Исследование влияния cилы Кориолиса на сейшевые колебания в Азовском море
Аннотация
На основе математического моделирования исследуются сейшевые колебания на береговых станциях Азовского моря, возникающие в результате воздействия стационарного ветра разных направлений длительностью 12 ч. Выполнены расчеты с учетом и без учета силы Кориолиса. Сравнительный анализ результатов расчетов показал, что в Должанской, а также в расположенных на южном побережье Азовского моря Мысовом и Темрюке учет влияния вращения Земли в большинстве рассмотренных случаев приводит к увеличению максимальных отклонений уровня моря, достигая в Темрюке 50 %. В Приморско-Ахтарске, а также в расположенных на северном побережье Бердянске и Мариуполе, напротив, в большинстве рассмотренных случаев учет силы Кориолиса приводит к ослаблению сейш, максимально в Бердянске – до 44 %. В Таганроге, находящемся на северо-восточной окраине моря в вершине Таганрогского залива, имеют место наибольшие абсолютные значения отклонений уровня моря, но учет силы Кориолиса не вызывает существенных изменений максимальных отклонений уровня – они не превышают 21 %. Вращение Земли приводит в Азовском море к возникновению сдвига фаз между колебаниями уровня, имеющими место в случае, когда сила Кориолиса учитывается, и без ее учета. В зависимости от направления ветра, вызвавшего сейши, данный сдвиг фаз может быть устойчивым либо изменяться с течением времени. Сейшевые колебания, имеющие место при учете силы Кориолиса, в целом более интенсивные на начальной стадии процесса, но быстрее затухают, чем колебания без ее учета. При всех рассмотренных направлениях ветра, как с учетом вращения Земли, так и без учета, генерируется интенсивная мода сейшевых колебаний с периодом, равным 14,4 ч. Вращение Земли увеличивает интенсивность данной моды. Кроме этого, сила Кориолиса приводит к генерации более высокочастотных мод (с периодами 6,5; 6,9 ч) по сравнению со случаями, когда она не учитывается (периоды 7,2; 7,5 ч). При этом высокочастотные колебания, рассчитанные без учета вращения Земли, интенсивнее, чем с учетом. Анализ результатов расчетов показал, что вращение Земли оказывает ощутимое влияние на величины амплитуд, модовый состав, характер движения воды сейшевых колебаний в Азовском море. В данном водоеме необходимо учитывать силу Кориолиса при моделировании сейш.
Ключевые слова
Полный текст:
PDFЛитература
Волкова Г.П., Овсянников А.Н. Некоторые особенности колебаний уровня в Азовском, Чёрном и Балтийском морях // Труды ГОИН. М.: Гидрометиоиздат. 1978. Вып. 137. С. 43– 46.
Герман В.Х. Спектральный анализ колебаний уровня Азовского, Черного и Каспийского морей в диапазоне частот от одного цикла за несколько часов до одного цикла за несколько суток // Труды ГОИН. – М.: Гидрометеоиздат. – 1970. – Вып. 103. – С. 52–73.
Демышев С.Г, Черкесов Л.В., Шульга Т.Я. Анализ влияния постоянного ветра на скорость течений и сейшевые колебания уровня Азовского моря // Метеорология и гидрология. 2017. № 6. С. 46–54.
Доценко С.Ф., Иванов В.А. Катастрофические природные явления Азово-Черноморского региона. Севастополь.: НПЦ «ЭКОСИ–Гидрофизика». 2013. 193 с.
Еремеев В.Н., В.Н., Коновалов А.В., Манилюк Ю.В., Черкесов Л.В. Моделирование длинных волн в Азовском море, вызванных прохождением циклонов // Океанология. 2000. Т. 40. № 5. С. 658–665.
Иванов В.А., Манилюк Ю.В., Черкесов Л.В. О сейшах Азовского моря // Метеорология и гидрология. 1994. № 6. С. 105–110.
Инжебейкин Ю.И. Особенности формирования кратковременных наводнений и экстремальных течений в Азовском море // Труды государственного океанографического института. 2011. № 213. С. 91–102.
Корженовская А. И. Медведев И. П., Архипкин С. Сейшевые колебания уровня Азовского моря: наблюдения и численное моделирование // Моря России: Вызовы отечественной науки: Тезисы докладов Всероссийской научной конференции, Севастополь, 26–30 сентября 2022 года. Севастополь: Федеральный исслдеовательский центр «Морской гидрофизический институт РАН». 2022. С. 95–97. EDN XCVAWW.
Курчатов И.В. Сейши в Черном и Азовском морях // Известия центрального Гидрометбюро. 1925. С. 149–158.
Манилюк Ю.В., Черкесов Л.В. Математическое моделирование сейшевых колебаний в Азовском море методом конечных элементов // Морской гидрофизический журнал. 1994. № 5. С. 3–8.
Манилюк Ю.В., Черкесов Л.В. Исследование свободных колебаний жидкости в ограниченном бассейне, представляющем приближенную модель Азовского моря // Морской гидрофизический журнал. 2016. № 2. С. 16–26. doi: 10.22449/0233-7584-2016-2-16-26.
Манилюк Ю.В., Лазоренко Д.И., Фомин В.В. Исследование сейшевых колебаний в смежных бухтах на примере Севастопольской и Карантинной бухт // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т.36, № 3. С. 261– 276. doi:10.22449/0233-7584-2020-3-261-276.
Манилюк Ю.В., Лазоренко Д.И., Фомин В.В. Моделирование сейшевых колебаний в системе севастопольских бухт // Моря России: исследование береговой и шельфовой зон. Тезисы докладов всероссийской научной конференции (XXVIII береговая конференция). Севастополь, 2020. С. 135–136.
Манилюк Ю.В., Лазоренко Д.И., Фомин В.В. Сейшевые колебания в системе севастопольских бухт // Водные ресурсы. 2021. № 5. С.526–536. DOI: 10.31857/S0321059621050126.
Манилюк Ю.В., Лазоренко Д.И., Фомин В.В., Алексеев Д.В. Исследование режимов сейшевых колебаний Севастопольской бухты // Океанология. – 2023. – Том 63. – № 6. –Стр. 916–926. – DOI: 10.31857/S0030157423060114.
Матишов Г.Г., Матишов Д.Г., Инжебейкин Ю.И. Влияние сейш на формирование экстремальных уровней и течений в Азовском море // Вестник Южного научного центра. 2008. Т. 4. № 2. С. 46–61.
Матишов Г.Г., Инжебейкин Ю.И. Численное исследование сейшевых колебаний уровня Азовского моря // Океанология. 2009. Т. 49. №4. С. 485–493.
Проект «Моря СССР». Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. V, Азовское море. С. - Петербург: Гидрометеоиздат, 1991. 200 с.
Океанографическая энциклопедия. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 304 с.
Сабурин Д.С., Елизарова Т.Г. Численное моделирование сейшевых колебаний в Азовском море с использованием сглаженных уравнений гидродинамики // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2017. № 2. С. 74–81.
Филиппов Ю.Г. Свободные колебания уровня Азовского моря // Метеорология и гидрология. 2012. № 2. С.78–82.
Фомин В.В., Полозок А.А. Технология моделирования штормовых нагонов и ветрового волнения в Азовском море на неструктурированных сетках // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2013. Вып. 27. С. 139-145.
Colvin, J.; Lazarus, S.; Splitt, M.; Weaver, R.; Taeb, P. Wind-driven setup in east central Florida’s Indian River Lagoon: Forcings and parametrizations. Estuar. // Coast Shelf Sci. 2018. 213. 40–48.
https://doi.org/10.1016/j.ecss.2018.08.004.
Fomin V.V., Alekseev D.V., Lemeshko E.M., Lazorenko D.I. Simulation and Analysis of Sea Floods in the Don River Delta // Russian Meteorology and Hydrology. 2018. Vol. 43. No. 2. PP. 95–102. https://doi.org/10.3103/S106837391802005X
Fomin V. V., Lemeshko Е. М., Lazorenko D. I. Modeling of marine inundations in the Kuban river delta. // Fundamentalnaya i Prikladnaya Gidrofizika. 2018. V. 11. No 1. PP. 1—11. DOI: 10.7868/S2073667318010069.
Garratt, J.R. Review of drag coefficients over oceans and continents. Mon. Weather Rev. 1977. 105, 915–929. DOI: 10.1175/1520-0493(1977)105<0915:RODCOO>2.0.CO;2.
Garzon, J., & Ferreira, C. Storm Surge Modeling in Large Estuaries: Sensitivity Analyses to Parameters and Physical Processes in the Chesapeake Bay. Journal of Marine Science and Engineering. 2016. 4(3), 45. doi:10.3390/jmse4030045 .
Hutter K., Wang Y., Chubarenko I.P. Physics of Lakes Volume 2: Lakes as Oscillators, 2011, Springer, 646 p. http://www.springer.com/978-3-642-19111-4.
Kodomari S. On the Studies of the Periodic Motions in a Lake (II) Effect of the Lake Basin Shape on the Periodic MotionJour // Fac. Sci., Hokkaido Univ., Ser. VII (Geophysics), 1982. Vol. 7, No.2, PP. 185-226.
Luettich R. A. and Westerink J. J. Formulation and Numerical Implementation of the 2D/3D ADCIRC. 2004. http://adcirc.org/adcirc_theory_2004_12_08.pdf.
Luettich R. A., Westerink J. J., and Scheffner N. W. ADCIRC: An Advanced Three-dimensional Circulation Model for Shelves Coasts and Estuaries. Report 1: Theory and Methodology of ADCIRC-2DDI and ADCIRC-3DL. — Vicksburg, MS, Dredging Research Program Technical Report DRP-92-6, U.S. Army Engineers Waterways Experiment Station. 1992, 137 p.
Manilyuk Yu.V., Cherkesov L.V. The influence of the gulf's geometry on seiche oscillations in an enclosed basin // Physical Oceanography. 1997.Vol. 8, Iss. 4. – P. 217–227. doi: 10.1007/BF02523662
Pavlova A. V., V. S. Arkhipkin, and S. A. Myslenkov Storm surge modeling in the Caspian Sea using an unstructured grid // Russ. J. Earth. Sci. 2020. 20, ES1006. doi:10.2205/2019ES000688.
Platzman G.W. and Rao D.B. The free oscillations of Lake Erie, in Studies on Oceanography (K. Yoshida edited), Univ. Tokyo Press. 1964. PP.359–382.
Rao D.B. Free gravitational oscillations in rotating
rectangular basins // Journal of Fluid Mechanics. 1966. V. 25. № 3. PP. 523–52531.
Rao D.E., Schwab J. Two dimensional normal modes in arbitrary enclosed basins on a rotating earth: Application to Lakes Ontario and Superior // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 1976. Vol. 281. No. 1299. PP. 63-96.
Shashank V.G., Manda, S. and Si, S. Impact of varying landfall time and cyclone intensity on storm surges in the Bay of Bengal using ADCIRC model. Journal of Earth System Science. 2021. 130. PP.1-16. https://doi.org/10.1007/s12040-021-01695-y
Schwab D.J., Rao D.B. Gravitational oscillations of Lake Huron, Saginaw Bay, Georgian Bay, and the North Channel // Journal of Geophysical Research. 1977. V. 82. Iss 15. PP. 2105–2116.
Sebastia A., Proft J., Dietrich J. C., Du W., Bedient P. B., & Dawson C. N. Characterizing hurricane storm surge behavior in Galveston Bay using the SWAN+ ADCIRC model // Coastal Engineering. 2014. 88. 171-181. https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2014.03.002
Westerink, J. J., Luettich, R. A., Feyen, J. C., Atkinson, J. H., Dawson, C., Roberts, H. J., Powell, M. D., Dunion, J. P., Kubatko, E. J., and Pourtaheri, H.: A Basin- to Channel-Scale Unstructured Grid Hurricane Storm Surge Model Applied to Southern Louisiana // Mon. Weather Rev. . 2008. 136, 833–864. https://doi.org/10.1175/2007MWR1946.1.
DOI: http://dx.doi.org/10.17076/lim1948
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019