Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море
Методом численного моделирования исследовано влияние скорости постоянного ветра на течения и колебания уровня Азовского моря. С использованием трехмерной нелинейной численной модели установлены районы, где имеют место максимальные и минимальные величины скоростей поверхностных стационарных течений и...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Морський гідрофізичний інститут НАН України
2011
|
| Назва видання: | Морской гидрофизический журнал |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56682 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море / В.А. Иванов, Л.В. Черкесов, Т.Я. Шульга // Морской гидрофизический журнал. — 2011. — № 2. — С. 24-32. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-56682 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-566822014-02-23T03:16:24Z Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море Иванов, В.А. Черкесов, Л.В. Шульга, Т.Я. Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Методом численного моделирования исследовано влияние скорости постоянного ветра на течения и колебания уровня Азовского моря. С использованием трехмерной нелинейной численной модели установлены районы, где имеют место максимальные и минимальные величины скоростей поверхностных стационарных течений и наибольшие отклонения уровня в открытой части Азовского моря. На приведенных картах показаны пункты акватории, в которых достигаются экстремальные значения отклонений уровня и наибольшие скорости течений. Выполнен анализ влияния скорости постоянного ветра на время достижения экстремальных значений подъемов и понижений уровня и скоростей течений. Методом чисельного моделювання досліджено вплив швидкості постійного вітру на течії та коливання рівня Азовського моря. З використанням тривимірної нелінійної чисельної моделі знайдені райони розташування максимальних та мінімальних значень швидкостей поверхневих стаціонарних течій і найбільших відхилень рівня у відкритій частині Азовського моря. На наведених картах відмічені пункти акваторії, в яких досягаються екстремальні значення відхилень рівня та найбільші швидкості течій. Зроблено аналіз впливу швидкості постійного вітру на час досягнення екстремальних значень піднять та опускань і швидкостей течій. Method of numerical simulation is used to study influence of constant wind velocity upon the currents and the sea level fluctuations in the Azov Sea. The three-dimensional non-linear model permits to define the regions where maximum and minimum values of surface stationary currents’ velocities and locations of the largest level deviations in the open part of the Azov Sea take place. The represented charts show the points in the sea area where extremal values of the level deviations and the highest currents’ velocities are achieved. Analyzed is the influence of constant wind velocity upon the time of achieving extremal values both of the level elevation and lowering, and the currents’ velocities. 2011 Article Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море / В.А. Иванов, Л.В. Черкесов, Т.Я. Шульга // Морской гидрофизический журнал. — 2011. — № 2. — С. 24-32. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0233-7584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56682 532.59 ru Морской гидрофизический журнал Морський гідрофізичний інститут НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана |
| spellingShingle |
Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана Иванов, В.А. Черкесов, Л.В. Шульга, Т.Я. Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море Морской гидрофизический журнал |
| description |
Методом численного моделирования исследовано влияние скорости постоянного ветра на течения и колебания уровня Азовского моря. С использованием трехмерной нелинейной численной модели установлены районы, где имеют место максимальные и минимальные величины скоростей поверхностных стационарных течений и наибольшие отклонения уровня в открытой части Азовского моря. На приведенных картах показаны пункты акватории, в которых достигаются экстремальные значения отклонений уровня и наибольшие скорости течений. Выполнен анализ влияния скорости постоянного ветра на время достижения экстремальных значений подъемов и понижений уровня и скоростей течений. |
| format |
Article |
| author |
Иванов, В.А. Черкесов, Л.В. Шульга, Т.Я. |
| author_facet |
Иванов, В.А. Черкесов, Л.В. Шульга, Т.Я. |
| author_sort |
Иванов, В.А. |
| title |
Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море |
| title_short |
Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море |
| title_full |
Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море |
| title_fullStr |
Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море |
| title_full_unstemmed |
Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море |
| title_sort |
экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в азовском море |
| publisher |
Морський гідрофізичний інститут НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Анализ результатов наблюдений и методы расчета гидрофизических полей океана |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56682 |
| citation_txt |
Экстремальные отклонения уровня и скорости течений, вызываемые постоянным ветром в Азовском море / В.А. Иванов, Л.В. Черкесов, Т.Я. Шульга // Морской гидрофизический журнал. — 2011. — № 2. — С. 24-32. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Морской гидрофизический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT ivanovva ékstremalʹnyeotkloneniâurovnâiskorostitečenijvyzyvaemyepostoânnymvetromvazovskommore AT čerkesovlv ékstremalʹnyeotkloneniâurovnâiskorostitečenijvyzyvaemyepostoânnymvetromvazovskommore AT šulʹgatâ ékstremalʹnyeotkloneniâurovnâiskorostitečenijvyzyvaemyepostoânnymvetromvazovskommore |
| first_indexed |
2025-07-05T07:56:41Z |
| last_indexed |
2025-07-05T07:56:41Z |
| _version_ |
1836792888168546304 |
| fulltext |
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 2 24
© В.А. Иванов, Л.В. Черкесов, Т.Я. Шульга, 2011
Анализ результатов наблюдений
и методы расчета
гидрофизических полей океана
УДК 532.59
В.А. Иванов, Л.В. Черкесов, Т.Я. Шульга
Экстремальные отклонения уровня и скорости течений,
вызываемые постоянным ветром в Азовском море
Методом численного моделирования исследовано влияние скорости постоянного ветра на
течения и колебания уровня Азовского моря. С использованием трехмерной нелинейной чис-
ленной модели установлены районы, где имеют место максимальные и минимальные величи-
ны скоростей поверхностных стационарных течений и наибольшие отклонения уровня в от-
крытой части Азовского моря. На приведенных картах показаны пункты акватории, в которых
достигаются экстремальные значения отклонений уровня и наибольшие скорости течений.
Выполнен анализ влияния скорости постоянного ветра на время достижения экстремальных
значений подъемов и понижений уровня и скоростей течений.
Ключевые слова: численное моделирование, σ-координатная модель, сгонно-нагонные
процессы, поверхностные течения, экстремальные отклонения уровня.
Введение
Изучение колебаний уровня моря связано с научными и практическими
задачами, включая строительство береговых гидротехнических сооружений,
создание морских навигационных карт, прогноз наводнений, определение
движения берегов. При решении некоторых прикладных проблем возникает
необходимость определения положения экстремальных отклонений уровня
по всей акватории Азовского моря. Представляет интерес установление тех
районов моря, в которых скорости стационарных ветровых течений будут
наибольшими.
В ряде работ, посвященных изучению течений и волнения в Азовском
море, исследовался вопрос о максимальных сгонах и нагонах, имеющих ме-
сто на ряде береговых станций, а также о наибольших значениях скоростей
возникающих течений. В статье [1] с использованием трехмерной нелиней-
ной σ-координатной математической модели решена задача о сгонно-нагон-
ных колебаниях в Азовском море при воздействии постоянного ветра, в [2]
аналогичные исследования проведены для полей нестационарного ветра, в
[3] − для возмущений, вызванных прохождением циклонов.
В данной работе на основании анализа результатов численных экспери-
ментов, проведенных с использованием указанной выше модели, установле-
ны районы расположения наибольших изменений уровня моря и скоростей
стационарных течений, вызванных постоянным ветром в открытой части
Азовского моря.
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 2 25
Постановка задачи
Граничные и начальные условия. Введем систему координат, в которой
ось x ориентирована на восток, y – на север, z – от невозмущенной поверхно-
сти вертикально вверх. Исходные уравнения представляют собой нелинейные
уравнения движения однородной несжимаемой жидкости в приближении
теории мелкой воды [4, 5]:
z
u
K
zyxx
p
fv
td
ud
M ∂
∂
∂
∂+
∂
∂+
∂
∂=
∂
∂+− )()(
1
1211 ττ
ρ
, (1)
z
v
K
zyxy
p
fu
td
vd
M ∂
∂
∂
∂+
∂
∂+
∂
∂=
∂
∂++ )()(
1
2221 ττ
ρ
, (2)
,0=+
∂
∂ ρg
z
p
(3)
.0=
∂
∂+
∂
∂+
∂
∂
z
w
y
v
x
u
(4)
Здесь все обозначения общепринятые.
Компоненты тензора турбулентных напряжений Рейнольдса ijτ в урав-
нениях (1), (2) определяются через градиенты осредненных скоростей по
формулам
.2,,2 22211211 y
v
A
y
u
x
v
A
x
u
A MMM ∂
∂=
∂
∂+
∂
∂==
∂
∂= ττττ (5)
Коэффициент горизонтальной турбулентной вязкости AM вычисляется с по-
мощью формулы Смагоринского [6]. Для параметризации коэффициента вер-
тикальной турбулентной вязкости KM использовалась теория Мелло-
ра − Ямады [7].
Граничные условия на свободной поверхности имеют вид
,
y
v
x
u
t
w z ∂
∂+
∂
∂+
∂
∂==
ζζζ
ζ (6)
),(, 00 yx
z
M z
v
z
u
K ττ
ζ
=
∂
∂
∂
∂
=
. (7)
Здесь Wà0 xx WC=τ и Wà0 yy WC=τ – проекции касательных напряжений
трения ветра, xW , yW – компоненты вектора скорости ветра W на высоте
10 м над уровнем моря. Для численных расчетов коэффициент поверхностно-
го трения àC выбран в соответствии с работой [8].
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 2 26
На боковых границах выполняется условие прилипания. На дне
( )( )yxHz ,−= нормальная составляющая скорости равна нулю:
=
∂
∂+
∂
∂+
−= Hz
y
H
v
x
H
uw 0. (8)
Придонные касательные напряжения трения связаны со скоростью квад-
ратичной зависимостью [4]:
),(, 11 yx
Hz
M z
v
z
u
K ττ=
∂
∂
∂
∂
−=
, (9)
где 22
b1 vuuCx +=τ , 22
b1 vuvCy +=τ . Здесь коэффициент донного тре-
ния bC находится по формуле )(ln 02
-22
b zzkC = , где z2 – шаг по вертикали
в придонном слое; 0z = 0,003 м – параметр шероховатости, характеризующий
гидродинамические свойства подстилающей донной поверхности.
В начальный момент времени t = 0 движение жидкости отсутствует, сво-
бодная поверхность горизонтальна:
( ) ( ) ( ) .00,,,,00,,,,00,,, === zyxzyxvzyxu ζ (10)
Численная реализация модели и выбор параметров. В исходных
уравнениях (1) – (4), граничных условиях (6) – (9) и начальных (10) осу-
ществляется переход от координаты z к σ-координате [4, 5]: x* = x, y* = y,
σ = (z – ζ )/(H + ζ ), t* = t, где – 1 ≤ σ ≤ 0.
В численных экспериментах используются равномерные шаги по гори-
зонтальным координатам (∆x = ∆y = 1350 м) и по σ-координате. Количество
расчетных уровней по вертикали равно 11. Уравнения решаются с шагом
∆t =18 с для определения осредненных двумерных компонент скорости и
уровня моря и с шагом 10∆t – для вычисления отклонений от найденных
средних и вертикальной компонент скорости. Рельеф дна и конфигурация
береговой линии Азовского моря в узлах сетки взяты с навигационных карт.
Установившиеся движения в Азовском море формируются при нормаль-
ных условиях погоды. Эти условия характеризуются тем, что скорость ветра,
достигнув определенного распределения над морем, продолжительное время
мало меняется. В численных экспериментах при моделировании стационар-
ных течений поле ветра задается в виде однородного по пространству ветра,
действующего над Азовским морем начиная с момента времени t = 0. Его
скорость (Wst) первые 3 ч (0 < t ≤ 3 ч) нарастает со временем по линейному
закону, достигает своего наибольшего значения и далее не меняется. Выход
течений на установившийся режим осуществляется под действием постоян-
ного западного ветра, скорость которого изменяется в пределах 5 – 15 м/с
(Wst
1 = 5, Wst
2 = 10, Wst
3 = 15 м/с).
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 2 27
Момент времени выхода течений на установившейся режим (t = t0) опре-
деляем из условия, что относительные изменения полной энергии, осреднен-
ной по объему моря на смежных шагах по времени, не превосходят 1% [1].
Анализ результатов численных экспериментов
Анализ опубликованных метеорологических данных [9] позволил выде-
лить для района Азовского моря характерные типы погоды. Антициклониче-
ский тип погоды возникает в теплый период (апрель − октябрь) и характери-
зуется ветрами со скоростью более 8 м/с, когда Азовское море оказывается в
тыловой части антициклона, смещающегося с запада на восток. В это время
преобладают восточные и северо-восточные ветры. Слабый циклонический
тип погоды [10] возникает при прохождении над Азовским морем слабых ат-
мосферных фронтов или периферий отдельных циклонов. Средняя повторяе-
мость его 12% в холодный период и 22% в теплый. Этот тип погоды характе-
ризуется слабыми и умеренными ветрами переменных направлений, облака-
ми среднего и нижнего ярусов; иногда выпадают слабые осадки. Циклониче-
ский тип погоды возникает при прохождении над Черным и Азовским моря-
ми средиземноморских циклонов или циклонов, развивающихся на хорошо
выраженных атмосферных фронтах севернее параллели 50° с. ш. Повторяе-
мость его зимой и летом не превышает 15%. Для этого типа погоды харак-
терны ветры со скоростью 6 − 14 м/с вначале восточных, а затем южных и
западных направлений. Западные ветры обычно бывают порывистыми и
шквалистыми. Моделирование проводилось для наиболее продолжительного
слабого циклонического типа погоды.
На рис. 1 представлены пункты расположения максимальных отклонений
уровня в открытой части Азовского моря, вызываемых действием постоянно-
го ветра различных скоростей. Эти пункты на рисунках отмечались в течение
всего расчетного периода (72 ч). Отсюда (рис. 1, а − в) видно, что расположе-
ния максимумов при различных скоростях действующего ветра имеют как
общие черты (максимумы сосредоточены в восточной части акватории моря),
так и различия. Отметим, что воздействие ветра бóльших скоростей приводит
к смещению координат максимумов в сторону Таганрогского залива. Дейст-
вие ветра со скоростью 15 м/с вызывает максимумы отклонений уровня и в
западной части Азовского бассейна.
Р и с. 1. Положения максимумов отклонений уровня в Азовском море в различные моменты
времени под действием западного ветра со скоростью 5 м/с (а); 10 м/с (б); 15 м/с (в)
0 100 150 200 250 300
б
0 100 150 200 250 300
в
км км 0 100 150 200 250 300
0
а
50
100
150
200
км
км
50 50 50
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 2 28
На рис. 2 показаны положения минимальных отклонений уровня Азов-
ского моря с дискретностью 1 ч, вызываемых действием постоянного ветра
различных скоростей. Отсюда видно, что наибольшие понижения уровня в
основном имеют место в западной части моря. При бóльших скоростях по-
стоянного ветра минимумы отклонений уровня наблюдаются и в восточной
части Азовского моря.
Р и с. 2. Положения минимумов отклонений уровня в Азовском море в различные моменты
времени под действием западного ветра со скоростью 5 м/с (а); 10 м/с (б); 15 м/с (в)
В табл. 1 приведены максимальные и минимальные значения отклонений
уровня моря, время их достижения и соответствующие им координаты в за-
висимости от скорости ветра в течение всего расчетного периода. Данные в
табл. 1 являются обобщением результатов, представленных на рис. 1 и 2.
Т а б л и ц а 1
Максимальные и минимальные значения отклонений уровня моря (м),
время их достижения (ч, мин) и соответствующие им координаты (км)
для трех значений скорости ветра
Скорость
ветра, м/с
ζmax,
м
tmax,
ч, мин
xmax,
км
ymax,
км
ζmin,
м
tmin,
ч, мин
xmin,
км
ymin,
км
1
stW = 5 0,20 17.10 366,51 219,61 −0,10 13.23 4,02 95,07
2
stW = 10 0,69 18.46 367,86 218,27 −0,39 13.47 4,02 107,13
3
stW = 15 1,65 19.48 343,69 224,96 −1,05 14.09 5,37 87,04
Из анализа приведенных данных видно, что координаты максимумов и
минимумов ζ для рассмотренных скоростей ветра изменяются незначительно.
Различия состоят в величинах экстремальных отклонений уровня и времени их
достижения. Из сравнения значений максимумов уровня следует, что они воз-
растают в 3,5 и 8,3 раза для бóльших в 2 и 3 раза значений Wst (0,2 м при Wst
1;
0,69 м при Wst
2; 1,65 м при Wst
3). Как видно из табл. 1, под действием ветра
бóльшей скорости достигаются и бóльшие значения понижений уровня: −0,1 м
при Wst
1; −0,39 м при Wst
2; −1,05 м при Wst
3. Анализ результатов расчетов по-
казывает, что действие ветра со скоростями Wst
2 и Wst
3 (в 2 и 3 раза бóльшими,
чем Wst
1) приводит к увеличению ζmin в 4 и 10 раз соответственно.
0 100 150 200 250 300
б
0 100 150 200 250 300
в
км км 0 100 150 200 250 300
0
а
50
100
150
200
км
км
50 50 50
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 2 29
Время достижения экстремальных отклонений уровня отмечается через
10 − 16 ч после начала действия ветра и зависит от его скорости. По данным,
приведенным в табл. 1, при сравнении изменения величины скорости ветра и
времени достижения наибольших и наименьших значений ζ получено, что это
время больше для бóльших скоростей ветра. Так, разница во времени достиже-
ния ζmax при Wst
1 и Wst
3 составляет 2 ч 38 мин, а разница во времени достиже-
ния ζmin при тех же скоростях ветра − 46 мин. Таким образом, стационарный
ветер в 3 раза большей скорости дольше на 14% формирует максимальный
подъем уровня и на 4% − минимальное понижение уровня моря.
Сравним величины максимальных и минимальных значений ζ в открытой
части Азовского моря (табл. 1) с экстремальными значениями сгонов и наго-
нов, отмеченными в ряде пунктов его побережья [1]. Наибольшие нагоны при
скоростях ветра 5, 10 и 15 м/с отмечаются в Таганрогском заливе и составляют
0,17; 0,60 и 1,42 м соответственно. При тех же скоростях ветра в Азовском мо-
ре достигаются значения ζmax, равные 0,20; 0,69 и 1,65 м. Таким образом, мак-
симальные возвышения уровня в открытой части Азовского моря на 15, 13 и
14% превышают нагоны на побережье. Аналогично, сравнивая наибольшие
значения сгонов (Геническ) и ζmin, отметим, что при рассматриваемых скоро-
стях ветра сгон и максимальное понижение уровня отличаются мало.
В настоящее время прогнозы течений практически не составляются, при-
чиной тому является недостаточное количество наблюдений, которые позво-
лили ли бы проверить и уточнить расчеты скоростей течений. Чтобы разраба-
тывать и использовать методы расчета и прогноза скоростей морских течений
в оперативной практике, необходимо хотя бы в нескольких отдельных точках
моря проводить регулярные наблюдения за скоростями течений.
На рис. 3, 4 показаны районы, где имеют место максимальные и нулевые
величины скоростей поверхностных течений в открытой части Азовского мо-
ря, вызываемых действием постоянного ветра различных скоростей. Эти
пункты на рисунках показаны с дискретностью 1 ч в течение всего расчетно-
го периода (72 ч). Из рис. 3 видно, что при различных скоростях действую-
щего ветра положение максимумов смещено в сторону Таганрогского залива.
Как следует из рис. 4, положения нулевых значений скоростей течений силь-
но разбросаны по акватории.
Р и с. 3. Положения максимумов скоростей течений Азовского моря на горизонте 1 м в раз-
личные моменты времени под действием западного ветра со скоростью 5 м/с (а); 10 м/с (б);
15 м/с (в)
0 100 150 200 250 300
б
0 100 150 200 250 300
в
км км 0 100 150 200 250 300
0
а
50
100
150
200
км
км
50 50 50
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 2 30
Р и с. 4. Положения минимумов скоростей течений Азовского моря на горизонте 1 м в раз-
личные моменты времени под действием западного ветра со скоростью 5 м/с (а); 10 м/с (б);
15 м/с (в)
Т а б л и ц а 2
Максимальные значения скоростей течений (м/с) на различных глубинах
Азовского моря, время их достижения (ч, мин) и соответствующие им
координаты (км) для трех значений скорости ветра
Скорость ветра, м/с
Горизонт,
м
Umax,
м/с
tmax, ч, мин xmax, км ymax, км
1 0,16 8.00 236,29 174,08
Wst
1 = 5 3 0,13 8.02 236,39 173,44
5 0,12 8.22 237,01 173,31
10 0,08 9.44 235,34 173,00
1 0,49 8.35 236,29 172,74
Wst
2 = 10 3 0,44 8.55 236,60 173,32
5 0,41 8.26 237,09 171,73
10 0,29 9.34 236,86 171,98
1 1,06 9.45 237,63 171,40
Wst
3 = 15 3 0,97 10.47 237,99 172,28
5 0,91 11.19 237,76 171,88
10 0,64 12.45 238,46 171,50
В табл. 2 приведены максимальные значения скоростей течений на раз-
личных горизонтах, время их достижения и соответствующие им координаты
в зависимости от скорости ветра в течение всего расчетного периода. Из ана-
лиза данных, представленных в этой таблице, видно, что при увеличении
скорости постоянного ветра в 2 и 3 раза скорости течений в поверхностном
слое достигают значений 0,16; 0,49 и 1,06 м/с (возрастают соответственно в 3
и 6,6 раза). Такое же соотношение между величинами скоростей течений для
0 100 150 200 250 300
б
0 100 150 200 250 300
в
км км 0 100 150 200 250 300
0
а
50
100
150
200
км
км
50 50 50
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 2 31
рассматриваемых Wst прослеживается и на других горизонтах. С глубиной
происходит уменьшение скорости течений, ее наименьшее значение отмеча-
ется в придонном слое. Сравнивая координаты максимумов, отметим, что и с
глубиной, и при разных значениях Wst их положение практически не меняет-
ся. Время достижения наибольших значений скоростей течений увеличивает-
ся (на 4 и 18%) под действием ветра бóльших скоростей (Wst
2 и Wst
3 соответ-
ственно). Оценивая разницу во времени достижения максимумов скорости,
видим, что tmax под действием постоянного ветра рассматриваемых скоростей
в поверхностном слое достигается на 18, 12 и 21% раньше, чем в придонном
слое.
Выводы
В результате численного моделирования циркуляции вод Азовского мо-
ря, вызванной действием постоянного ветра различных скоростей, получены
следующие выводы:
− установлены пункты в открытой части моря, в которых отмечаются
максимальные значения отклонений уровня и наибольшие скорости течений;
− получены оценки влияния скорости действующего постоянного ветра
на время достижения наибольших подъемов и понижений уровня и
максимальных значений скоростей течений на различных горизонтах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Иванов В.А., Фомин В.В., Черкесов Л.В., Шульга Т.Я. Исследование эволюции поля
примеси в Азовском море при наличии стационарных течений // Доп. НАН України. –
2007. – № 7. – С. 116 – 120.
2. Иванов В.А., Фомин В.В., Черкесов Л.В., Шульга Т.Я. Исследование влияния течений,
вызванных западным ветром, на эволюцию областей загрязнения в Азовском море //
Там же. – 2007. – № 3. – С. 112 – 117.
3. Иванов В.А., Фомин В.В., Черкесов Л.В., Шульга Т.Я. Исследование сгонно-нагонных
явлений в Азовском море, вызванных атмосферными возмущениями // Там же. – 2006.
– № 11. – С. 109 – 113.
4. Blumberg A.F., Mellor G.L. A description of three dimensional coastal ocean circulation
model // Three-Dimensional Coastal Ocean Models / Ed. N. Heaps. – Washington, D. C.:
American Geophysical Union. – 1987. – 4. – P. 1 – 16.
5. Фомин В.В. Численная модель циркуляции вод Азовского моря // Научные труды Укр-
НИГМИ. – 2002. – Вып. 249. – C. 246 – 255.
6. Smagorinsky J. General circulation experiments with primitive equations. I. The basic ex-
periment // Mon. Wea. Rev. – 1963. – 91. – P. 99 – 164.
7. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid
problems // Rev. Geophys. Space Phys. – 1982. – 20. – P. 851 – 875.
8. Hsu S.A. A mechanism for the increase of wind stress coefficient with wind speed over water
surface: A parametric model // J. Phys. Oceanogr. – 1986. – 16. – P. 144 – 150.
ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 2 32
9. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. V. Азовское море. – СПб.: Гидроме-
теоиздат, 1991. – 234 с.
10. Лоция Азовского моря. – http://katamaran.ru/maps/azov/2.htm.
Морской гидрофизический институт НАН Украины, Материал поступил
Севастополь в редакцию 13.11.09
E-mail: shulgaty@mail.ru После доработки 27.04.10
АНОТАЦІЯ Методом чисельного моделювання досліджено вплив швидкості постійного вітру
на течії та коливання рівня Азовського моря. З використанням тривимірної нелінійної чисель-
ної моделі знайдені райони розташування максимальних та мінімальних значень швидкостей
поверхневих стаціонарних течій і найбільших відхилень рівня у відкритій частині Азовського
моря. На наведених картах відмічені пункти акваторії, в яких досягаються екстремальні зна-
чення відхилень рівня та найбільші швидкості течій. Зроблено аналіз впливу швидкості по-
стійного вітру на час досягнення екстремальних значень піднять та опускань і швидкостей
течій.
Ключові слова: чисельне моделювання, σ-координатна модель, згінно-нагінні процеси,
поверхневі течії, екстремальні відхилення рівня.
ABSTRACT Method of numerical simulation is used to study influence of constant wind velocity
upon the currents and the sea level fluctuations in the Azov Sea. The three-dimensional non-linear
model permits to define the regions where maximum and minimum values of surface stationary cur-
rents’ velocities and locations of the largest level deviations in the open part of the Azov Sea take
place. The represented charts show the points in the sea area where extremal values of the level devia-
tions and the highest currents’ velocities are achieved. Analyzed is the influence of constant wind
velocity upon the time of achieving extremal values both of the level elevation and lowering, and the
currents’ velocities.
Keywords: numerical simulation, σ-coordinate model, surge processes, surface currents, extre-
mal level deviations.
|