Численный анализ влияния перемещающихся барических полей на течения, свободные и вынужденные колебания уровня в Азовском море

  • Черкесов Л.В. Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
  • Шульга Т.Я. Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
УДК: 532.59

Аннотация

В работе методом математического моделирования исследовано влияние неоднородных, перемещающихся полей атмосферного давления на течения, свободные и вынужденные колебания уровня Азовского моря в поле постоянного ветра. Проверена гипотеза о роли резонансного механизма в возникновении экстремально высоких амплитуд сгонно-нагонных колебаний и сейш, генерируемых перемещающимся барическим полем со скоростью, равной скорости свободной длинной волны. Установлено, что при одном и том же ветре перемещающиеся по акватории Азовского моря барические возмущения за время, равное полупериоду собственных колебаний, вызывают вынужденные, а после прекращения атмосферных воздействий — свободные колебания с амплитудами, отличающимися не более чем на 14% от полученных при постоянном атмосферном давлении. Показано, что движущемуся барическому фронту принадлежит важная, но не решающая, роль при формировании структуры течений и колебаний уровня Азовского моря.

Ключевые слова: Азовское море, сигма-координатная модель, свободные колебания жидкости, сейши, стационарные течения, штормовые сгоны и нагоны, узловые линии, атмосферный фронт, скорость свободной длинной волны

Информация об авторах

Леонид Васильевич Черкесов
д-р физ.-мат. наук, профессор, член-корреспондент НАН Украины, заведующий отделом теории волн Морского гидрофизического института РАН
e-mail: cherkesovl.lv@mail.ru
Татьяна Яковлевна Шульга
канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник отдела теории волн Морского гидрофизического института РАН
e-mail: shulgaty@mail.ru

Литература

  1. Монин А.С. Классификация нестационарных процессов в океане // Изв. АН СССР. 1972. № 7. С. 26-30.
  2. Каменкович В.М., Кошляков М.Н., Монин А.С. Синоптические вихри в океане. СПб.: Гидрометеоиздат, 1987. 512 с.
  3. Герман В.Х. Исследование и расчет вероятностных характеристик экстремальных уровней моря // Труды ГОИН. 1971. Вып. 107. 151 с.
  4. Матишов Г.Г., Инжебейкин Ю.И. Численные исследования сейшеобразных колебаний уровня Азовского моря // Океанология. 2009. Т. 49. № 4. C. 485-493.
  5. Сиротов К.М., Сидельникова Т.М. Опыт расчета скорости ветра и высоты волн в зоне холодного фронта // Труды Гидрометцентра СССР. 1984. Вып. 263. С. 72-75.
  6. Быков Ф.Л., Гордин В.А. Объективный анализ структуры атмосферных фронтов // Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 48. № 2. С. 172-188.
  7. Нестеров Е.С. Режим, диагноз и прогноз ветрового волнения в морях и океанах. М.: Росгидромет, 2013. 337 с.
  8. Ефимов В.В., Анисимов А.Е. Численное моделирование влияния температурных контрастов суша - море на атмосферную циркуляцию в Черноморском регионе // Морской гидрофизический журнал. 2011. № 4. С. 3-12.
  9. Ефимов В.В., Барабанов В.С., Крупин А.В. Моделирование мезомасштабных особенностей атмосферной циркуляции в Крымском регионе Черного моря // Морской гидрофизический журнал. 2012. № 1. С. 64-74.
  10. Иванов В.А., Черкесов Л.В., Шульга Т.Я. Динамические процессы и их влияние на распространение и трансформацию загрязняющих веществ в ограниченных морских бассейнах. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2010. 178 с.
  11. Иванов В.А., Черкесов Л.В., Шульга Т.Я. Динамические процессы и их влияние на трансформацию пассивной в Азовском море // Океанология. 2014. Т. 54. № 4. С. 464-472.
  12. Иванов В.А., Черкесов Л.В., Шульга Т.Я. Исследование свободных колебаний уровня Азовского моря, возникающих после прекращения длительного действия ветра // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 2. С. 15-24.
  13. Лабзовский Н.А. Непериодические колебания уровня моря. СПб.: Гидрометеоиздат, 1971. 238 с.
  14. Blumberg A.F., Mellor G.L. A description of three dimensional coastal ocean circulation model // Three-Dimensional Coastal Ocean Models. Coast. Estuar. Sci. Iss. 4. Washington, D.C.: American Geophysical Union. 1987. P. 1-16.
  15. Фомин В.В. Численная модель циркуляции вод Азовского моря // Научные труды УкрНИГМИ. 2002. Вып. 249. C. 246-255.
  16. Черкесов Л.В., Иванов В.А, Хартиев С.М. Введение в гидродинамику и теорию волн. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 264 с.
  17. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. Space Phys. 1982. Iss. 20. P. 851-875.
  18. Smagorinsky J. General circulation experiments with primitive equations, I. The basic experiment // Mon. Weath. Rev. 1963. 91. P. 99-164.
  19. Large W. G., Pond S. Open ocean momentum fluxes in moderate to strong winds // J. of Phys. Oceanography. 1981. Iss. 11. P. 324-336.
  20. Powell M.D., Vivkery P.J., Reinhold T.A. Reduced drag coefficient for high wind speeds in tropical cyclones // Nature. 2003. No. 422. P. 278-283.
  21. Sweby P.K. High resolution schemes using flux limiters for hyperbolic conservation laws // Society for Industrial and Applied Mathematics. J. Numer. Analys. 1984. Iss. 21. P. 995-1011.
  22. Courant R., Friedrichs K.O., Lewy H. On the partial difference equations of mathematical physics // IBM J. 1967. March. P. 215-234.
  23. Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР. Том III, Азовское море. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 218 с.
  24. Гидрометеорологический справочник Азовского моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 247 с.
  25. Мастерских М.А. Методическое пособие по составлению прогноза фронтальной боры. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 35 с.
Выпуск
Страницы
99-110
Прислано
2016-04-14
Опубликовано
2016-06-30