchev G., Mungov G. Forecasting oil spill drift in the Black Sea // Proc. of oil spills in the Mediterranean and Black Sea regions // MEDOSC, University of Manchester, UK, 1998. — P. D01 1 — 8.
  31. Daniel P., Poitevin J., Tiercelin C. et al. Forecasting accidental marine pollution drift: the French operational plan, oil and hydrocarbon spills, modelling, analysis, and control // Computational Mechanics Publications. — WTT Press, 1998. — P. 43 — 52.
  32. Daniel P., Gilbert T., Hackett B. et al. Operational metocean products and services in support of marine pollution emergency response operations // Proc. of the 2008 Intern. Oil Spill Conference. American Petroleum Institute. — Washington, D. C. — 2008.
  33. Galabov V. Oil spill drift operational forecasts for Bulgarian coastal area and numerical study of potential oil pollution in the bay of Burgas // Abstracts 2011 3^rd^ Bi-annual BS Scientific Conference and UP-GRADE BS-SCENE Project joint Conference. — Ukraine, Odessa. — 2011.
  34. Brovchenko I., Kuschan A., Maderich V. et al. The modeling system for simulation of the oil spills in the Black Sea // Proc. 2002, 3^rd^ EuroGOOS Conference. — Greece, Athens, 2002.
  35. Reed M., Johansen O., Brandvik P.J. et al. Oil spill modelling toward the close of the 20th century: overview of the state of the art // Spill Sci. Technol. Bull. — 1999. — 5, № 1. — P. 3 — 16.
  36. Shou-Dong Wang, Yong-Ming Shen, Ya-Kun Guo et al. Three-dimensional numerical simulation for transport of oil spills in seas // Ocean Engineer. — 2008. — 35. — P. 503 — 510.
  37. Kordzadze A., Demetrashvili D. Numerical modeling of distribution of the oil pollution in the Black Sea // J. Georgian Geophys. Soc. — 2000. — 5b. — P. 12 — 20.
  38. Kordzadze A., Demetrashvili D., Surmava A.A. A numerical study of spreading of the oil pollution in the natural environment // Экология окружающей среды и безопасность жизнедеятельности. — Киев, 2005. — № 2. — С. 77 — 84.
  39. Dietrich D.E., Lin C.A., Mestas-Nunez A. et al. A high resolution numerical study of Gulf of Mexico fronts and eddies // Meteorol. Atmos. Phys. — 1997. — 64. — P. 187 — 201.
  40. Blumberg A.F., Mellor G.L. A description of a three-dimensional coastal ocean circulation model // Three-Dimens. Coastal Ocean Models. — Amer. Geophys. Union, Washington, D. C. — 1987. — 4. — P. 1 — 16.
  41. Grell G., Dudhia A.J., Stauffer D.R. A description of the fifth-generation Penn State/NCAR mesoscale model (MM5) // NCAR Technical Note. NCAR/TN-398+STR. — 1994.
  42. Tolman H.L. User manual and system documentation of WAVEWATCH-III version 1.18 // NOAA/NWS/NCEP/OMB Technical Note 166. — 1999.
  43. Зилитинкевич С.С., Монин А.С. Турбулентность в динамических моделях атмосферы. — Л.: Наука, 1971. — 44 с.
  44. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. — М.: Наука, 1982. — 319 с.
  45. Марчук Г.И. Численные методы в прогнозе погоды. — Л.: Гидрометеоиздат, 1967. — 356 с.
  46. Марчук Г.И. Численное решение задач динамики атмосферы и океана. — Л.: Гидрометеоиздат, 1974. — 303 с.
  47. Кордзадзе А.А. Математическое моделирование динамики морских течений (теория, алгоритмы, численные эксперименты). — М.: ОВМ АН СССР, 1989. — 218 с.
  48. Zatsepin A.G., Baranov V.I., Kondrashov A.A. et al. Submesoscale eddies at the Caucasus Black Sea shelf and the mechanisms of their generation // Oceanol. — 2011. — 51, № 4. — P. 554 — 567.
  49. Иванов В.А., Тучковенко Ю.С. Прикладное математическое моделирование качества вод шельфовых морских экосистем. — Севастополь: МГИ НАН Украины, 2006. — 368 с.
  50. Демышев С.Г. Численный прогностический расчет течений в Черном море с высоким горизонтальным разрешением // Морской гидрофизический журнал. — 2011. — № 1. — С. 36 — 47.
  51. Oguz T., Latun V.S., Latif M.A. et al. Circulation in the surface and intermediate layers in the Black Sea // Deep-Sea Res. — 1993. — 1, № 40. — P. 1597 — 1612.
  52. Korotaev G., Oguz T., Nikiforov A. et al. Seasonal, interannual, and mesoscale variability of the Black Sea upper layer circulation derived from altimeter data // J. Geophys. Res. — 2003. — 108, № C4. — 3122. — doi:10.1029/2002JC001508.

Скачать статью в PDF-формате