Вероятность появления аномальных волн в прибрежной зоне Черного моря у Южного берега Крыма

А. С. Запевалов*, А. В. Гармашов

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: sevzepter@mail.ru

Аннотация

Проведен анализ вероятности появления аномальных волн в прибрежной зоне Черного моря. Анализ основан на данных волновых измерений, проведенных на стационарной океанографической платформе Морского гидрофизического института РАН. Для выделения аномальных волн использовались два индекса. Первый индекс AI является соотношением максимальной и значимой высот волн, второй индекс CI – отношением максимальной высоты гребня и значимой высоты волн. Значения индекса AI в основном лежат в пределах от 1.25 до 2.75, значения индекса CI – в пределах от 0.7 до 1.5. Показано, что оба индекса статистически не зависят от крутизны волн и коэффициента асимметрии, высокая корреляция наблюдается только с коэффициентом эксцесса λ4. Коэффициенты корреляции между AI и λ4 и между CI и λ4 соответственно равны 0.57 и 0.49. Вероятность появления аномальных волн, рассчитанная на основе индекса AI, выше, чем рассчитанная на основе индекса СI. Это объясняется тем, что существуют три формы аномальных волн, которые идентифицируются следующим образом: положительная, при которой высота гребня в полтора раза больше глубины впадины, отрицательная, при которой глубины впадины в полтора раза больше высоты гребня, и знакопеременная (промежуточная). Индекс CI не позволяет выделять аномальные волны отрицательной формы и не во всех ситуациях выделяет аномальные волны знакопеременной формы. Коэффициент корреляции между индексами AI и СI равен 0.64.

Ключевые слова

аномальные волны, индекс аномальности, крутизна, коэффициент асимметрии, коэффициент эксцесса, Черное море

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ № 0555-2021-0003.

Для цитирования

Запевалов А. С., Гармашов А. В. Вероятность появления аномальных волн в прибрежной зоне Черного моря у Южного берега Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2022. № 3. С. 6–15. doi:10.22449/2413-5577-2022-3-6-15

Zapevalov, A.S. and Garmashov, A.V., 2022. Probability of the Appearance of Abnormal Waves in the Coastal Zone of the Black Sea at the Southern Coast of Crimea. Ecological Safety of the Coastal and Shelf Zones of the Sea, (3), pp. 6–15. doi:10.22449/2413-5577-2022-3-6-15

DOI

10.22449/2413-5577-2022-3-6-15

Список литературы

  1. Аномально высокая волна в Черном море: наблюдения и моделирование / Б. В. Дивинский [и др.] // Доклады Академии наук. 2004. Т. 395, № 5. С. 690–695.
  2. Discussions on the occurrence probabilities of observed freak waves / A. Tao [et al.] // Journal of Marine Science and Technology. 2015. Vol. 23, iss. 6. P. 923–928. doi:10.6119/JMST-015-0610-10
  3. Janssen P. A. E. M. Nonlinear four-wave interactions and freak waves // Journal of Physical Oceanography. 2003. Vol. 33, iss. 4. P. 863–884. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2003)33863:NFIAFW2.0.CO;2
  4. Рубан В. П. Аномальные волны при низких индексах Бенджамина – Фейра: численное исследование роли нелинейности // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2013. Т. 97, № 11–12. С. 788–792.
  5. Пелиновский Е. Н., Шургалина Е. Г. Формирование волн-убийц в солитонном газе, описываемом модифицированным уравнением Кортевега – де Вриза // Доклады Академии наук. 2016. Т. 470, № 1. С. 26–29. https://doi.org/10.7868/S0869565216250101
  6. Forristall G. Z. Understanding rogue waves: Are new physics really necessary? // Proceedings of the 14th ‘Aha Huliko’a Winter Workshop 2005 on Rogue Waves January 25–28, Honolulu, USA. 2005. P. 29–35. URL: http://www.soest.hawaii.edu/PubServices/2005pdfs/Forristall.pdf (date of access: 8.08.2022).
  7. Hjelmervik K., Trulsen K. Freak wave statistics on collinear currents // Journal of Fluid Mechanics. 2009. Vol. 637. P. 267–284. doi:10.1017/S0022112009990607
  8. A global view on the wind sea and swell climate and variability from ERA-40 / A. Semedo [et al.] // Journal of Climate. 2011. Vol. 24, iss. 5. P. 1461–1479. doi:10.1175/2010JCLI3718.1
  9. Luxmoore J. F., Ilic S., Mori N. On kurtosis and extreme waves in crossing directional seas: a laboratory experiment // Journal of Fluid Mechanics. 2019. Vol. 876. P. 792–817. doi:10.1017/jfm.2019.575
  10. Guedes Soares C., Cherneva Z., Antão E. M. Characteristics of abnormal waves in North Sea storm sea states // Applied Ocean Research. 2003. Vol. 25, iss. 6. P. 337–344. doi:10.1016/j.apor.2004.02.005
  11. Freak waves off Ratnagiri, west coast of India / J. Glejin [et al.] // Indian Journal of Geo-Marine Sciences. 2014. Vol. 43, iss. 7. P. 1339–1342. URL: http://nopr.niscpr.res.in/handle/123456789/34450 (date of access: 8.08.2022).
  12. Can rogue waves be predicted using characteristic wave parameters? / A. D. Cattrell [et al.] // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. Vol. 123, iss. 8. P. 5624–5636. doi:10.1029/2018JC013958
  13. Guedes Soares C., Cherneva Z., Antão E. M. Steepness and asymmetry of the largest waves in storm sea states // Ocean Engineering. 2004. Vol. 31, iss. 8–9. P. 1147–1167. doi:10.1016/J.OCEANENG.2003.10.014
  14. Толокнов Ю. Н., Коровушкин А. И. Система сбора гидрометеорологической информации // Системы контроля окружающей среды. Севастополь : ЭKOCИ-Гидрофизика, 2010. Вып. 13. С. 50–53.
  15. Ефимов В. В., Комаровская О. И. Возмущения, вносимые Крымскими горами в поля скорости ветра // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 2. С. 134–146. doi:10.22449/0233-7584-2019-2-134-146
  16. Соловьев Ю. П., Иванов В. А. Предварительные результаты измерений атмосферной турбулентности над морем // Морской гидрофизический журнал. 2007. № 3. С. 42–61.
  17. Запевалов А. С., Гармашов А. В. Появление отрицательных значений коэффициента асимметрии морских поверхностных волн // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2022. Т. 58, № 3. С. 310–317. doi:10.31857/S0002351522030130
  18. Real world ocean rogue waves explained without the modulational instability / F. Fedele [et al.] // Scientific Reports. 2016. Vol. 6. 27715. doi:10.1038/srep27715
  19. Запевалов А. С., Гармашов А. В. Асимметрия и эксцесс поверхностных волн в прибрежной зоне Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2021. Т. 37, № 4. С. 447–459. doi:10.22449/0233-7584-2021-4-447-459
  20. Mori N., Janssen P. A. E. M. On kurtosis and occurrence probability of freak waves // Journal of Physical Oceanography. 2006. Vol. 36, iss. 7. P. 1471–1483. doi:10.1175/JPO2922.1
  21. Risk assessment of encountering killer waves in the Black Sea / V. A. Ivanov [et al.] // Geography, Environment, Sustainability. 2012. Vol. 5, iss. 1. P. 84–111. https://doi.org/10.24057/2071-9388-2012-5-1-84-111
  22. Didenkulova I., Anderson C. Freak waves of different types in the coastal zone of the Baltic Sea // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2010. Vol. 10, iss. 9. P. 2021–2029. doi:10.5194/nhess-10-2021-2010

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)