Экстремальное ветровое волнение на северо-восточном шельфе Чёрного моря

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Цель работы – исследования экстремального штормового волнения в прибрежной зоне от п. Волна (район Керченского пролива) до Адлера на северо-восточном шельфе Чёрного моря за климатический отрезок времени. Основной метод исследований – численное моделирование с использованием спектральной волновой модели MIKE 21 SW. В результате расчётов получены ежечасные поля пространственных распределений основных волновых параметров по всей акватории Чёрного моря за период с января 1979 по декабрь 2023 гг., т.е. за последние 45 лет. Анализ проведён с учётом разделения волнового поля на две компоненты: чисто ветровое волнение и зыбь. В результате проведённых исследований установлено, что за последние 45 лет северо-восточное побережье Чёрного моря испытало воздействие 41 шторма со значительными высотами волн, превышающими 5 м. Два ноябрьских шторма 2007 и 2023 гг. выделяются своими характеристиками. Значительные высоты смешанного волнения в них достигали отметок в 9 м, мощности – более 500 кВт/м. Средние высоты смешанного штормового волнения для всего побережья колеблются в пределах 4‒6 м, средние мощности – порядка 150 кВт/м. Наибольшее волнение развивается в районах Анапы, Утриша и Идокопаса. Средние значения высот и мощностей чисто ветровых волн имеют общую тенденцию уменьшаться при движении с северо-западной части побережья на юго-восточную, зыби – наоборот, увеличиваться. В прибрежной зоне обнаруживаются несколько сравнительно однородных участка по степени развития в них чисто ветровых волн и зыби. В структуре среднего штормового волнения между п. Волна и Анапой абсолютно доминирует ветровое волнение. Между мысами Мысхако и Идокопас вклад ветровых волн в общую энергию волнения в 2–2.5 раза превышает вклад зыби. Между Архипо-Осиповкой и Туапсе энергия чисто ветрового волнения незначительно превышает энергию зыби. Далее, южнее Туапсе вклад зыби становится преобладающим. По соотношению вклада ветровых волн и зыби в пределах всего побережья явно выделяются два района: в окрестностях Анапы общий волновой климат практически полностью определяется ветровым волнением, Адлера – зыбью.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Б. В. Дивинский

Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: divin@ocean.ru
Россия, Москва

Я. В. Сапрыкина

Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской Академии наук

Email: divin@ocean.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Ефимов В. В., Комаровская О. И. Атлас экстремального ветрового волнения Черного моря. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. 59 c.
  2. Polonsky A. B., Fomin V. V., Garmashov A. V. Characteristics of wind waves of the Black Sea // Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine. 2011. 8. P. 108–112. ISSN 1025-6415.
  3. Нестеров Е. С. Экстремальные волны в океанах и морях. М.; Обнинск: ИГ–СОЦИН, 2015. 64 с. ISBN 978-5-91070-065-3.
  4. Rusu E. Reliability and Applications of the Numerical Wave Predictions in the Black Sea // Frontiers in Marine Science. 2016. V. 3. Article 95. doi: 10.3389/fmars.2016.00095.
  5. Van Vledder G., Akpınar A. Spectral partitioning and swells in the Black Sea / In P. Lynett (Ed.), Proceedings of the 35th International Conference on Coastal Engineering: Antalya, Turkey. 2016. V. 35. P. 199–212.
  6. Divinsky B. V., Fomin V. V., Kosyan R. D., Ratner Yu. D. Extreme wind waves in the Black Sea // Oceanologia. 2019. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2019.06.003
  7. Divinsky B. V., Kosyan R. D. Influence of the climatic variations in the wind waves parameters on the alongshore sediment transport // Oceanologia. 2020. V. 62. № 2. P. 1902019.199. DOI: 10.1016/ j.oceano.2019.11.002
  8. DHI Water & Environment. 2007. MIKE 21, Spectral Wave Module.
  9. Divinsky B., Kosyan R. Spatiotemporal variability of the Black Sea wave climate in the last 37 years // Cont. Shelf Res. 2017. 136. P. 1–19. http://dx.doi.org/10.1016/j.csr.2017.01.008
  10. Divinsky B., Kosyan R. Parameters of wind seas and swell in the Black Sea based on numerical modeling // Oceanologia. 2018. 60. P. 277–287. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2017.11.006
  11. Зацепин А. Г., Островский А. Г., Кременецкий В. В. и др. Подспутниковый полигон для изучения гидрофизических процессов в шельфово-склоновой зоне Черного моря // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2014. Т. 50. № 1. С. 16–29. doi: 10.7868/S0002351513060163.
  12. Boyle G. Renewable energy: power for a sustainable future. Second ed. Oxford University Press, 2004. 452 p. ISBN 0-19926178-4.
  13. Akpinar A., Ihsan Kömürcü M. Assessment of wave energy resource of the Black Sea based on 15-year numerical hindcast data // Applied Energy. 2013. 101. P. 502–512.
  14. Aydogan B., Ayat B., Yüksel Y. Black Sea wave energy atlas from 13 years hindcasted wave data // Renewable Energy. 2013. 57. P. 436–447.
  15. Rusu L. Assessment of the Wave Energy in the Black Sea Based on a 15-Year Hindcast with Data Assimilation // Energies. 2015. 8. Р. 10370–10388; doi: 10.3390/en80910370.
  16. Wave energy in the UK: Status review and future perspectives // Renewable and Sustainable Energy Reviews. Elsevier, 2021. doi: 10.1016/j.rser.2021.110932.
  17. Ulloa M., Silva R., Mariño-Tapia I. Partitioning the Extreme Wave Spectrum of Hurricane Wilma to Improve the Design of Wave Energy Converters // Sustainability. 2023. 15. 7414. https://doi.org/10.3390/su15097414

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Положение станции ADCP (a), значительные высоты волн (b), периоды пика спектра (с), средние направления волнения (d) за ноябрь 2023 г.

Скачать (308KB)
3. Рис. 2. Положение расчётных точек вдоль северо-восточного побережья Черного моря.

Скачать (191KB)
4. Рис. 3. Распределение количества штормов (с hs>5 м) по месяцам.

Скачать (155KB)
5. Рис. 4. Поля значительных высот волн на Чёрном море 26-27.11.2023 г.

Скачать (448KB)
6. Рис. 5. Максимальные значения значительных высот волн (левая колонка) и мощностей (правая) чисто ветрового волнения и зыби в пяти сильнейших штормах.

Скачать (933KB)
7. Рис. 6. Статистические характеристики максимальных значительных высот волн в экстремальных штормах за период с 1979 по 2023 гг. (а) – общее (смешанное) волнение, (b) – компоненты волнения.

Скачать (395KB)
8. Рис. 7. Статистические характеристики максимальных мощностей в экстремальных штормах за период с 1979 по 2023 гг. (а) – общее (смешанное) волнение, (b) – компоненты волнения.

Скачать (384KB)
9. Рис. 8. Отношение средних мощностей ветровых волн и зыби вдоль побережья.

Скачать (276KB)

© Российская академия наук, 2024