Численное моделирование проникновения волн цунами в Балаклавскую бухту

В. В. Фомин, А. Ю. Белоконь✉, Л. В. Харитонова, Д. В. Алексеев

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: aleksa.44.33@gmail.com

Аннотация

Цель. На основе результатов численного моделирования исследовать процесс проникновения волн цунами из гипотетических очагов землетрясений в Балаклавскую бухту и провести цунамирайонирование береговой полосы бухты – цель данной работы.

Методы и результаты. Представлены результаты численного моделирования проникновения волн цунами в Балаклавскую бухту с последующим затоплением побережья. С помощью нелинейной модели длинных волн решалась задача об эволюции волн цунами в Черном море из трех гипотетических очагов землетрясений. Получены зависимости от времени колебаний уровня моря на входе в Балаклавскую бухту, они использовались в качестве краевых условий на жидкой границе расчетной области, для которой с помощью модели SWASH выполнялось численное моделирование распространения волн цунами в бухте с последующим накатом на берег.

Выводы. При распространении волн цунами в Балаклавской бухте формируются сейшевые колебания уровня моря с периодом ~ 8 мин, соответствующие моде Гельмгольца. Внутри бухты высоты цунами увеличиваются в 5–6 раз по сравнению с входом в расчетную область. Колебания уровня моря максимальны в вершине бухты, где его подъем достигает 1,4–1,5 м. Наибольшему затоплению подвержены восточные берега Балаклавской бухты и берега, примыкающие к ее вершине. Значения на суше уровня воды, отсчитываемого от уровня грунта, достигают 1,0–1,5 м, в вершине бухты 1,8 м. Максимальная протяженность горизонтального заплеска для восточного берега составляет 60 м, в вершине бухты 90 м.

Ключевые слова

численное моделирование, цунами, цунамирайонирование, SWASH, Балаклавская бухта

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 0555-2021-0005.

Для цитирования

Численное моделирование проникновения волн цунами в Балаклавскую бухту / В. В. Фомин [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2022. Т. 38, № 4. С. 405–421. EDN YDMUMU. doi:10.22449/0233-7584-2022-4-405-421

Fomin, V.V., Belokon, A.Yu, Kharitonova, L.V. and Alekseev, D.V., 2022. Numerical Simulation of Tsunami Wave Propagation to the Balaklava Bay. Physical Oceanography, 29(4), pp. 379-394. doi:10.22449/1573-160X-2022-4-379-394

DOI

10.22449/0233-7584-2022-4-405-421

Список литературы

  1. Никонов А. А., Гусяков В. К., Флейфель Л. Д. Новый каталог цунами в Черном и Азовском морях в приложении к оценке цунамиопасности Российского побережья // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 2. С. 240–255. doi:10.15372/GiG20180208
  2. Доценко С. Ф. Численное моделирование цунами в Черном, Азовском и Каспийском морях как необходимый элемент региональных систем раннего предупреждения о цунами // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2012. Вып. 26, том 2. С. 287–300.
  3. Доценко С. Ф., Иванов В. А. Природные катастрофы Азово-Черноморского региона. Севастополь : НПЦ ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. 174 с.
  4. Доценко С. Ф., Ингеров А. В. Характеристика волн цунами сейсмического происхождения в бассейне Черного моря по результатам численного моделирования // Морской гидрофизический журнал. 2013. № 3. С. 25–34. URL: http://мгфж.рф/index.php/repository?id=186 (дата обращения: 29.06.2022).
  5. Пелиновский Е. Н., Зайцев А. И. Оценка и картирование опасности цунами на Черноморском побережье Украины // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. 2011. № 3(90). С. 44–50. URL: https://www.nntu.ru/frontend/web/ngtu/files/nauka/izdaniya/trudy/2011/03/044-050.pdf (дата обращения: 29.06.2022).
  6. Анализ спектральных характеристик черноморских цунами / Р. Х. Мазова [и др.] // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. 2013. № 2(99). С. 52–66. URL: https://www.nntu.ru/frontend/web/ngtu/files/nauka/izdaniya/trudy/2013/02/052-066.pdf (дата обращения: 29.06.2022).
  7. Zaitsev A. I., Pelinovsky E. N. Forecasting of tsunami wave heights at the Russian coast of the Black Sea // Oceanology. 2011. Vol. 51. P. 907–915. https://doi.org/10.1134/S0001437011050225
  8. Tsunamis in the Black Sea: Comparison of the historical, instrumental and numerical data / A. Yalciner [et al.] // Journal of Geophysical Research. Oceans. 2004. Vol. 109, iss. C12. C12023. doi:10.1029/2003JC002113
  9. Григораш З. К. Черноморские цунами 1927 года по мареографическим записям // Труды Морского гидрофизического института АН СССР. 1959. Т. XVII. С. 59–67.
  10. Никонов А. А. Цунами на берегах Черного и Азовского морей // Физика Земли. 1997. № 1. С. 86–96. URL: http://neotec.ginras.ru/comrus/_nikonov-a-a-1997-cunami-na-beregah-chernogo-i-azovskogo-morey.pdf (дата обращения: 30.06.2022).
  11. Вознесенский А. В. Землетрясения 1927 г. в Крыму // Природа. 1927. № 12. С. 957–974. URL: https://priroda.ras.ru/djvu/1927-12.djvu (дата обращения: 30.06.2022).
  12. Двойченко П. А. Черноморские землетрясения 1927 года в Крыму // Природа. 1928. № 6. С. 524–542. URL: http://neotec.ginras.ru/comrus/_dvoychenko-p-ya-1928-chernomorskie-zemletryaseniya-1927-goda-v-nrymu.pdf (дата обращения: 30.06.2022).
  13. Didenkulova I. Tsunami runup in narrow bays: the case of Samoa 2009 tsunami // Natural Hazards. 2013. Vol. 65. P. 1629–1636. https://doi.org/10.1007/s11069-012-0435-7
  14. Доценко С. Ф., Базыкина А. Ю., Ингеров А. В. Особенности распространения волн типа цунами в прибрежной зоне Черного моря // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2017. Вып. 2. С. 11–19. URL: http://ecological-safety.ru/repository/issues/2017/02/02/20170202.pdf (дата обращения: 30.06.2022).
  15. Ковалев П. Д., Ковалев Д. П. Особенности сейшевых колебаний в заливах и бухтах Дальнего Востока: Приморья, Сахалина, южных Курильских островов // Вестник Тамбовского университета. Серия : Естественные и технические науки. 2013. Т. 18, № 4. С. 1377–1382. URL: http://journals.tsutmb.ru/go/1810-0198/2013/4/1377-1382/ (дата обращения: 30.06.2022).
  16. Курчатов И. В. Сейши в Черном и Азовском морях // Собрание научных трудов в 6 т. Москва : Наука, 2005. Т. 1. С 30–39. URL: http://elib.biblioatom.ru/text/kurchatov_sobranie-trudov_t1_2005/go,30/ (дата обращения: 01.07.2022).
  17. Результаты численного моделирования поверхностных и внутренних сейшевых колебаний в Черном море / В. Ф. Баклановская [и др.] // Метеорология и гидрология. 1986. № 6. С. 74–81.
  18. Архипкин В. С., Иванов В. А., Николаенко Е. Г. Моделирование баротропных сейш в южных морях // Моделирование гидрофизических процессов и полей в замкнутых водоемах и морях. Москва : Наука, 1989. С. 104–117.
  19. Сейши в Севастопольской бухте / Ю. Н. Горячкин [и др.] // Труды Украинского научно-исследовательского гидрометеорологического института. 2002. Вып. 250. С. 342–353. URL: https://uhmi.org.ua/pub/np/250/29_Repetin.pdf (дата обращения: 01.07.2022).
  20. Ковалев Д. П., Ковалев П. Д., Хузеева М. О. Сейши, вызываемые атмосферными возмущениями в диапазоне периодов метеоцунами, у побережья южной половины острова Сахалин // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 4. С. 437–450. doi:10.22449/0233-7584-2020-4-437-450
  21. Фомин В. В., Лазоренко Д. И., Иванча Е. В. Численное моделирование сейш в Балаклавской бухте // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2017. Вып. 3. С. 32–39. URL: http://ecological-safety.ru/repository/issues/2017/03/04/20170304.pdf (дата обращения: 01.07.2022).
  22. Базыкина А. Ю., Михайличенко С. Ю., Фомин В. В. Численное моделирование цунами в Черном море, вызванное землетрясением 12 сентября 1927 г. // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 4. С. 318–328. doi:10.22449/0233-7584-2018-4-318-328
  23. Опыт картирования очагов землетрясений / В. И. Уломов [и др.] // Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. Москва : Институт физики Земли РАН. 1993. Вып. 1. С. 99–108.
  24. Куркин А. А. Нелинейная и нестационарная динамика длинных волн в прибрежной зоне. Н. Новгород : НГТУ, 2005. 329 с.
  25. Winde H. P. Wave height from pressure measurements. Delft University of Technology, 2012. 49 p. URL: https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3Ae3b07efd-1ce9-4fd1-b051-c794c72959ca (date of access: 01.07.2022).

Скачать статью в PDF-формате