Особенности ветрового волнения в Балаклавской бухте в экстремальных ветровых условиях

В. В. Фомин, А. А. Полозок*

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: polozok.umi@gmail.com

Аннотация

Ветровое волнение в бухтах и гаванях оказывает значительное влияние на безопасность мореплавания и эксплуатацию объектов прибрежной инфраструктуры. Цель настоящей работы – исследование характеристик ветрового волнения в Балаклавской бухте (п-ов Крым) в разных ветровых условиях. Исследование выполнено на основе численной спектральной модели волнения SWAN с использованием последовательности вложенных сеток. Конкретные расчеты волнения в бухте проводятся для постоянного ветра разных направлений и для экстремальной штормовой ситуации, возникшей в Черном море в ноябре 2007 г. Установлено, что в южной части бухты наиболее интенсивное волнение формируется при ветрах южного направления. На входе в бухту при скоростях ветра, возможных 1 раз в год и 1 раз в 25 лет, максимальные значения высоты значительных волн hs достигают 3 и 5.4 м соответственно. В северной части бухты максимальные значения hs при ветрах, возможных 1 раз в год и 1 раз в 25 лет, соответственно равны 0.25 и 0.46 м. Выявлено, что проникающее в южную часть бухты штормовое волнение быстро затухает по мере распространения через узость в северную часть бухты. Таким образом, определяющим фактором, влияющим на интенсивность волнения в северной части бухты, является поле ветра над этой частью бухты.

Ключевые слова

Черное море, Балаклавская бухта, ветровое волнение, математическое моделирование, SWAN, вложенные сетки.

Благодарности

Волновые характеристики Балаклавской бухты исследовались в рамках темы Морского гидрофизического института РАН № 0555-2021-0005 «Прибрежные исследования». Технология моделирования ветрового волнения на основе метода вложенных сеток реализована в рамках проекта РФФИ № 18-05-80035.

Для цитирования

Фомин В. В., Полозок А. А. Особенности ветрового волнения в Балаклавской бухте в экстремальных ветровых условиях // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2021. № 1. С. 5–22. doi:10.22449/2413-5577-2021-1-5-22

DOI

10.22449/2413-5577-2021-1-5-22

Список литературы

  1. Ломакин П. Д., Попов М. А. Оценка степени загрязнения и перспектива экологических исследований вод Балаклавской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2014. Вып. 28. С. 195–213.
  2. Ломакин П. Д., Попов М. А. Современное состояние основных компонентов экосистемы Балаклавской бухты по материалам комплексного мониторинга ИнБЮМ НАН Украины // Вестник Гидрометцентра Черного и Азовского морей. Одесса, 2011. № 1(12). С. 83–95. URL: http://www.hmcbas.od.ua/2012-06-07-20-19-49.html?download=11%3A-12 (дата обращения: 16.02.2021).
  3. Органическое вещество и гранулометрический состав современных донных отложений Балаклавской бухты (Черное море) / Н. А. Орехова [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2018. Т. 34, № 6. C. 523–533. doi:10.22449/0233-7584-2018-6-523-533
  4. Кубряков А. И., Попов М. А. Моделирование циркуляции и распространения загрязняющей примеси в Балаклавской бухте // Морской гидрофизический журнал. 2005. № 3. С. 49–61.
  5. Фомин В. В., Полозок А. А. Режим ветрового волнения в районе Балаклавской бухты // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. № 2. С. 53–67. doi:10.22449/2413-5577-2020-2-53-67
  6. Booij N., Ris R. C., Holthuijsen L. H. A third-generation wave model for coastal regions: 1. Model description and validation // Journal of Geophysical Researches: Oceans. 1999. Vol. 104, iss. C4. P. 7649–7666. https://doi.org/10.1029/98JC02622
  7. Полонский А. Б., Фомин В. В., Гармашов А. В. Характеристики ветрового волнения Черного моря // Доповiдi Національної академії наук України. 2011. № 8. С. 108–112.
  8. Statistics for the evaluation and comparison of models / C. J. Willmott [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1985. Vol. 90, iss. C5. P. 8995–9005. https://doi.org/10.1029/JC090iC05p08995
  9. Grant W. D., Madsen O. S. Combined wave and current interaction with a rough bottom // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1979. Vol. 84, iss. C4. P. 1797–1808. https://doi.org/10.1029/JC084iC04p01797
  10. 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
  11. Fomin V. V. Numerical modeling of wind waves in the Black Sea generated by atmospheric cyclones // Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 899, iss. 5. 052005. https://doi.org/10.1088/1742-6596/899/5/052005
  12. Мысленков С. А., Столярова Е. В., Архипкин В. С. Система прогноза ветрового волнения в Черном море с детализацией в шельфовых зонах // Информационный сборник № 44. Результаты испытания новых и усовершенствованных технологий, моделей и методов гидрометеорологических прогнозов. М. ; Обнинск : ИГ–СОЦИН, 2017. С. 126–135. URL: http://method.meteorf.ru/publ/sb/sb44/sb44.pdf (дата обращения: 16.02.2021).
  13. Extreme wind waves in the Black Sea / B. V. Divinsky [et al.] // Oceanologia. 2020. Vol. 62, iss. 1. P. 23–30. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2019.06.003
  14. Nearshore wave forecasting and hindcasting by dynamical and statistical downscaling / Ø. Breivik [et al.] // Journal of Marine Systems. 2009. Vol. 78, supplement. P. S235–S243. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2009.01.025
  15. Wave forecasting system for operational use and its validation at coastal Puducherry, east coast of India / K. G. Sandhya [et al.] // Ocean Engineering. 2014. Vol. 80. P. 64–72. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2014.01.009
  16. Система оперативного прогноза ветрового волнения Черноморского центра морских прогнозов / Ю. Б. Ратнер [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2017. № 5. С. 51–59. doi:10.22449/0233-7584-2017-5-56-66
  17. Downscaling of wave climate in the western Black Sea / B. Bingölbali [et al.] // Ocean Engineering. 2019. Vol. 172. P. 31–45. doi:10.1016/j.oceaneng.2018.11.042
  18. Estimation of extreme wind wave heights / L. J. Lopatoukhin [et al.]. WMO, 2000. 73 p. (JCOMM Technical Report ; No. 9).
  19. Мысленков С. А. О влиянии локального ветрового воздействия на высоту волн в Цемесской бухте Черного моря // Международный научно-исследовательский журнал. 2017. № 7, часть 2. C. 42–47. https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.61.021

Скачать статью в PDF-формате