Колебания уровня моря в смежных бухтах Торгового порта и Холмск-Северный (остров Сахалин)

Д. П. Ковалев1, Ю. В. Манилюк2, ✉, П. Д. Ковалев1

1 Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск, Россия

2 Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: uvmsev@yandex.ru

Аннотация

Цель. Изучение на основе теоретических представлений и данных натурных наблюдений уровня моря, полученных с сентября 2022 г. по май 2023 г., длинноволновых процессов в бухтах г. Холмска и на прилегающем шельфе, в том числе взаимодействия бухт – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Для выполнения наблюдений использованы три автономных измерителя волнения АРВ-14 К, которые были установлены в бухтах Торгового порта и Холмск-Северный, а также на шельфе на незначительном удалении от бухт. Дискретность измерений одна секунда. На основе спектрального анализа с использованием программы Kyma исследованы временные ряды как включающие приливы, так и не учитывающие их. В диапазоне периодов волн 1–30 ч обнаружены волновые процессы с периодами 1,6–6,7 ч неприливной природы, которые можно отнести к шельфовым сейшам, волнам Пуанкаре, а также к сейшам Татарского пролива. Спектральный анализ в диапазоне периодов 1–10 мин показал присутствие сейшевых колебаний с периодами 1,83–8,17 мин в бухте Торгового порта и 1,32–8,65 мин – в бухте Холмск-Северный.

Выводы. Установлено, что на протяжении всей серии натурных наблюдений в указанных бухтах имели место связанные колебания на периодах  8 мин, соответствующих моде Гельмгольца бухты Холмск-Северный. Данные колебания возбуждаются в этой бухте и за счет связи передаются в бухту Торгового порта. Указанные колебания в различные моменты времени имели как синфазную, так и противофазную пространственную структуру. На периодах высоких собственных мод взаимодействие между бухтами не выявлено. Также на основе спектрального анализа рассматриваемых колебаний уровня выделены биения с периодом 4,82 ч (289,2 мин), возникающие в результате взаимодействия мод с близкими периодами, равными 8,17 и 8,65 мин. Указанные факты, а также соответствие расстояния между входами в бухты предложенному ранее критерию условия взаимодействия позволяют говорить о наличии связанных колебаний в двух смежных бухтах – Торгового порта и Холмск-Северный.

Ключевые слова

колебания уровня моря, сейши, волны Пуанкаре, связанная система колебаний

Благодарности

В рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0016 выполнены анализ и интерпретация результатов обработки данных натурных наблюдений, а также в рамках темы государственного задания ФГБУН ИМГиГ ДВО РАН FWWM-2024-0002 осуществлен сбор данных натурных наблюдений, их обработка и последующий анализ.

Для цитирования

Ковалев Д. П., Манилюк Ю. В., Ковалев П. Д. Колебания уровня моря в смежных бухтах Торгового порта и Холмск-Северный (остров Сахалин) // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 3. С. 450–468. EDN XVLLYV.

Kovalev, D.P., Manilyuk, Yu.V. and Kovalev, P.D., 2024. Sea Level Oscillations in the Adjacent Bays – Trade Port and Kholmsk-Severny (Sakhalin Island). Physical Oceanography, 31(3), pp. 409-426.

Список литературы

  1. Ковалев Д. П., Ковалев П. Д., Кириллов К. В. Исследование опасных морских явлений в прибрежной зоне по результатам натурных наблюдений // Геосистемы переходных зон. 2017. Т. 1, № 2. С. 18–34. EDN ZBAFJT.
  2. Parker B. B. Tidal Analysis and Prediction. Silver Spring, Maryland : U.S. Department of Commerce, 2007. 378 p.
  3. Рабинович А. Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. СПб. : Гидрометеоиздат, 1993. 325 с.
  4. Nakano M., Fujimoto N. Seiches in Bays Forming a Coupled System // Journal of the Oceanographical Society of Japan. 1987. Vol. 43, iss. 2. P. 124–134. https://doi.org/10.1007/BF02111888
  5. Coupling between two inlets: Оbservation and modeling / P. L.-F. Liu [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2003. Vol. 108, iss. C3. 3069. https://doi.org/10.1029/2002JC001478
  6. Tsunami resonance and spatial pattern of natural oscillation modes with multiple resonators / R. Aranguiz [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2019. Vol. 124, iss. 11. P. 7797–7816. https://doi.org/10.1029/2019JC015206
  7. 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, № 3. С. 261–276. EDN QEFCWJ. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-3-261-276
  8. Sea Level Oscillations Spectra of a Shallow Coastal Bay: Cost-Effective Measurements and Numerical Modelling in Kruglaya Bay / Yu.V. Manilyuk [et al.] // Regional Studies in Marine Science. 2024. January. V. 69. 103326, https://doi.org/10.1016/j.rsma.2023.103326
  9. Плеханов Ф. А., Ковалев Д. П. Программа комплексной обработки и анализа временных рядов данных уровня моря на основе авторских алгоритмов // Геоинформатика. 2016. № 1. С. 44–53. EDN VQZVLF.
  10. Munk W. H., Snodgrass F. E., Gilbert F. Long waves on the continental shelf: an experiment to separate trapped and leaky modes // Journal of Fluid Mechanics. 1964. Vol. 20, iss. 4. P. 529–544. https://doi.org/10.1017/S0022112064001392
  11. Wilson B. W. Seiches // Advances in Hydroscience. 1972. Vol. 8. P. 1–94. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-021808-0.50006-1
  12. Korgen B. J. Seiches: transient standing-wave oscillations in water bodies can create hazards to navigation and unexpected changes in water conditions // American Scientist. 1995. Vol. 83, no. 4. P. 330–341.
  13. De Jong M. Origin and prediction of seiches in Rotterdam harbor basins. Print Partners Ipskamp B.V., 2004. 119 p.
  14. Rabinovich A. B. Seiches and Harbor Oscillations // Handbook of Coastal and Ocean Engineering. Singapore : World Scientific Publishing Company, 2009. P. 193–236. https://doi.org/10.1142/9789812819307_0009
  15. Манилюк Ю. В., Черкесов Л. В. Исследование сейшевых колебаний в бухте со свободным входом // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 4. С. 16–25. EDN ZMNTTL. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2017-4-16-25
  16. Мурти Т. С. Сейсмические морские волны цунами. Л. : Гидрометеоиздат, 1981. 447 с.
  17. Манилюк Ю. В., Санников В. Ф. Исследование сейшевых колебаний в бухте переменной глубины // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2019. Вып. 2. С. 4–12. EDN WCVLBK. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2019-2-4-12
  18. Невельское землетрясение и цунами 2 августа 2007 года, о. Сахалин / Отв. ред. Б. В. Ле-вин, И. Н. Тихонов. М. : Янус-К, 2009. 202 с.
  19. Исследование гидродинамического режима на акватории Холмского морского порта / А. С. Втюрина [и др.] // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2004. № 1. С. 40–51. EDN GRFHIL.
  20. Манилюк Ю. В., Черкесов Л. В. Исследование влияния геометрических характеристик залива на сейшевые колебания в замкнутом бассейне // Морской гидрофизический журнал. 1996. № 4. С. 3–11.
  21. Шевченко Г. В., Ковалев П. Д., Ковалев Д. П. Резонанс волн на паромной переправе // Мир транспорта. 2012. № 1. С. 58–65.
  22. Nakano M. The secondary undulations in bays forming a coupled system // Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan. 3rd Series. 1932. Vol. 14. P. 372–380. https://doi.org/10.11429/ppmsj1919.14.0_372

Скачать статью в PDF-формате