Гидро- и литодинамические процессы в Прикерченском районе Черного моря в период разлива мазута после крушения танкеров (декабрь 2024 года)

В. В. Фомин, Л. В. Харитонова*, Д. В. Алексеев, Д. И. Лазоренко, А. Ю. Белоконь, М. В. Шокуров, В. С. Барабанов, К. И. Гуров, Е. В. Иванча, А. А. Полозок

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: kharitonova.dntmm@gmail.com

Аннотация

Интенсификация транспортировки энергоносителей в Керченском проливе приводит к аварийным разливам нефтепродуктов, наиболее экологически опасным из которых является мазут. Цель работы — развитие методических подходов к исследованию динамики донных отложений, загрязненных мазутом, под влиянием ветро-волновых условий на примере Прикерченского района Черного моря. На основе численного моделирования гидро- и литодинамических процессов за период 13–27 декабря 2024 г. проведен совместный анализ полей волнения, течений, потоков донных наносов и индексов подвижности для песчано-нефтяных агломератов (размер от 0.03 до 10 см), образованных осевшим на дно мазутом. Атмосферная циркуляция, поля волнения и течений рассчитаны с помощью моделей WRF и ADCIRC+SWAN. Проанализирована пространственная изменчивость индекса подвижности агломератов, определяемого как отношение сдвигового напряжения, вызванного волнами и течениями, к его критическому значению для заданного класса агломератов. Для расчета потока донных наносов использована модифицированная методика Солсби, учитывающая размер песчано-нефтяных агломератов и плотность смеси песка и мазута. Установлено, что в первые дни после аварии бóльшая часть нефтепродуктов была перемещена к Анапской пересыпи и в Керченский пролив. После смены направления ветра мазут попал в береговую зону Юго-Восточного Крыма. Выявлены основные районы потенциального перемещения и оседания песчано-нефтяных агломератов: прибрежная зона от м. Чауда до м. Такиль, акватория Керченского пролива, а также участки вдоль Анапской пересыпи. Установлено, что песчано-нефтяные агломераты размером до 1 см могли перемещаться в береговой зоне на глубинах до 10 м, тогда как более крупные агломераты (5 см и более) оставались неподвижными. Определены зоны конвергенции потока наносов в районе м. Железный Рог и южной части Анапской пересыпи, где возможно накопление песчано-нефтяных агломератов. Разработанные методические подходы позволяют реконструировать и прогнозировать перемещение и накопление загрязненных донных отложений, что важно при планировании работ по ликвидации последствий загрязнения, а также в качестве рекомендаций при возможных аварийных ситуациях.

Ключевые слова

Черное море, разлив нефтепродуктов, разлив мазута, донные наносы, волны, течения, литодинамика, численное моделирование, ADCIRC+SWAN, индекс подвижности

Благодарности

Работа выполнена в рамках темы государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2025-0002.

Для цитирования

Гидро- и литодинамические процессы в Прикерченском районе Черного моря в период разлива мазута после крушения танкеров (декабрь 2024 года) / В. В. Фомин [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2025. № 4. С. 33–52. EDN TUWYZA.

Fomin, V.V., Kharitonova, L.V., Alekseev, D.V., Lazorenko, D.I., Belokon, A.Yu., Shokurov, M.V., Barabanov, V.S., Gurov, K.I., Ivancha, E.V. and Polozok, A.A., 2025. Hydro- and Lithodynamic Processes in the Area near the Kerch Strait (Black Sea) During the Oil Spill Following the Tanker Accident (December 2024). Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (4), pp. 33–52.

Список литературы

  1. Нефтяное загрязнение Азовского и Черного морей растет / Г. Г. Матишов [и др.] // Природа. 2016. № 5. С. 64–69. EDN VZXXNJ.
  2. Nearshore dynamics of artificial sand and oil agglomerates / P. S. Dalyander [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2015. Vol. 96, iss. 1–2. P. 344–355. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2015.04.049
  3. Шторм 11 ноября 2007 г. в Керченском проливе: хроника событий, математическое моделирование и географо-экологический анализ нефтяного разлива / С. Н. Овсиенко [и др.] // Труды Государственного океанографического института. Москва, 2008. Вып. 211. С. 307–339. EDN PXMGNF.
  4. Иванов А. Ю., Литовченко К. Ц., Затягалова В. В. Аварийный разлив мазута в Керченском проливе: радиолокационный мониторинг и результаты моделирования // Исследование Земли из космоса. 2008. № 4. С. 62–76. EDN JHNAEV.
  5. Матишов Г. Г., Бердников С. В., Савицкий Р. М. Экосистемный мониторинг и оценка воздействия разливов нефтепродуктов в Керченском проливе. Аварии судов в ноябре 2007 г. Ростов-на-Дону : Южный научный центр РАН, 2008. 80 с. EDN VYSDJT.
  6. Кузнецов А. Н., Федоров Ю. А. Закономерности распределения и трансформации нефтяного загрязнения в районе техногенной катастрофы в Керченском проливе // Известия Русского географического общества. 2010. Т. 142, № 2. С. 53–59. EDN OJDBWZ.
  7. Любарцева С. П., Рябцев Ю. Н. Моделирование загрязнения Керченского пролива нефтяными углеводородами // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2010. № 22. С. 245–252. EDN WTBIDV.
  8. Нефтяное загрязнение среды в Керченском проливе по результатам исследований 2007–2009 гг. / Д. Я. Фащук [и др.] // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2010. № 4. С. 86–97. EDN MTCPDD.
  9. Межведомственные полевые исследования последствий катастрофы танкера «Волгонефть-139» в Керченском проливе / Д. Я. Фащук [и др.] // Океанология. 2010. Т. 50, № 3. С. 468–471. EDN MSQKZX.
  10. Кленкин А. А., Агапов С. А. Динамика распределения нефтепродуктов в воде и донных отложениях Азовского и Черного морей после аварии судов в Керченском проливе // Водные ресурсы. 2011. Т. 38, № 2. С. 214–222. EDN NDOYYL.
  11. Гидрохимический режим и загрязнение вод Керченского пролива в 1979–2009 гг. / С. А. Шибаева [и др.] // Морський екологiчний журнал. 2011. Т. 10, № 4. С. 77–87. EDN SZIOMR.
  12. Матишов Г. Г., Инжебейкин Ю. И., Савицкий Р. М. Воздействие на среду и биоту аварийного разлива нефтепродуктов в Керченском проливе в ноябре 2007 г. // Водные ресурсы. 2013. Т. 40, № 3. С. 259–273. EDN PYSKPH. https://doi.org/10.7868/S0321059613020041
  13. Оценка загрязнения Керченского пролива и прилегающей акватории Черного моря по данным натурных измерений 2019–2020 гг. / П. О. Завьялов [и др.] // Океанология. 2022. Т. 62, № 2. С. 194–203. EDN YHPEHI. https://doi.org/10.31857/S0030157422020174
  14. Review of flow rate estimates of the Deepwater Horizon oil spill / M. K. McNutt [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2011. Vol. 109, no. 50. P. 20260–20267. https://doi.org/10.1073/PNAS.1112139108
  15. Composition and fate of gas and oil released to the water column during the Deepwater Horizon oil spill / C. M. Reddy [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences USA. 2011. Vol. 109, no. 50. P. 20229–20234. https://doi.org/10.1073/PNAS.1101242108
  16. Assessing mobility and redistribution patterns of sand and oil agglomerates in the surf zone / P. S. Dalyander [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2014. Vol. 80. P. 200–209. http://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2014.01.004
  17. Soulsby R. L. Dynamics of marine sands: a manual for practical applications. London : Tomas Telford Services, 1997. 253 p.
  18. Modeling Hurricane Waves and Storm Surge using Integrally-Coupled, Scalable Computations / J. C. Dietrich [et al.] // Coastal Engineering. 2011. Vol. 58. P. 45–65. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2010.08.001
  19. 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
  20. Иванов В. А., Фомин В. В. Математическое моделирование динамических процессов в зоне море—суша. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2008. 363 с.
  21. Фомин В. В., Иванча Е. В., Полозок А. А. Взмучивание донных осадков в мелководной лагуне течениями и волнами по данным численного моделирования (на примере залива Сиваш, Азовское море) // Морской гидрофизический журнал. 2024. Т. 40, № 3. С. 469–488. EDN ATKXPR.
  22. Изменения прибрежной зоны Керченского пролива и их экологические последствия / Д. Я. Фащук [и др.] // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2013. № 5. C. 125–138. EDN RFXCMP.
  23. Органический углерод и карбонатность современных донных отложений Керченского пролива / Е. И. Овсяный [и др.] // Геохимия. 2015. № 12. С. 1120–1131. EDN UVEMQL. https://doi.org/10.7868/S0016752515120079
  24. Аварии и последствия танкерной перевозки мазута (Керченский пролив — 2007 г., г. Анапа — 2024 г.) / Г. Г. Матишов [и др.]. Ростов-на-Дону : Издательство ЮНЦ РАН, 2025. 152 с.
  25. Extent and degree of shoreline oiling: Deepwater Horizon Oil Spill, Gulf of Mexico, USA / J. Michel [et al.] // PLOS ONE. 2013. Vol. 8, iss. 6. e65087. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0065087
  26. Gabche C. E., Folack J., Yongbi G. C. Tar ball levels on some beaches in Cameroon // Marine Pollution Bulletin. 1998. Vol. 36, iss. 7. P. 535–539. https://doi.org/10.1016/S0025-326X(97)00200-2
  27. Beach tar accumulation, transport mechanisms, and sources of variability at Coal Oil Point, California / T. S. Del Sontro [et al.] // Marine Pollution Bulletin. 2007. Vol. 54, iss. 9. P. 1461–1471. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2007.04.022
  28. Soulsby R. L., Whitehouse R. J. S. Threshold of sediment motion in coastal environments // Pacific Coasts and Ports '97 : Proceedings of the 13th Australasian Coastal and Ocean Engineering Conference and the 6th Australasian Port and Harbour Conference, Christchurch, New Zealand, 1997. Centre for Advanced Engineering, University of Canterbury, 1997. Vol. 1. P. 145–150.
  29. Fenton J. D., Abbott J. E. Initial movement of grains on a stream bed: the effect of relative protrusion // Proceedings of the Royal Society of London, Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1977. Vol. 352, iss. 1671. P. 523–537. https://doi.org/10.1098/rspa.1977.0014
  30. Wiberg P. L., Smith J. D. Calculations of the critical shear stress for motion of uniform and heterogeneous sediments // Water Resources Research. 1987. Vol. 23, iss. 8. P. 1471–1480. https://doi.org/10.1029/WR023i008p01471
  31. Probabilistic description of grain resistance from simultaneous flow field and grain motion measurements / A. Bottacin-Busolin [et al.] // Water Resources Research. 2008. Vol. 44, iss. 9. P. 1–12. https://doi.org/10.1029/2007WR006224
  32. Hemer M. The magnitude and frequency of combined flow bed shear stress as a measure of exposure on the Australian continental shelf // Continental Shelf Research. 2006. Vol. 26, iss. 11. P. 1258–1280. https://doi.org/10.1016/j.csr.2006.03.011
  33. Modelling seabed shear stress, sediment mobility, and sediment transport in the Bay of Fundy / M. Z. Li [et al.] // Canadian Journal of Earth Sciences. 2015. Vol. 52, iss. 9. P. 757–775. https://doi.org/10.1139/cjes-2014-0211
  34. A new seabed mobility index for the Irish Sea: Modelling seabed shear stress and classifying sediment mobilisation to help predict erosion, deposition, and sediment distribution / M. Coughlan [et al.] // Continental Shelf Research. 2021. Vol. 229. 104574. https://doi.org/10.1016/j.csr.2021.104574

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)

Мы используем Яндекс Метрику. Подробнее.