Исследование сейшевых колебаний в системе севастопольских бухт на основе данных натурных наблюдений и математического моделирования

Ю. В. Манилюк✉, Ю. Ю. Юровский, А. В. Багаев, А. Ю. Белоконь, Д. И. Лазоренко, Л. В. Вержевская

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

✉ e-mail: uvmsev@yandex.ru

Аннотация

Цель. Установление параметров сейшевых колебаний и их реального модового состава в системе связанных бухт, расположенных в прибрежной зоне г. Севастополя, в диапазоне периодов менее 1 ч на основе данных натурных наблюдений уровня моря и результатов математического моделирования – цель настоящей работы.

Методы и результаты. Для выполнения натурных наблюдений использованы три ультразвуковых измерителя уровня моря (разработанных и изготовленных в Морском гидрофизическом институте РАН), установленных в бухтах Голландия, Карантинная и Круглая с дискретностью измерений 10 с. Наблюдения проводились с июля по декабрь 2024 г. В результате спектрального анализа полученных временных рядов выделены пики в спектрах на периодах 54; 48; 42; 29,7; 23; 17; 13,2; 12,5; 11; 9,6; 6,8; 4,0; 2,4 мин, соответствующих собственным колебаниям севастопольских бухт. Выполнена серия численных экспериментов на основе бесприливной линейной модификации численной гидродинамической модели Advanced Circulation Model for Shelves Coasts and Estuaries (ADCIRC). Расчетная область включала в себя все бухты системы и часть прибрежной акватории г. Севастополя. В качестве возмущения использовался «красный шум». Получено удовлетворительное согласие c данными натурных наблюдений. На основе анализа результатов расчетов изучено взаимодействие бухт и проведена интерпретация результатов натурных наблюдений.

Выводы. Собственные моды вытянутых узких бухт легко проникают в соседние с ними бухты системы связанных бухт. Мода Гельмгольца Севастопольской бухты с периодом ~ 50 мин выделяется во всех бухтах системы и имеет высокую интенсивность. Собственные моды б. Круглая, имеющей близкую к кругу акваторию, практически не проникают в соседние бухты. В малых бухтах системы (Песочная, Абрамова) широко представлены собственные моды крупных соседних бухт, при этом они имеют достаточно высокую интенсивность.

Ключевые слова

длинноволновые колебания уровня моря, сейши в бухтах, связанная система колебаний, севастопольские бухты, модель ADCIRC

Благодарности

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-27-20076, https://rscf.ru/project/24-27-20076/, и Соглашения с Департаментом образования и науки г. Севастополя № 86 от 19.06.2024 г.

Для цитирования

Исследование сейшевых колебаний в системе севастопольских бухт на основе данных натурных наблюдений и математического моделирования / Ю. В. Манилюк [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2025. Т. 41, № 6. С. 732–748. EDN TFRZIX.

Manilyuk, Yu.V., Yurovsky, Yu.Yu., Bagaev, A.V., Belokon, A.Yu., Lazorenko, D.I. and Verzhevskaia, L.V., 2025. Study of Seiche Oscillations in the Sevastopol Bay System Based on Field Observations and Mathematical Modeling. Physical Oceanography, 32 (6), pp. 755-770.

Список литературы

  1. Исследование режимов сейшевых колебаний Севастопольской бухты / Ю. В. Манилюк [и др.] // Океанология. 2023. Т. 63, № 6. С. 916–926. EDN QOSMGE. https://doi.org/10.31857/S0030157423060114
  2. Coupling between two inlets: Observation 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
  3. 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.
  4. Numerical Modeling of Long-Wave Oscillations in Two Coupled Bays / Yu. V. Manilyuk [et al.] // Processes in GeoMedia – Volume VIII / Ed. T. Chaplina. Singapore : Springer, 2024. P. 285–295. (Springer Geology Book Series). https://doi.org/10.1007/978-981-97-6627-7_27
  5. Медведев И. П., Архипкин В. С. Колебания уровня моря в Голубой бухте (Геленджик) // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2015. № 3. С. 70–78.
  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. Рабинович А. Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 1993. 324 с.
  8. 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
  9. 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. Vol. 69. 103326. https://doi.org/10.1016/j.rsma.2023.103326
  10. Luick J. L., Hinwood J. B. Water levels in a dual-basin harbour in response to infragravity and edge waves // Progress in Oceanography. 2008. Vol. 77, iss. 4. P. 367–375. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2006.04.002
  11. Сейши в Севастопольской бухте / Ю. Н. Горячкин [и др.] // Труды Украинского гидрометеорологического института. 2002. Вып. 250. С. 342–353.
  12. Балинец Н. А., Хмара Т. В. Явление тягуна в севастопольских бухтах // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2006. Вып. 14. С. 204–208. EDN ZBOAIB.
  13. Течения в Севастопольской бухте по данным ADCP-наблюдений (июнь 2008 года) / А. Н. Морозов [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2012. № 3. С. 31–43. EDN TMJXDX.
  14. Течения в Севастопольской бухте по данным ADCP-наблюдений, ноябрь 2014 г. / А. Н. Морозов [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2014. Вып. 28. С. 25–30. EDN VBFSNL.
  15. Манилюк Ю. В., Лазоренко Д. И., Фомин В. В. Сейшевые колебания в системе Севастопольских бухт // Водные ресурсы. 2021. T. 48, № 5. С. 526–536. https://doi.org/10.31857/S0321059621050126
  16. Иванов В. А., Манилюк Ю. В., Санников В. Ф. Сейши в бассейне с открытым входом // Прикладная механика и техническая физика. 2018. Т. 59, № 4. C. 23–30. EDN XTUVKX. https://doi.org/10.15372/PMTF20180404
  17. Манилюк Ю. В. Сейши и тягун в Севастопольской бухте // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 3. С. 4–12. EDN VKAKYP. https://doi.org/10.22449/2413-5577-2018-3-4-12
  18. Zijlema M., Stelling G., Smit P. SWASH: An operational public domain code for simulating wave fields and rapidly varied flows in coastal waters // Coastal Engineering. 2011. Vol. 58, iss. 10. P. 992–1012. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2011.05.015
  19. Фомин В. В., Лазоренко Д. И., Иванча Е. В. Численное моделирование сейш в Балаклавской бухте // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2017. № 3. С. 32–39. EDN ZMZFVV.
  20. Рабинович А. Б., Монсеррат С., Файн И. В. Численное моделирование экстремальных сейшевых колебаний в районе Балеарских островов // Океанология. 1999. Т. 39, № 1. С. 16–24.
  21. Nakano M., Fujimoto N. Seiches in Bays Forming a Coupled System // Journal of the Oceanographical Society of Japan. 1987. Vol. 43. P. 124–134. https://doi.org/10.1007/BF02111888
  22. Чехов В. Н., Лушников В. А. К оценкам сейш в бухтах Крыма методом конечных элементов // Динамические системы. 2015. Т. 5, № 1–2. С. 93–102. EDN XWZLTJ.

Скачать статью в PDF-формате

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.