Numerical analysis of the effect of moving the pressure fields on the flow free and forced oscillations of level in the Azov Sea

Authors

  • Cherkesov L.V. Marine Hydrophysical Institute, Russian Academy of Science, Sevastopol, Russian Federation
  • Shul'ga T.Ya. Marine Hydrophysical Institute, Russian Academy of Science, Sevastopol, Russian Federation

UDC

532.59

EDN

WDKVXZ

Abstract

In the method of mathematical modeling to study the effect of inhomogeneous moving atmospheric pressure fields on the flow, free and forced vibrations of the Azov sea level in the constant wind. To test the hypothesis about the role of resonance mechanism in the event of extremely high amplitude vibrations of wind-surges and seiches generated moving baric field at a rate equal to the wavelength of the free speed. It was found that when the same wind moving across the Azov Sea baric perturbations during a half-cycle of natural oscillations cause internally, and after the termination of weathering - free vibrations with amplitudes that differ by no more than 14% from those obtained at constant atmospheric pressure. It is shown that the moving of the pressure front, an important but not decisive, role in the formation of the structure and trends of the Azov Sea level fluctuations.

Keywords:

Sea of Azov, sigma-coordinate model, free oscillations of the liquid, seiche-like, stationary currents, storm surges and sleeves, nodal lines, atmospheric front, free long-wave velocity

Authors info

  • Leonid V. Cherkesov

    д-р физ.-мат. наук, профессор, член-корреспондент НАН Украины, заведующий отделом теории волн Морского гидрофизического института РАН

  • Tatyana Ya. Shul'ga

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

References

  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)]

Downloads

Download data is not yet available.

Downloads

Issue

Vol.  (2016) No. 2

Pages

99-110

Section

Article

Dates

Submitted

April 14, 2016

Accepted

May 17, 2016

Published

June 30, 2016

How to Cite

[1]
Cherkesov, L.V., Shul'ga, T.Y., Numerical analysis of the effect of moving the pressure fields on the flow free and forced oscillations of level in the Azov Sea. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2016, № 2, pp. 99–110.

License

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

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Similar Articles

1-10 of 1091

You may also start an advanced similarity search for this article.