ИСТИНА

В данной работе представлены результаты ретроспективного исследования ветрового волнения высокого разрешения на всем Черном море за период с 1979 по 2015 гг. Для изучения волновых процессов с применением методов численного моделирования необходимы три составляющие – расчетная сетка, данные о ветре и математическая модель. В зависимости от поставленных задач в гидрометеорологических исследованиях применяются различные типы расчетных сеток – прямоугольные, неструктурные, криволинейные и др. Неструктурные сетки, шаг которых зависит от глубины акватории или расстояния до берега, наиболее оптимально подходят для изучения волновых и иных процессов в прибрежных районах морей за счет более рационального по сравнению с прямоугольными сетками использования вычислительных ресурсов. Общие положения, описывающие создание и применение таких сеток, описаны в [Zijlema, 2010] и [Dietrich et al., 2012]. В нашем исследовании применялась оригинальная неструктурная расчетная стека, покрывающая всю акваторию Черного моря. Сетка создана на основе оцифрованных навигационных карт различного масштаба. Шаг сетки меняется от 10—15 км в открытой части моря до 500 м в прибрежных районах (рис. 1, 2). Сетка состоит из 42284 узлов и 77036 соединяющих их элементов. В Керченском проливе сетка покрывает акваторию южнее о. Тузла. Предшествующие исследования ветрового волнения на Черном море с применением таких неструктурных расчетных сеток описаны, например, в [Мысленков, Архипкин, 2013] и [Столярова, Мысленков, 2015]. Данные о ветре, порождающем ветровые волны, брались из массива метеорологического реанализа NCEP-CFSR [Saha et al., 2010] за период с 1979 по 2010 гг. Для периода с 2011 по 2015 гг. применялась вторая версия этого реанализа [Saha et al., 2014]. Расчеты велись с применением численной спектральной модели третьего поколения SWAN (версия 41.01) [N. Booij, R.C. Ris, and L.H. Holthuijsen, 1999; R.C. Ris, L.H. Holthuijsen, and N. Booij, 1999; SWAN Technical Documentation, 2007]. Результаты моделирования сравнивались с данными измерений, выполненных заякоренным волномерным буем Datawell. Этот буй был установлен в рамках международной исследовательской программы NATO-TU WAVES в 7 км от побережья Черного моря в районе г. Геленджик (44° 30' 27" с. ш., 37° 58' 42" в. д.). Глубина моря в районе установки составляет 85 м. измерения выполнялись с 1996 по 2003 гг. с несколькими перерывами [Бухановский и др., 2000; coastdyn.ru]. Сопоставление измеренных и вычисленных значений высот значительных волн показывает их хорошее совпадение. Средняя разность между этими параметрами составляет 0,2 м, стандартное отклонение разности – 0,32 м. Результаты моделирования применяются для оценки режимных характеристик ветрового волнения на акватории моря. Так, приводятся данные о экстремальных величинах параметров волнения, суммарной продолжительности штормового волнения. Рассматриваются отдельные шторма и причины их возникновения. Особое внимание уделяется прибрежным акваториям (например, Керченскому проливу и Цемесской бухте). Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов № 16-35-00488 и № 16-08-00829. Литература 1. Бухановский, А.В., Лопатухин, Л.И., Рожков, В.А., Дивинский, Б.В., Косьян, Р.Д., Типизация ветрового волнения Черного моря по инструментальным данным // Океанология, №2, 289—297 (2000). 2. Мысленков, С.А., Архипкин, В.С., «Анализ ветрового волнения в Цемесской бухте Черного с использованием модели SWAN» // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации, №350, 58—67 (2013). 3. Столярова, Е.В., Мысленков, С.А., «Прогноз ветрового волнения высокого пространственного разрешения в Керченском проливе» // Труды Гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации, №354, 24—35 (2015). 4. Booij N., Ris R.C., Holthuijsen L.H. 1999. A third-generation wave model for coastal regions 1. Model description and validation. Journal of Geophysical Research C: Oceans. 104 (C4), pp. 7649—7666 (1999). 5. Dietrich J.C. et al., 2012. Performance of the unstructured-mesh, SWAN+ADCIRC model in computing hurricane waves and surge. Journal of Scientific Computing. 52 (2): 468—497. doi: 10.1007/s10915-011-9555-6. 6. http://coastdyn.ru 7. Ris R.C., Holthuijsen L.H., Booij N. 1999. A third-generation wave model for coastal regions 2. Verification. Journal of Geophysical Research C: Oceans. 104 (C4): 7667—7681. 8. Saha S. et al., 2010. The NCEP climate forecast system reanalysis. Bulletin of the American Meteorological Society. 91 (8): 1015—1057. doi: 10.1175/2010BAMS3001.2.S1. 9. Saha S. et al., 2014. The NCEP climate forecast system version 2. Journal of Climate. 27 (6): 2185—2208. doi: 10.1175/JCLI-D-12-00823.1. 10. SWAN Technical Documentation, SWAN Cycle III version 40.51A. Delft: University of Technology, 98 p. (2007). 11. Zijlema, M., 2010. Computation of wind-wave spectra in coastal waters with SWAN on unstructured grids. Coast. Eng. 57: 267—277. doi: 10.1016/j.coastaleng.2009.10.011.