Численное исследование сгонно-нагонных процессов и течений Азовского моря в период экстремальных ветров

Л. В. Черкесов1, Т. Я. Шульга1,✉, Н. Н. Дьяков2, Р. Р. Станичная1

1 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

2 Севастопольское отделение Государственного океанографического института имени Н. Н. Зубова, Севастополь, Россия

✉ e-mail: shulgaty@mail.ru

Аннотация

В работе исследованы величины штормовых сгонно-нагонных колебаний уровня Азовского моря, возникающих во время экстремальных приазовских явлений («черноморка», или «оборотная низовка»), являющихся причиной наводнений в прибрежных районах и Таганрогском заливе. Совместный анализ результатов моделирования и данных наблюдений динамики уровневого режима вод показал их хорошее соответствие в период прохождения сильных штормовых циклонов, перемещающихся с северо-востока Черного моря. Установлена взаимосвязь параметров восточных и западных штормовых ветров, наблюдавшихся в Азовском море во время сильных штормов 2013 – 2014 гг., с амплитудой колебаний скорости течений и уровня Азовского моря. Гидродинамическое моделирование выполнено с использованием трехмерной нелинейной модели POM (Princeton Ocean Model) при задании реального атмосферного воздействия, соответствующего экстремальным штормам, по данным модели SKIRON. Анализ течений, вызванных действием штормовых ветров, показал, что в поверхностном слое моря максимальное значение их скорости превышает 2 м/с (2,12 м/с в марте 2013 г. и 2,45 м/с в сентябре 2014 г.). При этом скорость течений в придонном слое моря, достигающая значений 0,59 и 0,44 м/с, способна вызвать интенсивные литодинамические процессы в прибрежной зоне.

Ключевые слова

Азовское море, Таганрогский залив, уровень моря, экстремальные приазовские явления, течения, сгонно-нагонные процессы, численное моделирование, штормовые циклоны

Для цитирования

Численное исследование сгонно-нагонных процессов и течений Азовского моря в период экстремальных ветров / Л. В. Черкесов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 5. С. 3-20. EDN ZQKYXV. doi:10.22449/0233-7584-2017-5-3-20

Cherkesov, L.V., Shul’ga, T.Ya., Dyakov, N.N. and Stanichnaya, R.R., 2017. Numerical Study of Storm Surge Processes and Currents of the Sea of Azov During a Period of Extreme Winds. Physical Oceanography, (5), pp. 3-18. doi:10.22449/1573-160X-2017-5-3-18

DOI

10.22449/0233-7584-2017-5-3-20

Список литературы

  1. Матишов Г.Г., Матишов, Д.Г. Современные природные и социальные риски в Азово-Черноморском регионе // Вестник РАН. – 2013. – 83, № 12. – С. 1059 – 1067. – doi:10.7868/s0869587313100071
  2. Доценко С.Ф., Иванов В.А. Природные катастрофы Азово-Черноморского региона. - Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. - 174 с.
  3. Шнюков Е.Ф., Митин Л.И., Цемко В.П. Катастрофы в Черном море. – Киев: Манускрипт, 1994. – 269 с.
  4. Михайлов В.Н., Магрицкий Д.В., Иванов А.А. и др. Гидрология дельты и устьевого взморья Кубани / под ред. В.Н. Михайлова, Д.В. Магрицкого, A.A. Иванова. - М.: ГЕОС, 2010. - 728 с.
  5. Фомин В.В., Дьяков Н.Н., Тимошенко Т.Ю. и др. Атлас волнения, течений и уровня Азовского моря. - Киев: Феникс, 2012. - 239 c.
  6. Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР. Том 3. Азовское море. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 218 с.
  7. Дьяков Н.Н., Фомин В.В. Синоптические условия возникновения аномальных колебаний уровня Азовского моря // Наукові праці УкрНДГІ. – 2002. – Вып. 250. – 10 с. – URL: http://uhmi.org.ua/pub/np/250/28_Djakov.pdf (дата обращения 30.01.2017).
  8. Матишов Г.Г., Чикин А.Л., Бердников С.В. и др. Экстремальное наводнение в дельте Дона (23–24 марта 2013 г.) и факторы, его определяющие // Доклады Академии наук. – 2014. – 455, № 3. – С. 342 – 345. – doi:10.7868/S0869565214090229
  9. Матишов Г.Г., Бердников С.В., Беспалова Л.А. и др. Современные опасные экзогенные процессы в береговой зоне Азовского моря. – Ростов-на-Дону: Южный федеральный университет, 2015. – 323 с.
  10. Матишов Г.Г., Бердников С.В. Экстремальное затопление дельты Дона весной 2013 г. // Изв. РАН. Сер. географическая. – 2015. – № 1. – С. 111 – 118. – http://dx.doi.org/10.15356/0373-2444-2015-1-111-118
  11. Фомин В.В., Лазоренко Д.И., Алексеев Д.В. и др. Штормовые нагоны в Таганрогском заливе и затопление дельты Дона // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. ‒ 2015. ‒ № 1. ‒ С. 74 ‒ 82.
  12. Иванов В.А., Черкесов Л.В., Шульга Т.Я. Динамические процессы и их влияние на распространение и трансформацию загрязняющих веществ в ограниченных морских бассейнах. - Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. - 178 с.
  13. Ivanov V.A., Cherkesov L.V., Shul’ga T.Ya. Investigation of effects of spatially and temporally variable wind on currents, surges, and admixture spread in the Sea of Azov // Rus. Meteorol. Hydrol. – 2012. – 37, Iss. 8. – P. 553 – 559. – doi:10.3103/S1068373912080079
  14. Ivanov V.A., Cherkesov L.V., Shu’lga T.Ya. Dynamic processes and their influence on the transformation of the passive admixture in the Sea of Azov // Oceanology. – 2014. – 54, Iss. 4. – P. 426 – 434. – doi:10.1134/S0001437014030023
  15. Blumberg A.F., Mellor G.L. A description of a three dimensional coastal ocean circulation model // Three-Dimensional Coastal Ocean Models / Ed. N. Heaps. – Washington, D.C.: American Geophysical Union, 1987. – 4. – P. 1 – 16.
  16. Фомин В.В. Численная модель циркуляции вод Азовского моря // Научные труды УкрНИГМИ. – 2002. – Вып. 249. – C. 246 – 255.
  17. Kallos G., Nickovic S., Jovic D. et al. The Regional Weather Forecasting System SKIRON and its capability for forecasting dust uptake and transport // Proceedings of the WMO conference on dust storms, Damascus, 1-6 Nov. 1997. – Damascus, 1997. – P. 9.
  18. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. – 1982. – 20, Iss. 4. – P. 851 – 875. – doi:10.1029/RG020i004p00851
  19. Smagorinsky J. General circulation experiments with the primitive equations. I. The basic experiment // Mon. Wea. Rev. – 1963. – 91, No. 3. – P. 99 – 164. – doi:10.1175/1520-0493(1963)0910099:GCEWTP2.3.CO;2
  20. Wannawong W., Wongwises U., Vongvisessomjai S. Mathematical modeling of storm surge in three dimensional primitive equations // Int. J. Math., Comput., Phys., Electr. Comput. Engineer. – 2011. – 5, № 6. – P. 797 – 806. – URL: http://waset.org/publications/6330/mathematical-modeling-of-storm-surge-in-three-dimensional-primitive-equations (дата обращения 30.01.2017).
  21. Large W.G., Pond S. Open ocean momentum flux measurements in moderate to strong winds // J. Phys. Oceanogr. – 1981. – 11, No. 3. – P. 324 – 336. – doi:10.1175/1520-0485(1981)0110324:OOMFMI2.0.CO;2
  22. Grant W.D., Madsen O.S. Combined wave and current interaction with a rough bottom // J. Geophys. Res. – 1979. – 84, Iss. C4. – P. 1797 – 1808. – doi:10.1029/JC084iC04p01797
  23. Courant R., Friedrichs K.O., Lewy H. On the partial difference equations of mathematical physics // IBM J. Res. Develop. – 1967. – 11, Iss. 2. – P. 215 – 234. – doi:10.1147/rd.112.0215
  24. Janjić Z.I. Nonlinear advection schemes and energy cascade on semi-staggered grids // Mon. Wea. Rev. – 1984. – 112, No. 6. – P. 1234 – 1245. – doi:10.1175/1520-0493(1984)1121234:NASAEC2.0.CO;2

Скачать статью в PDF-формате