Моделирование влияния ветра на формирование течений в
реклама
МОДЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ШТОРМОВОГО ВЕТРОВОГО ВОЛНЕНИЯ В ЮГО-ВОСТОЧНОЙ БАЛТИКЕ Соколов А.Н. Лаборатория прибрежных систем Атлантическое отделение Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН г. Калининград, 236022, Пр. Мира, 1 [email protected] Изучаемый район Рисунок из работы "Обзор результатов мониторинга морского нефтяного месторождения «Кравцовское» (Д-6)". – Калининград: изд. ООО «ЛУКОЙЛКалининградморнефть». 2005 г. 48 с. Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Шторм 12-14 января 2012 года Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Цель работы • Подготовить инструмент, который позволил бы с удовлетворительной точностью моделировать поля волнения в юго-восточной Балтике. Методика • Сопоставление результатов расчетов параметров волнения по различным моделям • Сопоставление результатов моделирования с натурными данными Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Спектральные волновые модели • Поверхность моря описывается как результат объединения бесконечного числа синусоидальных волн с различными частотами, амплитудами и направлениями распространения. • Общий поток энергии волн по всем частотам и направлениям равен: g 2 2 1 g 2 Ф0 E (, )dd 2 0 0 2 где N ( , ) E ( , ) 2 N (, )dd 0 0 – плотность действия энергетического спектра. • Уравнение для плотности действия энергетического спектра (SWAN и MIKE): N S t x cx N y cy N c N c N S = Sin + Snl + Sds, w + Sds, b + Sds, br Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Сравнение моделей SWAN и MIKE 20 м/с S = Sin + Snl + Sds, w + Sds, b + Sds, br Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Расчетная область Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Воздействующие силы и граничные условия • Открытых границ у модели не было, т.е. вся юговосточная Балтика рассматривалась как огромное озеро протяженностью как с запада на восток, так и с севера на юг более чем на 300 км. • Единственной движущей силой в модели был ветер, который предполагался одинаковым над всей акваторией. • Скорость и направление ветра при калибровке была взята по данным метеостанции IBW PAN в Любятово, а при моделировании зимнего шторма 2012 г. – по данным метеостанции на платформе Д6. Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Калибровка модели. Район полевых работ IBW PAN 2006 г. • Параметры волнения измерялись с помощью волнового буя, который находился в одной миле от береговой линии. • Глубина моря в точке установки буя составляла примерно 15 метров. Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Калибровка модели, Hsign • Основной калибровочный параметр: Cdis = 9 • Коэффициент корреляции для Hsign составил 0.89 Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Калибровка модели, Tp • Основной калибровочный параметр: Cdis = 9 • Коэффициент корреляции для Tp составил 0.77 Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Шторм 12-14 января 2012 года, Hsign Поля волнения и зависимости вдоль профиля АВ для ветра с одинаковой по абсолютной величине и разной по направлению скоростями Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Развитие штормового нагона в районе северного побережья Самбийского полуострова 12-14 января Светлогорск Пионерский Зеленоградск Светлогорск Пионерский Зеленоградск Светлогорск Пионерский Зеленоградск Светлогорск Пионерский Зеленоградск Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Картина течений 14 января • Скорости осредненных по глубине течений в районе северного побережья Самбийского полуострова (06:00, 14 января 2012 г.). • Пунктиром выделена зона конвергенции течений в районе Зеленоградска. Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Итог Использованный в работе подход (расчетная область ограничена центральной частью Балтийского моря, открытые границы отсутствуют и единственной движущей силой является ветер, одинаковый во всех точках расчетной области) позволяет с удовлетворительной точностью (коэффициент корреляции с натурными данными более 0.8) рассчитать поля волнения в юговосточной Балтике. Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике". Благодарности Автор искренне благодарит • институт гидроинженерии Академии наук Польши и лично Rafal Ostrowski за предоставленные данные полевых измерений волнения и ветра в районе пос. Любятово; • Ж. И. Стонт за предоставленные данные по измерению ветра на платформе Д6; • Б. В. Чубаренко за активное участие в работе и помощь при подготовке материалов. Соколов А.Н. “Модельный анализ пространственной структуры штормового ветрового волнения в юго-восточной Балтике".
