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

Авторы

  • Черкесов Л.В. Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Российская Федерация
  • Шульга Т.Я. Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Российская Федерация

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

  • Татьяна Яковлевна Шульга

    канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник отдела теории волн Морского гидрофизического института РАН

Библиографические ссылки

  1. Монин А.С. Классификация нестационарных процессов в океане // Изв. АН СССР. 1972. № 7. С. 26-30. [Monin A.S. Klassifikaciya nestacionarnyh processov v okeane [Classification of non-stationary processes in the ocean]. Izv. AN SSSR [News of the Academy of Sciences of the USSR], 1972, no. 7, pp. 26-30. (In Russian)]
  2. Каменкович В.М., Кошляков М.Н., Монин А.С. Синоптические вихри в океане. СПб.: Гидрометеоиздат, 1987. 512 с. [Kamenkovich V.M., Koshlyakov M.N., Monin A.S. Sinopticheskie vihri v okeane [Synoptic eddies in the ocean]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 1987, 512 p. (In Russian)]
  3. Герман В.Х. Исследование и расчет вероятностных характеристик экстремальных уровней моря // Труды ГОИН. 1971. Вып. 107. 151 с. [German V.H. Issledovanie i raschet veroyatnostnyh harakteristik ehkstremal'nyh urovnej morya [Investigation and calculation of probability characteristics sea extreme levels]. Trudy GOIN [Proc. of the National Institute of Oceanography], 1971, iss. 107, 151 p. (In Russian)]
  4. Матишов Г.Г., Инжебейкин Ю.И. Численные исследования сейшеобразных колебаний уровня Азовского моря // Океанология. 2009. Т. 49. № 4. C. 485-493. [Matishov G.G., Inzhebejkin Yu.I. Chislennye issledovaniya sejsheobraznyh kolebanij urovnya Azovskogo moray [Numerical studies of seseorang level oscillations of the Azov sea]. Okeanologiya [Oceanology], 2009, vol. 49, no. 4, pp. 485-493. (In Russian)]
  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. [Sirotov K.M., Sidel'nikova T.M. Opyt rascheta skorosti vetra i vysoty voln v zone holodnogo fronta [Experience for wind speed and wave height in the area of the cold front]. Trudy Gidrometcentra SSSR [Proc. of the Hydrometcentre of USSR], 1984, no. 263, pp. 72-75. (In Russian)]
  6. Быков Ф.Л., Гордин В.А. Объективный анализ структуры атмосферных фронтов // Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 48. № 2. С. 172-188. [Bykov F.L., Gordin V.A. Ob"ektivnyj analiz struktury atmosfernyh frontov [An objective analysis of the structure of atmospheric fronts]. Fizika atmosfery i okeana [Atmospheric and Oceanic Physics], 2014, vol. 48. no. 2, pp. 172-188. (In Russian)]
  7. Нестеров Е.С. Режим, диагноз и прогноз ветрового волнения в морях и океанах. М.: Росгидромет, 2013. 337 с. [Nesterov E.S. Rezhim, diagnoz i prognoz vetrovogo volneniya v moryah i okeanah [The mode, diagnosis and prognosis of wind waves in the seas and oceans]. Moscow, Rosgidromet Publ., 2013, 337 p. (In Russian)]
  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. [Efimov V.V., Anisimov A.E. Chislennoe modelirovanie vliyaniya temperaturnyh kontrastov susha - more na atmosfernuyu cirkulyaciyu v CHernomorskom regione [Numerical simulation of the temperature contrasts land - sea on the atmospheric circulation in the Black Sea region]. Morskoj gidrofizicheskij zhurnal [Physical Oceanography J.], 2011, no. 4, pp. 3-12. (In Russian)]
  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. [Efimov V.V., Barabanov V.S., Krupin A.V. Modelirovanie mezomasshtabnyh osobennostej atmosfernoj cirkulyacii v Krymskom regione CHernogo morya [Modeling of mesoscale features of the atmospheric circulation in the Crimean Black Sea region]. Morskoj gidrofizicheskij zhurnal [Physical Oceanography J.], 2012, no. 1, pp. 64-74. (In Russian)]
  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. [Ivanov V.A., Cherkesov L.V., Shul'ga T.Ya. Dinamicheskie processy i ih vliyanie na rasprostranenie i transformaciyu zagryaznyayushchih veshchestv v ogranichennyh morskih bassejnah [Dynamic processes and their influence on the distribution and transformation of pollutants in restricted marine basins]. Sevastopol, EKOSI-Gidrofizika Publ., 2010, 178 p. (In Russian)]
  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. [Ivanov V.A., Cherkesov L.V., Shul'ga T.Ya. Dinamicheskie processy i ih vliyanie na transformaciyu passivnoj v Azovskom more [Dynamic processes and their influence on the transformation of passive into the Azov sea]. Okeanologiya [Oceanology], 2014, vol. 54, no. 4, pp. 464-472. (In Russian)]
  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. [Ivanov V.A., Cherkesov L.V., Shul'ga T.YA. Issledovanie svobodnyh kolebanij urovnya Azovskogo morya, voznikayushchih posle prekrashcheniya dlitel'nogo dejstviya vetra [Studies of free fluctuations of the Azov sea level arising after the termination of prolonged wind effect]. Morskoj gidrofizicheskij zhurnal [Physical Oceanography], 2015, no. 2, pp. 15-24. (In Russian)]
  13. Лабзовский Н.А. Непериодические колебания уровня моря. СПб.: Гидрометеоиздат, 1971. 238 с. [Labzovskij N.A. Neperiodicheskie kolebaniya urovnya moray [Non-recurrent sea level fluctuations]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 1971, 238 p. (In Russian)]
  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. [Fomin V.V. Chislennaya model' cirkulyacii vod Azovskogo morya [Numerical model of the circulation of the Azov Sea water]. Nauchnye trudy UkrNIGMI [Proc. of the Ukrainian Research Institute of the State Meteorological], 2002, no. 249, pp. 246-255. (In Russian)]
  16. Черкесов Л.В., Иванов В.А, Хартиев С.М. Введение в гидродинамику и теорию волн. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 264 с. [Cherkesov L.V., Ivanov V.A, Hartiev S.M. Vvedenie v gidrodinamiku i teoriyu voln [Introduction into hydrodynamics and wave theory]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 1992, 264 p. (In Russian)]
  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. [Gidrometeorologicheskie usloviya shel'fovoj zony morej SSSR. Tom III, Azovskoe more [Hydrometeorological conditions of the shelf zone of the seas of the USSR. Volume III, The Azov sea]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 1986, 218 p. (In Russian)]
  24. Гидрометеорологический справочник Азовского моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 247 с. [Gidrometeorologicheskij spravochnik Azovskogo moray [Hydrometeorological reference of Azov sea]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 1962, 247 p. (In Russian)]
  25. Мастерских М.А. Методическое пособие по составлению прогноза фронтальной боры. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 35 с. [Masterskih M.A. Metodicheskoe posobie po sostavleniyu prognoza frontal'noj bory [The methodical manual on drawing up the front burs forecast]. St. Petersburg, Gidrometeoizdat Publ., 1980, 35 p. (In Russian)]

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Загрузки

Выпуск

№ 2 (2016)

Страницы

99-110

Раздел

Статьи

Даты

Поступление

14 апреля 2016

После доработки

17 мая 2016

Публикация

30 июня 2016

Как цитировать

[1]
Черкесов, Л.В., Шульга, Т.Я., Численный анализ влияния перемещающихся барических полей на течения, свободные и вынужденные колебания уровня в Азовском море. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2016, № 2, pp. 99–110.

Лицензия

Copyright (c) 2016 Черкесов Л.В., Шульга Т.Я.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Похожие статьи

1-10 из 1061

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.