Исследование сейшевых колебаний в смежных бухтах на примере Севастопольской и Карантинной бухт

Ю. В. Манилюк✉, Д. И. Лазоренко, В. В. Фомин

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: uvmsev@yandex.ru

Аннотация

Цель. Изучение структуры сейшевых колебаний в системе смежных бухт реальной конфигурации.

Методы и результаты. На основе численной конечноэлементной модели ADCIRC исследован отклик Севастопольской и Карантинной бухт Черного моря на возмущения уровня на удаленной открытой границе, содержащие набор случайных гармоник в интервале собственных периодов этих бухт. Численные эксперименты проведены для трех интервалов периодов возмущений, полученных на основе аналитических оценок: 30–52 мин, 8–30 мин, 1–15 мин. Для обеих бухт выделены энергонесущие периоды сейшевых колебаний, и исследовано взаимное влияние бухт друг на друга.

Выводы. Воздействие указанных возмущений приводит к генерации в бухтах мод сейшевых колебаний. Для Севастопольской бухты их периоды составляют 48; 22; 16; 10; 6 мин, для Карантинной бухты – 11,4; 4,8 мин. Количество генерируемых мод определяется интервалом периодов возмущений. Бухты оказывают взаимное влияние друг на друга за счет обмена энергией колебаний через свои входы. Это влияние выражается в проникновении колебаний каждой из бухт в соседнюю бухту. При этом интенсивность собственных мод Севастопольской бухты, проникающих в Карантинную бухту, может превосходить интенсивность собственных мод Карантинной бухты. Сейши с наибольшими амплитудами в обеих бухтах вызываются возмущениями, периоды которых лежат в интервале 30–52 мин.

Ключевые слова

Севастопольская бухта, Карантинная бухта, сейши, резонансные колебания, численное моделирование, модель ADCIRC

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания Морского гидрофизического института РАН по теме No 0827-2018-0004 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей» при частичной поддержке гранта РФФИ No 18-05-80035.

Для цитирования

Манилюк Ю. В., Лазоренко Д. И., Фомин В. В. Исследование сейшевых колебаний в смежных бухтах на примере Севастопольской и Карантинной бухт // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, No 3. С. 261–276. EDN QEFCWJ. doi:10.22449/0233-7584-2020-3-261-276

Manilyuk, Yu.V, Lazorenko, D.I. and Fomin, V.V., 2020. Investigation of Seiche Oscillations in the Adjacent Bays by the Example of the Sevastopol and the Quarantine Bays. Physical Oceanography, 27(3), pp. 242-256. doi:10.22449/1573-160X-2020-3-242-256

DOI

10.22449/0233-7584-2020-3-261-276

Список литературы

  1. Гидрологический режим Севастопольской бухты и его изменения под воздействием климатических и антропогенных факторов / В. А. Иванов [и др.] / Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. 90 с.
  2. Сейши в Севастопольской бухте / Ю. Н. Горячкин [и др.] // Труды Украинского научно-исследовательского гидрометеорологического института. 2002. Вып. 250. С. 342–353.
  3. Течения в Севастопольской бухте по данным ADCP-наблюдений (июнь 2008 года) / А. Н. Морозов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2012. No 3. С. 31–43.
  4. Чехов В. Н., Лушников В. Ф. К оценкам сейш в бухтах Крыма методом конечных элементов // Динамические системы. 2015. Т. 5 (33), No 1–3. С. 93–102.
  5. Михайлова Э. Н., Шапиро Н. Б. Моделирование циркуляции и пространственной структуры термохалинных полей в Севастопольской бухте с учетом реальных внешних данных // Морской гидрофизический журнал. 2005. No 2. С. 60–76.
  6. Белокопытов В. Н., Кубряков А. И., Пряхина С. Ф. Моделирование распространения загрязняющей примеси в Севастопольской бухте // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, No 1. С. 5–15. doi:10.22449/0233-7584-2019-1-5-15
  7. Проект «Моря СССР». Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. IV. Черное море. Вып. 1. Гидрометеорологические исследования. СПб. : Гидрометеоиздат, 1991. 429 c.
  8. Рабинович А. Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. СПб. : Гидрометеоиздат, 1993. 325 с.
  9. Балинец Н. А., Хмара Т. В. Явление тягуна в Севастопольских бухтах // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. Вып. 14. С. 179–187.
  10. Манилюк Ю. В. Сейши и тягун в Севастопольской бухте // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. Вып. 3. С. 4–12. doi:10.22449/2413-5577-2018-3-4-12
  11. Манилюк Ю. В., Лазоренко Д. И., Фомин В. В. Резонансные колебания в системе смежных бухт // Морской гидрофизический журнал. 2019. No 5. С. 423–436. doi:10.22449/0233-7584-2019-5-423-436
  12. Coupling between two inlets: Оbservation and modeling / P. L.-F. Liu [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans, 2003. V. 108, iss. C3. 3069. doi:10.1029/2002JC001478.
  13. Nakano M., Fajimoto N. Seiches in Bays Forming a Coupled System // Journal of the Oceanographical Society of Japan. 1987, V. 43, iss 2. P. 124–134. URL: 43020124.pdf (date of access: 28.05.2020).
  14. Инфразвуковые колебания Японского моря / Г. И. Долгих [и др.] // Океанология. 2011. Т. 441, No 1. С. 98–102.
  15. Собственные колебания уровня воды в бухтах залива Посьета Японского моря / Г. И. Долгих [и др.] // Метеорология и гидрология. 2016. No 8. С. 57–63.
  16. Долгих Г. И., Ковалев Д. П., Ковалев П. Д. Возбуждение сейш подо льдом акватории порта Охотского моря // Доклады Академии наук. 2019. Т. 486, No 4. С. 482–486.
  17. Luettich 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 (TR-DRP-92-6). U.S. Army Corps of Engineers, Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi, 1992, 137 p.
  18. Luettich R. A., Westerink J. J. Formulation and Numerical Implementation of the 2D/3D ADCIRC. Finite Element Model Version 44.XX. 2004. 74 p. URL: https://adcirc.org/files/2018/11/adcirc_theory_2004_12_08.pdf (date of access: 01.09.2019).
  19. Фомин В. В., Лазоренко Д. И., Иванча Е. В. Численное моделирование сейш в Балаклавской бухте // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2017. No 3. С. 32–39.
  20. Fomin V. V., Lazorenko D. I., Fomina I. N. Numerical Modeling of Water Exchange through the Kerch Strait for Various Types of the Atmospheric Impact // Physical Oceanography. 2017. iss. 4. P. 79–89. doi: 10.22449/1573-160X-2017-4-79-89
  21. Манилюк Ю. В., Фомин В. В. Сейшевые колебания в частично замкнутом бассейне // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2017. No 3. С. 73–83.
  22. Rabinovich A. B. Seiches and Harbor Oscillations. Chapter 9. Handbook of Coastal and Ocean Engineering / Ed. Y. C. Kim. Singapoure : World Scientific Publishing, 2009, P. 193–236. https://doi.org/10.1142/9789812819307_0009
  23. Рабинович М. И., Трубецков Д. И. Введение в теорию колебаний и волн. М. : Наука, 1984. 432 с. URL: https://studfile.net/preview/407893/ (дата обращения: 01.09.2019).

Скачать статью в PDF-формате