Трехмерная негидростатическая модель субмаринной разгрузки в период нагона

Э. Н. Михайлова, Н. Б. Шапиро

Морской гидрофизический институт НАН Украины, г. Севастополь

Аннотация

В рамках трехмерной негидростатической модели рассматривается задача о формировании промежуточного слоя пониженной солености вследствие действия подводного источника пресной воды на берегу(субмаринная разгрузка).

Отклонение от гидростатики, как и в других негидростатических трехмерных моделях, учитывается с помощью метода расщепления. Подробно описываются алгоритм метода и способы расчета трехмерного уравнения Пуассона для негидростатической части давления, которое получается на определенном этапе расщепления. Численные эксперименты, проведенные в рамках негидростатической и гидростатической версий модели, показывают, что отклонение от гидростатики приводит к количественным изменениям характеристик промежуточного слоя пониженной солености, при этом агидростатическая добавка давления заметно проявляется только в сравнительно небольшой, примерно в 3-метровой, зоне около источника пресной воды.

Ключевые слова

субмаринная разгрузка, негидростатическая трехмерная модель, численный эксперимент

Для цитирования

Михайлова Э. Н., Шапиро Н. Б. Трехмерная негидростатическая модель субмаринной разгрузки в период нагона // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2012. № 26, т. 2. С. 50–78. EDN VWSEDL.

Mikhailova, E.N. and Shapiro, N.B., 2012. Three-Dimensional Non-Hydrostatic Model of Submarine Discharge During Surges. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones and Comprehensive Use of Shelf Resources, 26(2), pp. 50–78 (in Russian).

Список литературы

  1. Шапиро Н. Б. Моделирование трехмерной структуры гидрологических полей в карстовой полости под действием субмаринной разгрузки подземных вод // Морской гидрофизический журнал. – 2010. – № 1. – С. 46-62.
  2. Шапиро Н. Б. Численная модель субмаринной разгрузки пресных вод в карстовой полости // Морской гидрофизический журнал. – 2011. – № 5. – С. 66-84.
  3. Шапиро Н. Б. Моделирование трехмерной структуры гидрологических полей в карстовой полости на мысе Айя под действием субмаринной разгрузки // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. – Севастополь.: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика». – 2011. – Вып. 25, том 2. – С. 252-274.
  4. Михайлова Э. Н., Шапиро Н. Б. Роль гидростатического приближения при моделировании субмаринной разгрузки пресных вод в карстовой полости // Морской гидрофизический журнал. – 2012. – № 3. – С. 44-60.
  5. Mahadevan A., Oliger J., Street R. A non-hydrostatic mesoscale ocean model. Part 1: Well-posedness and scaling // J. Phys. Oceanogr. – 1996. – Vol. 26. – P. 1868-1880.
  6. Mahadevan A., Oliger J., Street R. A non-hydrostatic mesoscale ocean model. Part 2: Numerical implemtntation // J. Phys. Oceanogr. – 1996. – Vol. 26. – P. 1881-1900.
  7. Marshall J., Hill C., Perelman L., Adcrof t A. Hydrostatic, quasi-hydrostatic, and nonhydrostatic ocean modeling // J. Geophys. Res. – 1997. – Vol. 102. – № C3. – P. 5733-5752.
  8. Marshall J., Adcrof t A., Hill C., Perelman L., Heisey C. A finite-volume, incompressible Navier-Stokes model for studies of the ocean on parallel computers // J. Geophys. Res. – 1997. – Vol. 102. – № C3. – P. 5753-5766.
  9. Marshall J., Jones H., Hill C. Efficient ocean modeling using non-hydrostatic algorithms // J. Mar. Sistems. – 1998. – Vol. 18. – P. 115-134.
  10. Casulli V., Steling G. S. Numerical simulation of three-dimensional quasi-hydrostatic, free-surface flows // ASCE J. Hydraul. Eng. – 1998. – Vol. 124. – P. 678-686.
  11. Casulli V. S. A semi-implicit finite difference method for non-hydrostatic, free-surface flows // Int. J. Numer. Meth. Fluids. – 1999. – Vol. 30. – P. 425-440.
  12. Канарская Ю. В., Мадерич В. С. Численная негидростатическая модель стратифицированных течений со свободной поверхностью // Прикладная гидромеханика. – 2002. – Том 4, № 3. – С. 12-21.
  13. Канарская Ю. В. Математическая модель негидростатических течений в обобщенных криволинейных координатах // Прикладная гидромеханика. – 2003. – Том 5, № 1. – С. 17-27.
  14. Kanarska Y., Maderich V. A non-hydrostatic numerical model for calculating free-surface stratified flows // Ocean Dynamics. – 2003. – Vol. 53. – P. 176-185.
  15. Adcrof t A., Hill C., Campin J.-M., Marshall J., Heimbach P. Overview of the formulation and numerics of the MITgcm // Proceedings of the ECMWF seminar series on Numerical Methods, Recent developments in numerical methods for atmosphere and ocean modeling. – 2004. – P. 139-149.
  16. Михайлова Э. Н., Шапиро Н. Б. Опыт воспроизведения пространственно-временной изменчивости термохалинных полей в Севастопольской бухте // Морской гидрофизический журнал. – 2008. – № 5. – С. 23-39.
  17. Ортега Дж., Пул У. Введение в численные методы решения дифференциальных уравнений. – М.: Наука.(Гл. ред. физ.-мат. лит). – 1986. – 288 с.
  18. Калиткин Н. Н., Юхно Л. Ф., Кузьмина Л. В. Количественный критерий обусловленности систем алгебраических уравнений // Математическое моделирование. – 2011. – Том 23, № 2. – С. 3-26.
  19. Калиткин Н. Н., Кузьмина Л. В. Улучшенная форма метода сопряженных градиентов // Математическое моделирование. – 2011. – Том 23, № 7. – С. 33-51.

Файлы

 Полный текст (русский)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.