Влияние апвеллинга на развитие речного плюма в прибрежной зоне северо-западного шельфа Черного моря на основе численного моделирования

М. В. Цыганова*, Е. М. Лемешко, Ю. Н. Рябцев

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: m.tsyganova@mhi-ras.ru

Аннотация

Проявление прибрежного апвеллинга наблюдается у западного побережья Черного моря при южном ветре. В этом же районе сильное влияние на гидрологическую структуру вод оказывает сток рек, который формирует речной плюм и вдольбереговое течение, направленное на юг. Целью данной работы является изучение эволюции плюма на северо-западном шельфе Черного моря и его взаимодействие с апвеллингом на основе численного моделирования. Влияние развития апвеллинга под действием ветра южных румбов на распространение плюма исследовалось с помощью трехмерной сигма-координатной численной модели POM-типа для расчета циркуляции в прибрежной зоне с учетом стока реки. Расчеты проведены для прямоугольной области для случаев как однородной по глубине, так и типичной для мая (когда в среднем наблюдается максимальное развитие плюма Дуная) стратификации вод северо-западного шельфа. Получено, что совместная динамика апвеллинга и речного плюма тесно связана со стратификацией прибрежных вод. В случае нестратифицированных вод шельфа тонкий слой плюма усиливает апвеллинг и даунвеллинг на береговой и морской сторонах речного плюма соответственно. Полученные результаты позволили изучить особенности трансформации речных вод в период действия ветров, вызывающих развитие прибрежного апвеллинга. Оценки времени подъема придонных вод у берега при действии южных ветров с различными скоростями ветра и параметрами стратификации вод шельфа по данным численного моделирования могут быть использованы для разработки региональных индексов апвеллинга на основе спутниковых данных о температуре поверхности моря и скорости ветра.

Ключевые слова

Черное море, речной плюм, апвеллинг, численное моделирование, шельф, прибрежная зона, речной сток

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме FNNN-2021-0005.

Для цитирования

Цыганова М. В., Лемешко Е. М., Рябцев Ю. Н. Влияние апвеллинга на развитие речного плюма в прибрежной зоне северо-западного шельфа Черного моря на основе численного моделирования // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2023. № 1. С. 20–30. EDN SYKFPE. doi:10.29039/2413-5577-2023-1-20-30

Tsyganova, M.V., Lemeshko, E.M., Ryabtsev, Yu.N., 2023. Influence of Upwelling on River Plume Development in the Coastal Zone of the North-Western Black Sea Shelf Based on Numerical Modelling. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (1), pp. 20–30. doi:10.29039/2413-5577-2023-1-20-30

DOI

10.29039/2413-5577-2023-1-20-30

EDN

SYKFPE

Список литературы

  1. Horner-Devine A. R., Hetland R. D., MacDonald D. G. Mixing and Transport in Coastal River Plumes // Annual Review of Fluid Mechanics. 2015. Vol. 47. P. 569–594. doi:10.1146/annurev-fluid-010313-141408
  2. Лемешко Е. М., Цыганова М. В. Исследование формирования и распространения речного плюма Дуная на основе численного моделирования // ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. Mосква : Географический факультет МГУ, 2021. Т. 27, ч. 3. С. 32–41. EDN FDPWAN. doi:10.35595/2414-9179-2021-3-27-32-41
  3. Кондратьев С. И. Три характерные гидролого-гидрохимические ситуации возле устья Дуная по данным экспедиционных исследований Морского гидрофизического института в 1997–2013 годах // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 4. С. 367–383. EDN BTJNWV. doi:10.22449/0233-7584-2019-4-367-383
  4. Богданова А. К., Кропачев Л. Н. Сгонно-нагонная циркуляция и ее роль в гидрологическом режиме Черного моря // Метеорология и гидрология. 1959. № 4. С. 26–32.
  5. Прибрежный черноморский апвеллинг и межгодовая изменчивость его интенсивности / Р. В. Боровская [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2005. Вып. 12. С. 42–48. EDN YUCFPP.
  6. Прибрежный апвеллинг в северо-западной части Черного моря / А. И. Гинзбург [и др.] // Исследование Земли из космоса. 1997. № 6. С. 61–72. EDN LFUSLJ.
  7. Станичная Р. Р., Станичный С. В. Апвеллинги Черного моря // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18, № 4. С. 195–207. EDN BNEFXX. doi:10.21046/2070-7401-2021-18-4-195-207
  8. Наблюдение цикла интенсивного прибрежного апвеллинга и даунвеллинга на гидрофизическом полигоне ИО РАН в Черном море / А. Г. Зацепин [и др.] // Океанология. 2016. Т. 56, № 2. С. 203–214. EDN VRYSTZ. doi:10.7868/S0030157416020222
  9. Сильвестрова К. П., Мысленков С. А., Репков Д. С. Система прогноза ветровых апвеллингов для российского побережья Черного моря // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2022. № 1 (383). С. 89–107. EDN AMWBXE. https://doi.org/10.37162/2618-9631-2022-1-89-107
  10. Дивинский Б. В., Куклев С. Б., Зацепин А. Г. Численное моделирование события полного апвеллинга в северо-восточной части Черного моря на гидрофизическом полигоне ИО РАН // Океанология. 2017. Т. 57, № 5. С. 683–689. EDN ZMDPIV. doi:10.7868/S0030157417050021
  11. Oguz T., La Violette P. E., Unluata U. The upper layer circulation of the Black Sea: its variability as inferred from hydrographic and satellite observations // Journal of Geophysical Research: Oceans. 1992. Vol. 97, iss. C8. P. 12569–12584.
  12. Пространственно-временная изменчивость характеристик апвеллинга в северо-западной части Черного моря и у побережья Крыма в 2005–2008 гг. / Э. Н. Михайлова [и др.] // Системы контроля окружающей среды. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. Вып. 12. С. 318–321.
  13. Осадчиев А. А. Речные плюмы. М. : Научный мир, 2021. 286 с.
  14. Гидрофизические и гидрохимические характеристики морских акваторий у устьев малых рек российского побережья Черного моря / П. О. Завьялов [и др.] // Океанология. 2014. Т. 54, № 3. С. 293–308. EDN SEEDFF. doi:10.7868/S0030157414030150
  15. Kubryakov A. A., Stanichny S. V., Zatsepin A. G. Interannual variability of Danube waters propagation in summer period of 1992–2015 and its influence on the Black Sea ecosystem // Journal of Marine Systems. 2018. Vol. 179. P. 10–30. https://doi.org/10.1016/j.jmarsys.2017.11.001
  16. Fong D. A., Geyer W. R. The alongshore transport of fresh water in a surface-trapped river plume // Journal of Physical Oceanography. 2002. Vol. 32, iss. 3. P. 957–972. https://doi.org/10.1175/1520-0485(2002)032%3C0957:TATOFI%3E2.0.CO;2
  17. Coastal upwelling limitation by onshore geostrophic flow in the Gulf of Guinea around the Niger River plume / G. Alory [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2021. Vol. 7. 607216. doi:10.3389/fmars.2020.607216
  18. Иванов В. А., Фомин В. В. Математическое моделирование динамических процессов в зоне море – суша. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. 363 с.
  19. Цыганова М. В., Лемешко Е. М., Рябцев Ю. Н. Моделирование формирования гидрофронта в районе устья Дуная // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2016. № 3. С. 26–31. EDN XAHQUX.
  20. Иванов В. А., Белокопытов В. Н. Океанография Черного моря. Севастополь : Морской гидрофизический институт НАН Украины, 2011. 212 с. EDN XPERZR.

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)