На основі імітаційного числового моделювання проаналізовано наслідки Чорнобильської аварії, а також два сценарії гіпотетично можливих радіоекологічних катастроф унаслідок дії джерел на дні та бічних межах басейну. Для задання початкових і граничних умов у першому випадку використовуються дані натурних спостережень. Проведено числовий аналіз еволюції полів концентрації радіонуклідів чорнобильського походження та їх порівняння з даними натурних радіоізотопних спостережень. Показано, що область високих рівнів забруднення, виявлена у червні 1986 р. біля берегів Криму, сформувалася в результаті перенесення забруднених водних мас із східної частини моря. Проаналізовано можливі наслідки витоку радіоактивних речовин з контейнера, розташованого на глибині 2 000 м у центральній зоні моря. Показано, що у перебігу перших двох розрахункових років відбувається забруднення придонного шару моря. Потім забруднені води підіймаються в проміжні шари. На третій стадії радіоактивні води досягають верхнього 100-метрового шару й інтенсивно розносяться по акваторії основною чорноморською течією. У разі винесення токсичних речовин дунайськими водами протягом перших п'яти місяців відбувається забруднення північно-західного шельфу. Через 8 місяців забруднені води, розповсюджуючись уздовж західного узбережжя, досягають прибосфорського району. Через півтора роки забрудненню піддається вся акваторія моря.

Изложена методика восстановления непрерывного по времени климатического годового хода циркуляции Черного моря путем последовательного усвоения в полной нелинейной модели климатических распределений температуры и солености. Использованы ежемесячные массивы, проинтерполированные на каждые сутки года посредством разложения по временным гармоникам. Рассмотрены различные способы ассимиляции данных с учётом дисперсии ошибок измерений. Основное внимание уделено анализу качественных и количественных характеристик вертикальных движений в море, которые зависят от качества данных и параметров модели. Для основного варианта расчетов представлены карты внутригодовой изменчивости полей уровня, горизонтальных течений и вертикальной скорости.

Рассмотрены особенности пространственного распределения, а также предлагаемые в опубликованных работах методы параметризации процессов ассимиляции и окисления растворенной и эмульгированной частей нефтяных углеводородов (НУ) в водах Черного моря. Предложены параметризации процессов деградации НУ, учитывающие их сложный химический состав, протекание химических и микробиологических процессов, а также зависимость этих процессов от температуры. Выполнены численные эксперименты по воспроизведению сезонного хода крупномасштабной пространственной структуры распределения НУ в аэробной зоне Черного моря.

Приведено краткое описание численной нелинейной модели. На ее основе воспроизведена изменчивость крупномасштабной циркуляции в Черном море под воздействием сезонных краевых условий. Рассчитанная циркуляция имеет циклонический характер. Основное Черноморское течение присутствует на протяжении года и распространяется вдоль свала губин. Сезонная изменчивость на верхних горизонтах заключается в его усилении в зимний период, особенно в восточной части моря. В среднем за год имеет место подъем в центральной области моря и опускание по его периферии. В зимний период наблюдается мощный подъем в восточной и опускание в западной части моря, весной - наоборот. К лету структура вертикальных движений опять меняется и соответствует зимней, а осенью - весенней. Формирование холодного промежуточного слоя происходит в результате действия двух механизмов. В центральной части бассейна - за счет зимней конвекции, по периферии основного циклонического круговорота - вследствие формирования охлажденных вод на северо-западе моря, последующего опускания их вдоль свала глубин и переноса течениями вдоль берега.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221(922.8)91

Рубрики:

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Приведены результаты анализа сезонной изменчивости "климатического" холодного промежуточного слоя (ХПС) на основе комплексного подхода с привлечением последовательного ряда изменений гидрофизических параметров, рассчитанных в модели с ассимиляцией климатических полей температуры и солености. Обращено внимание на некоторые из механизмов формирования ХПС. Выявлено, что непрерывный после обновления и трансформации по всей глубоководной зоне моря слой холодных вод в конце года (октябрь - ноябрь) претерпевает разрывы. Рассмотрен один из возможных механизмов нарушения непрерывности.

На основе бокс-метода и метода неопределенных коэффициентов проведен анализ конечно-разностных схем, обладающих двумя инвариантами, для уравнений движения в баротропном приближении. Получена функциональная зависимость, которая позволяет строить разностные схемы, обладающие свойствами антисимметрии решения, сохранения энергии и/или энстрофии. Проанализированы две аппроксимации нелинейных слагаемых в уравнениях движения. Первая из них обеспечивает сохранение двух квадратичных инвариантов для баротропного дивергентного движения, вторая - для баротропного недивергентного течения. На основе прогностических (20 лет модельного времени) экспериментов показано, что первая схема более точно количественно описывает известные физические особенности крупномасштабной циркуляции в Черном море.

Проведено сопоставление термохалинных и динамических характеристик Черного моря, восстановленных по двум версиям климатических полей температуры и солености: старой (1903 - 1982 гг.) и новой (1903 - 2003 гг.). Реконструкция полей выполнена на основе непрерывной ассимиляции климатических температуры и солености в модели. Выявлено, что построенные с учетом наблюдений за последние 20 лет климатические термохалинные поля в зимне-весенний сезон характеризуются небольшим подъемом галоклина (пикноклина), а в весенне-летний период - подъемом верхней границы холодного промежуточного слоя. Интенсивность поверхностных геострофических течений во все сезоны года выше, чем аналогичная характеристика, полученная по старым климатическим данным. Горизонтальные течения в море, рассчитанные по новым климатическим данным, являются более интенсивными.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221(922.8)9

Рубрики:

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж24491 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Уточнен и дополнен набор параметризаций химико-биологических процессов ассимиляции эмульсионно-растворенной фракции нефтяных углеводородов (НУВ) в морской среде с учетом окислительно-восстановительных условий в оксиклине, аэробной, субкислородной и анаэробной зонах Черного моря. Выполнены численные эксперименты с целью восстановления вертикального и пространственного распределения НУВ. Увеличение с трех до пяти числа рассматриваемых фракций НУВ, учет влияния концентрации кислорода и включение в рассмотрение процессов анаэробного и фотохимического окисления НУВ позволили построить численную модель распределения НУВ в аэробных и анаэробных водах моря и добиться количественного соответствия между результатами численных экспериментов и экспедиционных наблюдений.

Проанализированы результаты восстановления вертикальной скорости (и других полей моря) путем периодической ассимиляции в модели климатической температуры и солености. На базе серии численных экспериментов установлен период ассимиляции данных. Предложенная методика позволила рассчитать годовой ход вертикальной циркуляции, гидродинамически согласованной с горизонтальными течениями и близкими к климатическим термохалинными полями. В структуре полей вертикальной скорости в слое моря 0 - 700 м отсутствует мелкомасштабная перемежаемость зон подъема и опускания вод. Экстремальные значения вертикальной скорости в этом слое уменьшились примерно на порядок по сравнению со слабо согласованными полями.

Исследована сезонная климатическая циркуляция моря, восстановленная путем ассимиляции в модели новых массивов среднемноголетних гидрологических данных. В структуре климатических течений по глубине выявлены пять слоев: поверхностный экмановский слой (~ 10 м); слой моря с малыми градиентами кинетической энергии по вертикали (~ 10 - 60 м); слой с относительно высокими вертикальными градиентами кинетической энергии (~ 60 - 150 м); слой моря (~ 150 - 1 000 м) с постепенным уменьшением кинетической энергии и усилением с 250 - 350 м восточного циклонического круговорота и Батумского антициклонического вихря; глубинный слой моря (~ 1 000 - 2 000 м), характеризующийся баротропной скоростью. Изучены особенности сезонной эволюции течений на этих глубинах. Сделан вывод, что в формировании глубинной циркуляции моря ключевая роль принадлежит южному восточному потоку, восточному циклоническому круговороту и Батумскому антициклоническому вихрю.

В рамках линейной теории длинных волн исследованы возникновение и развитие приливных течений и волн в бассейне с двумя проливами. Задача решается численно с помощью модели, основу которой составляет явная конечно-разностная схема второго порядка точности по времени и пространству. Поле скоростей на границе пролив - бассейн предполагается известным. Анализ результатов численных экспериментов позволил установить зависимости характеристик приливных волн и структуры течений от периода вынуждающих колебаний и коэффициента диссипации. В частности, показано, что возрастание периода волны вызывает уменьшение амплитуды установившихся колебаний и увеличение времени, за которое эти колебания устанавливаются.

В рамках линейной теории длинных волн с учетом турбулентной вязкости исследовано развитие приливных течений в бассейне переменной глубины с двумя проливами. Задача решена численно. Поле скоростей на границе пролив - бассейн предположено известным. Расчеты проведены для различных глубин проливов. Изучено влияние геометрических характеристик бассейна на величину амплитуд профиля свободной поверхности и волновой скорости. Установлены зависимости волновых характеристик от периода скорости течений в проливе и параметров бассейна. В частности, показано, что увеличение периода скорости течений в проливе приводит к значительным изменениям уровня и структуры течений.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221(922.7)9с18

Рубрики:

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложен алгоритм адаптивной статистики ошибок прогноза для ассимиляции климатических полей температуры и солености в модели морской динамики. В соответствии с ним численно решаются предложенные дифференциальные уравнения для дисперсий ошибок прогноза температуры и солености. Источники в уравнениях переноса - диффузии тепла и соли зависят от четырехмерных дисперсий ошибок прогноза и одномерных (по вертикальной координате) дисперсий ошибок измерений. Дисперсии ошибок прогноза корректируются в моменты усвоения данных. Выполнены реконструкция и анализ климатических полей течений Черного моря. Выявлено, что структура полей дисперсий в верхнем перемешанном слое определяется вертикальной диффузией. Глубже этого слоя распределение дисперсий зависит от вертикальной адвекции. Алгоритм адаптивной статистики ошибок позволил реконструировать уточненные взаимно согласованные гидрологические параметры с учетом динамики дисперсий ошибок.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221(922.8)9

Рубрики:

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

На основании ассимиляции климатических полей температуры и солености в гидродинамической модели с высоким горизонтальным разрешением (5 км) строится непрерывное во времени и пространстве поле течений. Исследованы мезомасштабные особенности циркуляции в прибрежных областях моря. Проведен подробный анализ течений на северо-западном шельфе. Изучены поведение и пространственная структура узких струйных течений и мезомасштабных вихрей в этой области моря.

Проведен анализ модельных климатических полей температуры, солености и поля течений в слое от 350 до 1000 м. Получены следующие особенности. В областях с антициклонической завихренностью наблюдаются более холодные воды, в циклонических - более теплые. Такой температурный эффект может быть объяснен увеличением температуры с глубиной ниже основного пикноклина. В области Севастопольского антициклона на глубинах ниже 500 м имеет место зона циклонического вращения вод. У Кавказского побережья в районе Геленджика на глубине 350 м обнаружено узкое струйное течение, существующее с марта по июль.

В рамках нелинейной теории длинных волн с учетом горизонтальной турбулентной вязкости и силы Кориолиса исследовано развитие течений и вихрей в бассейне переменной глубины с двумя проливами. Задача решена численно. Проанализированы результаты моделирования течений однородной жидкости с учетом положения проливов и рельефа дна. В бассейне постоянной глубины с симметричными проливами формируются только струйные течения. При несимметричных проливах периодически образуются вихревые структуры.