Preview

Морской гидрофизический журнал

Расширенный поиск
Том 38, № 3 (2022)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2022-3

ТЕРМОГИДРОДИНАМИКА ОКЕАНА И АТМОСФЕРЫ 

239-255 5
Аннотация

Цель. Получено дискретное уравнение скорости изменения доступной потенциальной энергии в точном соответствии с конечно-разностной постановкой, что обеспечивает адекватное воспроизведение дискретной энергетики. Проведен анализ его слагаемых на основе результатов численного эксперимента с реалистичными атмосферными условиями.

Методы и результаты. На основе известных методов вычислительной математики (метод неопределенных коэффициентов, имитационное моделирование) получено конечно-разностное уравнение для доступной потенциальной энергии, которое соответствует его дифференциальному виду. В структуре уравнения появилось дополнительное слагаемое, обусловленное переходом к дискретной задаче, имеющее диффузионный вид. Анализ энергетики для гидрологической зимы 2011 г. в Черном море показал, что в верхнем слое наибольшие значения доступной потенциальной энергии наблюдаются в центральной области моря. Ниже горизонта 100 м доступная потенциальная энергия увеличивается по направлению к берегу, где наблюдается интенсивная мезомасштабная изменчивость. На глубине более 200 м наибольший запас этой энергии сосредоточен в Севастопольском и Батумском антициклонах. Работа основных сил (плавучести, адвекции и горизонтальной диффузии) имеет место в прибрежных областях моря.

Выводы. Полученное разностное уравнение скорости изменения доступной потенциальной энергии в точности соответствует дискретной постановке и поэтому адекватно отражает энергетику разностной задачи. На основе анализа уравнения показано, что на скорость изменения доступной потенциальной энергии в зимний период преобладающим образом влияет вихревая активность на свале глубин.

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ОКЕАНА 

256-275 14
Аннотация

Цель. Выполнен анализ современного состояния исследований и достижений в области опасных природных и гидрометеорологических явлений и их ансамблей (мультиопасных явлений) на материале статей, опубликованных в профильных рейтинговых международных и российских научных журналах, и монографий.

Методы и результаты. Рассмотрены нормативно-правовые документы, регламентирующие терминологию в области опасных и мультиопасных природных и гидрометеорологических явлений, различия в принятой терминологии; существующие классификации мультиопасных гидрометеорологических явлений, методы классификаций и возможные перспективы их использования, пороговые значения опасности и методы их расчета; результаты исследований мультиопасных гидрометеорологических явлений на основе данных натурных наблюдений и глобального реанализа. Отдельное внимание уделено современному этапу развития естественных и точных наук в России, вносящих вклад в предотвращение и прогнозирование опасных гидрометеорологических явлений.

Выводы. С увеличением повторяемости опасных природных явлений с начала XXI в. и развитием информационных технологий, таких как создание электронных баз данных, геоинформационных систем, использование спутниковой информации и математического моделирования, появилась возможность анализировать, прогнозировать, оценивать и минимизировать (хоть и в неполной мере) последствия проявлений этих явлений. Показано, что решение проблем прогнозирования, мониторинга и минимизации последствий опасных природных явлений и их сочетаний требует междисциплинарных решений и взаимодействия между всеми заинтересованными сторонами – обществом, властью, наукой, бизнесом. Важно разрабатывать и внедрять планы по интегрированному управлению в регионах, особенно подверженных рискам. Большая проблема, по нашему мнению, заключается в том, что в российской и мировой науке существует большое несоответствие между выводами фундаментальных исследований и решениями, принимаемыми органами власти.

276-290 13
Аннотация

Цель. Рассмотрено фазовое соответствие междесятилетней изменчивости индексов Североатлантического колебания и Атлантической мультидекадной осцилляции и их влияние на механизм синхронного формирования аномалии поверхностной температуры в Баренцевом и Черном морях.

Методы и результаты. Значения аномалии поверхностной температуры Баренцева и Черного морей выбирались из массивов данных о морском льде и температуре морской поверхности Центра прогнозирования и исследования климата им. Хэдли (Hadley Centre for Climate Prediction and Research). Для оценки циркуляции атмосферы в Атлантико-Европейском секторе использовались индексы Североатлантического колебания, Атлантической мультидекадной осцилляции и положение высотной фронтальной зоны. Анализ корреляции между положением высотной фронтальной зоны и значениями индекса Североатлантического колебания проводился по сглаженным фильтром скользящего среднего исходным рядам, а пространственное распределение аномалий поверхностной температуры анализировалось по композитным картам. При отрицательных значениях Атлантической мультидекадной осцилляции (1950– 1970 гг.) преобладали процессы, характерные для отрицательных значений индекса Североатлантического колебания, а при положительных значениях индекса Атлантической мультидекадной осцилляции (1970–1990 гг.) преобладали процессы, характерные для положительных значений индекса Североатлантического колебания.

Выводы. Циркуляция атмосферы в Атлантико-Европейском секторе является основным механизмом, регулирующим аномалию поверхностной температуры Северной Атлантики и аномалию поверхностной температуры Баренцева и Черного морей. При положительных значениях индекса Североатлантического колебания температура поверхности Баренцева моря становилась выше, а Черного моря – ниже климатической нормы. При отрицательных значениях индекса Североатлантического колебания температура поверхности Баренцева моря становилась ниже, а Черного моря – выше климатической нормы.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МОРСКИХ СИСТЕМ 

291-311 13
Аннотация

Цель. Оценки параметров волн в прибрежных акваториях имеют большое практическое значение для проектирования и эксплуатации объектов береговой инфраструктуры. В работе на примере района Сакской пересыпи (Западный Крым) излагается опыт исследования волновых и морфодинамических процессов в береговой зоне применительно к задачам проектирования и строительства защитных гидротехнических сооружений.

Методы и результаты. Для математического моделирования волновых и морфодинамических процессов в исследуемом районе использовались: спектральная модель ветрового волнения SWAN, гидродинамическая модель SWASH, комплексная морфодинамическая модель XBeach, интегральная модель эволюции береговой зоны GenCade. Волновой режим анализировался с использованием 41-летних временных рядов (1979–2019 гг.) волновых параметров, полученных на основе ретроспективных расчетов ветрового волнения по модели SWAN и данных атмосферного реанализа ERA. Получены оперативные и экстремальные характеристики ветрового волнения. Проведено моделирование пространственной структуры волновых полей для разных типов ветровых воздействий. Показано, что наиболее интенсивное волнение возникает при юго-западном ветре. Даны оценки высоты и длины наката волн на берег. Проведены расчеты деформаций профиля береговой зоны для штормов разной длительности. Получены значения суммарного за год вдольберегового потока наносов на участке проектирования за период 1979–2019 гг. Установлено, что в 70% случаев поток наносов направлен в сторону евпаторийского побережья.

Выводы. Исследования показали, что пренебрежение научно обоснованными рекомендациями при проектировании объектов прибрежной инфраструктуры может привести к нарушению существующей природной системы формирования береговой зоны и к существенным негативным последствиям для берега на участке протяженностью до 10 км. Эти последствия могут быть выражены в сокращении ширины пляжной зоны, понижении высотных отметок, в замене на некоторых участках песка на галечно-гравийные фракции, что ухудшает рекреационные свойства пляжей. С учетом планового расположения основания ограждающей стены на отдельных участках возможен подмыв и повреждение стены набережной. Эти выводы подтвердились на практике уже в ходе строительства объекта. По результатам проведенной работы были даны рекомендации по исключению из проекта сооружений, возведение которых может привести к существенным негативным изменениям в морфодинамике береговой зоны.

312-323 11
Аннотация

Цель. Цель работы заключается в получении общей картины транспорта наносов в Азовском море за климатический отрезок времени.

Методы и результаты. Исследования проведены методами численного моделирования с использованием современных гидродинамической и волновой моделей, а также модели транспорта наносов, учитывающей комбинированное воздействие морских течений и ветрового волнения. Выполнены расчеты гидродинамических параметров Азовского моря за 42 года – с 1979 по 2020 г. Выходной массив данных состоит из ежечасных пространственных полей скоростей и направлений течений на пяти σ-горизонтах, интегральных характеристик ветрового волнения (высот, периодов, направлений распространений), уровней моря, а также потоков донного вещества. Общая длина массива позволяет детально анализировать отдельные гидродинамические ситуации, сезонные особенности, а также производить климатические обобщения. В результате проведенной работы получено качественное представление о глобальном (в масштабе моря) транспорте донных отложений в Азовском море.

Выводы. Климатические черты транспорта донных отложений в Азовском море: 1) основной поток формируется в виде обширного циклона, охватывающего центральную часть моря, в который вовлекаются донные осадки с западной и восточной прибрежных частей моря; 2) на северном побережье, в районе оконечности Обиточной косы, встречаются два потока: один, преобладающий, со стороны Бердянской косы, второй, менее выраженный, со стороны косы Федотова; результирующий поток образует обширные отмели к югу от Обиточной косы; 3) наиболее сильные потоки формируются у Бердянской и Обиточной кос, а также в районе косы Долгой.

СПУТНИКОВАЯ ГИДРОФИЗИКА 

324-340 9
Аннотация

Цель. Проведено комплексное исследование дальнего переноса дымового аэрозоля с использованием средств спутникового и наземного мониторинга, а также результатов моделирования динамики атмосферы.

Методы и результаты. Рассмотрен период множественных интенсивных пожаров, зарегистрированных в Западной Сибири вблизи границы с Казахстаном в мае 2021 г. Для оценки масштабов и расположения активных пожаров за рассматриваемый период привлекались карты спутникового мониторинга из архивов системы FIRMS. При анализе спутниковых изображений выявлен перенос дыма от пожаров 9 и 10 мая в сторону Среднего Урала, подтверждаемый фотометрическими измерениями на станции аэрозольного мониторинга AERONET. Для подтверждения переноса дыма со стороны Урала представлены результаты моделирования обратных траекторий перемещения воздушных потоков, выполненного с помощью программного комплекса HYSPLIT. Над территорией Волгоградской области 11 мая сформировался циклон, район Урала оказался на его периферии, что способствовало переносу дымового аэрозоля через Черноморский регион в сторону Финляндии на расстояние более 4000 км. Основная информация о стадиях формирования циклонической завихренности и переносе дымового аэрозоля была получена по данным со спутниковых платформ MODIS Aqua, VIIRS и CALIPSO. По спутниковым данным VIIRS проанализирована динамика изменчивости температуры поверхностного слоя и концентрации хлорофилла а в зоне максимального ветрового воздействия для Черноморского региона до и после прохождения циклона. Проанализированы также основные оптические и микрофизические характеристики атмосферного аэрозоля по данным портативного солнечного фотометра и солнечных стационарных фотометров сети AERONET за исследуемый период.

 Выводы. В мае 2021 г. сложился ряд специфических метеорологических условий, которые способствовали накоплению дымового аэрозоля в атмосфере Среднего Урала и его последующему переносу сначала в Черноморский регион, а затем в сторону Финляндии.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0233-7584 (Print)