Особенности гидродинамических процессов в районе Бакальской косы по данным численного моделирования

В. В. Фомин, Д. И. Лазоренко*

Морской гидрофизический институт РАН, г. Севастополь

* e-mail: d.lazorenko.dntmm@gmail.com

Аннотация

Гидродинамические процессы оказывают определяющее влияние на морфодинамику береговой зоны морей. В настоящей работе на основе численного моделирования исследуются характеристики течений, уровня моря и ветрового волнения в районе Бакальской косы при разных типах штормовых ситуаций. Для численного моделирования использовалась совместная модель ADCIRC+SWAN, которая включает баротропную гидростатическую модель течений ADCIRC и спектральную волновую модель SWAN. Совместная модель реализована на неструктурированной сетке с высоким пространственным разрешением. Расчеты для штормовой ситуации в Черном море 20–27 марта 2013 г. показали, что поле течений в районе Бакальской косы испытывает сильную пространственно-временную изменчивость. Наибольшие скорости течений (до 0.9 м/c) возникают между островом и оконечностью косы. Нагоны в районе косы достигают 0.3 м. В ходе уровня моря преобладают колебания с периодом ~ 10.5 ч. Этот период близок к периоду низшей моды сейшевых колебаний Каркинитского залива. Ветровое волнение наиболее интенсивно с западной стороны косы, и в период максимального развития шторма высота значительных волн hs достигает 2–2.5 м. Восточная часть косы менее подвержена воздействию волнения. Здесь значения hs в два раза меньше. Между оконечностью косы и островом максимумы hs составляют 1 м. Сопоставление расчетов волнения по полной модели ADCIRC+SWAN и по модели SWAN показало, что полная модель дает бóльшие высоты волн. С западной стороны косы это увеличение hs достигает 0.5 м.

Ключевые слова

Черное море, Крым, Бакальская коса, течения, ветровое волнение, уровень моря, математическое моделирование, ADCIRC+SWAN

Благодарности

Исследование выполнялось в рамках темы Морского гидрофизического института РАН № 0827-2018-0004 при финансовой поддержке РФФИ (проект № 18-05-80035).

Для цитирования

Фомин В. В., Лазоренко Д. И. Особенности гидродинамических процессов в районе Бакальской косы по данным численного моделирования // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 3. С. 31–47. doi:10.22449/2413-5577-2020-3-31-47

DOI

10.22449/2413-5577-2020-3-31-47

Список литературы

  1. Горячкин Ю. Н., Косьян Р. Д. Бакальская коса – уникальный природный объект Крымского полуострова (обзор) // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 4. С. 5-14. doi:10.22449/2413-5577-2018-4-5-14
  2. Современное состояние и эволюция Бакальской косы / В. А. Иванов [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное ис-пользование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2012. Вып. 26, т. 1. С. 8-15.
  3. Горячкин Ю. Н., Харитонова Л. В. Динамика береговой линии в районе Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 4. С. 22-30. doi:10.22449/2413-5577-2018-4-22-30
  4. Крыленко В. В., Крыленко М. В. Высокоточная съемка рельефа Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 4. С. 65-72. doi:10.22449/2413-5577-2018-4-65-72
  5. Руднев В. И. Особенности рельефа дна прибрежной зоны Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 4. С. 15-21. doi:10.22449/2413-5577-2018-4-15-21
  6. Крыленко В. В., Крыленко М. В., Алейников А. А. Исследование подводного рельефа Бакальской банки по данным космических снимков SENTINEL-2 // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2019. № 2. С. 30-39. doi:10.22449/2413-5577-2019-2-30-39
  7. Руднев В. И., Дивинский Б. В., Косьян Р. Д. Изменения топографии прибрежной зоны Бакальской косы с 2018 по 2019 годы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 1. С. 22-35. doi:10.22449/2413-5577-2020-1-22-35
  8. Горячкин Ю. Н., Гуров К. И. Механический состав пляжевых наносов Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2017. № 3. С. 48-56.
  9. Фомин В. В., Алексеев Д. В., Харитонова Л. В. Моделирование морфодинамики Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2013. Вып. 27. С. 374-380.
  10. Харитонова Л. В., Иванча Е. В., Алексеев Д. В. Влияние штормовых нагонов и ветровых волн на морфодинамические процессы в районе Бакальской косы // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 1. С. 79-90. doi:10.22449/0233-7584-2015-1-79-90
  11. Дивинcкий Б. В. Гидродинамические условия вод в районе Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. № 4. С. 31-39. doi:10.22449/2413-5577-2018-4-31-39
  12. Modeling hurricane waves and storm surge using integrally-coupled, scalable computations / J. C. Dietrich [et al.] // Coastal Engineering. 2011. Vol. 58, iss. 1. P. 45–65. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2010.08.001
  13. Luettich R. A., Westerink J. J. Formulation and numerical implementation of the 2D/3D ADCIRC finite element model version 44.XX. 2004. URL: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.675.3043&rep=rep1&type=pdf (дата обращения: 08.09.2020).
  14. Zijlema M. Computation of wind-wave spectra in coastal waters with SWAN on unstructured grids // Coastal Engineering. 2010. Vol. 57, iss. 3. P. 267–277. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2009.10.011
  15. Фомин В. В., Полозок А. А. Технология моделирования штормовых нагонов и ветрового волнения в Азовском море на неструктурированных сетках // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2013. Вып. 27. С. 139–145.
  16. 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. № 4. Р. 79-89. doi:10.22449/1573-160X-2017-4-79-89
  17. Simulation and Analysis of Sea Floods in the Don River Delta / V.V. Fomin [et al.] // Russian Meteorology and Hydrology. 2018. Vol. 43, iss. 2. P. 95–102. https://doi.org/10.3103/S106837391802005X
  18. Rabinovich A. B. Seiches and harbor oscillations // Handbook of Coastal and Ocean Engineering / Ed. Y. C. Kim. Singapoure : World Scientific Publ., 2009. Chapter 9. P. 193–236. https://doi.org/10.1142/9789812819307_0009

Скачать статью в PDF-формате