Модульный подход к расчету циркуляции и приливов в Черном море

С.Ф. Доценко1,✉, В.Б. Залесный2, Н.К.В. Санникова1

1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

2 Институт вычислительной математики РАН, Москва, Россия

✉ e-mail: sf_dotsenko@mail.ru

Аннотация

Выполнен анализ циркуляции и приливов в Черном море. Даны оценки основных характеристик приливных колебаний. Помимо этого, с использованием модульного подхода проведены расчеты циркуляции вод Черного моря. Применена σ-модель циркуляции океана, разработанная в Институте вычислительной математики РАН. Пространственное разрешение модели по долготе и широте составляет около 4 км. По вертикали задавалось 40 неравномерно распределенных σ-уровней. Шаг по времени – 300 с. В циркуляции Черного моря отчетливо проявляется вихревая структура. Воспроизводится Основное Черноморское течение, которое характеризует общую циклоническую циркуляцию по всему периметру Черного моря, образуя два заметных вихря. Для описания генерации приливов в σ-модель циркуляции добавлен модуль, соответствующий приливообразующим потенциалам Луны и Солнца.

Ключевые слова

Черное море, общая циркуляция, приливы, математическая модель, модульный подход, вычислительные эксперименты

Для цитирования

Доценко С.Ф., Залесный В.Б., Санникова Н.К.В. Модульный подход к расчету циркуляции и приливов в Черном море // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 1. С. 3-19. EDN VTPCYN. doi:10.22449/0233-7584-2016-1-3-19

Dotsenko, S.F., Zalesny, V.B. and Sannikova, N.K.V., 2016. Block Approach to the Simulation of Circulation and Tides in the Black Sea. Physical Oceanography, (1), pp. 3-19. doi:10.22449/1573-160X-2016-1-3-19

DOI

10.22449/0233-7584-2016-1-3-19

Список литературы

  1. Каган Б.А. Гидродинамические модели приливных движений в море. – Л.: Гидрометеоиздат, 1968. – 219 с.
  2. Марчук Г.И., Каган Б.А. Динамика океанских приливов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1991. – 471 с.
  3. Андросов А.А., Вольцингер Н.Е. Проливы Мирового океана. Общий подход к моделированию. – М.: Наука, 2005. – 187 с.
  4. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А. Уровень Черного моря: прошлое, настоящее и будущее. – Севастополь: МГИ НАН Украины, 2006. – 210 с.
  5. Доценко С.Ф., Иванов В.А. Природные катастрофы Азово-Черноморского региона. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. – 174 с.
  6. Marinescu A., Sclarin O. Les variations periodignes du nivean de la Mer Noire a longstanga // Trans. Museum histoire nature Gr. Antipa. – 1968. – № 1. – P. 531 – 535.
  7. Endros A. Die Seiches des Schwarzen und Azowschen meers und die dortigen Hubhohen der Gezeiten // Ann. Hyd. Mar.Met. – 1932. – Bd. 60, Ht. 11. – S. 442 – 453.
  8. Иванов В.А., Манилюк Ю.В., Черкесов Л.В. О сейшах Черного моря // Метеорология и гидрология. – 1996. – № 11. – С. 57 – 63.
  9. Архипкин В.С., Иванов В.А., Николаенко Е.Г. Моделирование собственных колебаний в южных морях // Численное моделирование гидрофизических процессов и явлений в замкнутых водоемах / Под ред. А.С. Саркисяна. – М.: Наука, 1987. – С. 78 – 91.
  10. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А., Репетин Л.Н., Хмара Т.В. Сейши в Севастопольской бухте // Тр. УкрНИГМИ. – 2002. – Вып. 250. – С. 342 – 353.
  11. Defant A. Physical Oceanography. V. 2. – Oxford, New York: Pergamon Press, 1961. – 598 p.
  12. Ястреб Я.П., Хмара Т.В. Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2005. – Вып. 12. – С. 60 – 69.
  13. Yuce H. Analysis of the water level variations in the eastern Black Sea // J. Coast. Res. – 1993. – 9, № 4. – P. 1075 – 1082.
  14. Boon J. Secrets of the tide: tide and tidal current analysis and applications, storm surges and sea level trends. – Woodhead Publishing, 2004. – 224 p.
  15. Le Provost C.F., Lyard F., Molines J.M. et al. A hydrodynamic ocean tide model improved by assimilating a satellite altimeter-derived data set // J. Geophys. Res. – 1998. – 103, № C3. – P. 5513 – 5529.
  16. Мошонкин С.Н. , Дианский Н.А., Гусев А.В. Влияние взаимодействия Атлантики с Северным Ледовитым океаном на Гольфстрим // Океанология. – 2007. – 47, № 2. – C. 197 – 210.
  17. Дианский Н.А., Залесный В.Б., Мошонкин С.Н. и др. Моделирование муссонной циркуляции Индийского океана с высоким пространственным разрешением // Океанология. – 2006. – 46, № 4. – C. 421 – 442.
  18. Marchuk G.I., Rusakov A.S., Zalesny V.B. et al. Splitting numerical technique with application to the high resolution simulation of the Indian Ocean circulation // Pure Appl. Geophys. – 2005. – 162. – P. 1407 – 1429.
  19. Parkinson C.L., Washington W.M. A large scale numerical model of sea ice // J. Geophys. Res. – 1979. – 84, № C1. – P. 311 – 337.
  20. Яковлев Н.Г. Воспроизведение крупномасштабного состояния вод и морского льда Северного Ледовитого океана в 1948 – 2002 гг. Часть I. Численная модель и среднее состояние // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. – 2009. – 45, № 3. – С. 383 – 398.
  21. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. – СПб.: Лань, 2009. – 608 с.
  22. Briegleb B.P., Hunke E.C., Bitz C.M. et al. The sea ice simulation of the Community Climate System Model, version two. – NCAR Tech. Note NCAR/TN-45+STR, 2004. – 34 p.
  23. Hunke E.C., Dukowicz J.K. An elastic-viscous-plastic model for sea ice dynamics // J. Phys. Oceanogr. – 1997. – 27, № 9. – P. 1849 – 1867.
  24. Arabelos D.N., Papazachariou D.Z., Contadakis M.E. et al. A new tide model for Mediterranean Sea based on altimetry and tide gauge assimilation // Ocean Sci. – 2011. – 7, № 3. – P. 429 – 444.
  25. Tierney C.C., Kantha L.H., Born G.H. Shallow and deep water global ocean tides from altimetry and numerical modeling // J. Geophys. Res. – 2000. – 105, № C5. – P. 11259 – 11277.
  26. Feistel R., Nausch G., Wasmund N. State and evolution of the Baltic Sea, 1952 – 2005: a detailed 50-year survey of meteorology and climate, physics, chemistry, biology, and marine environment. – Hoboken: John Wiley & Sons, 2008. – 703 p.
  27. Mzadek R. Hydrodynamic tidal model of Cook Strait. – Ecole MATMECA, 2005. – 30 p.
  28. Kowalik Z., Untersteiner N. A study of the M2 tide in the Arctic Ocean // Dt. Hydrogr. Z. – 1978. – 31. – S. 216 – 229.
  29. Tsimplis M.N., Proctor R., Flather R.A. A two dimensional tidal model for Mediterranean Sea // J. Geophys. Res. – 1995. – 100, № C8. – P. 16223 – 16239.
  30. Einšpigel D. Barotropní oceánický slapový model. – Univerzita Karlova v Praze, 2012. – 55 p.
  31. Luettich R.A., Westerink Jr., Westerink J.J. Continental shelf scale convergence studies with a barotropic tidal model. Quantitative skill assessment for Coastal Ocean Models // Amer. Geophys. Union press. – 1995. – 48. – P. 349 – 371.
  32. Kowalik Z., Proshutinsky A.Y. Diurnal tides in the Arctic Ocean // J. Geophys. Res. – 1993. – 98, № C9. – P. 16449 – 16468.
  33. Kowalik Z., Luick J. The Oceanography of Tides. – Fairbanks, 2013. – 157 p.
  34. Kaplan G., Bangert J., Bartlett J. et al. User’s Guide to NOVAS 3.0. – Washington: U.S. Naval Observatory, 2009. – 124 p.

Скачать статью в PDF-формате