hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences10.7868/S2073667318010069hydrophysics-742Research ArticleГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ПОЛЯ И ПРОЦЕССЫHYDROPHYSICAL AND BIOGEOCHEMICAL FIELDS AND PROCESSESМоделирование морских наводнений в дельте реки КубаньModeling of marine inundations in the Kuban river deltaФоминВ. В.FominV. V.

Севастополь

Crimea, Sevastopol

fomin.dntmm@gmail.comЛемешкоЕ. М.LemeshkoE. M.

Крым, пгт. Кацивели

Crimea, Katsiveli

ЛазоренкоД. И.LazorenkoD. I.

Севастополь

Crimea, Sevastopol

Морской гидрофизический институт, РАНРоссияMarine Hydrophysical Institute, RASRussian FederationЧерноморский гидрофизический полигон, РАНРоссияBlack Sea Hydrophysical Polygon, RASRussian Federation2018151120221115262Copyright © Фомин В.В., Лемешко Е.М., Лазоренко Д.И., 20222022Фомин В.В., Лемешко Е.М., Лазоренко Д.И.Fomin V.V., Lemeshko E.M., Lazorenko D.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/742

С использованием совместной численной модели ADCIRC+SWAN исследован механизм наводнений в дельте реки Кубань, вызванных подъемом уровня Азовского моря вследствие атмосферных воздействий. Численная модель реализована на неструктурированной расчетной сетке высокого пространственного разрешения, включающей дельту Кубани, Азовское море и Керченский пролив. В качестве атмосферного форсинга использовались: однородный по пространству ветер разных градаций скорости и направления; модельный циклон, перемещающийся по зональной траектории через центр Азовского моря с разной скоростью. Установлено, что процесс затопления дельты Кубани имеет две характерные особенности: наиболее опасным для затопления дельты является ветер северо-западного направления; интенсивное затопление дельты происходит лишь при скоростях нагонного ветра превышающих 20 м/с. Скорость перемещения циклона оказывает существенное влияние на площадь затопления дельты Кубани. Более медленные циклоны вызывают более значительные подъемы уровня воды на морской границе дельты, что приводит к ее более интенсивному затоплению. При скоростях перемещения циклона 7 м/с и менее затапливается более трети территории дельты. Показано, что для возникновения наводнений в дельты Кубани необходим более сильный ветер по сравнению с дельтой Дона.

The flooding mechanism in the Kuban River Delta, caused by the rise of the level of the Sea of Azov due to atmospheric impact, was investigated with the use of the tightly-coupling numerical model ADCIRC+SWAN. The aforesaid model is implemented on an unstructured mesh with high spatial resolution, including the Kuban Delta, the Sea of Azov, and the Kerch Strait. As an atmospheric forcing, the following items were used – wind of different gradations of speed and direction, uniform in space; a single cyclone moving along a zonal trajectory through the center of the Azov Sea at different speeds. It is established that the flooding of the Kuban Delta has two characteristic features: the north-west wind is the most dangerous one for flooding the delta; the intensive delta flooding occurs only at a wind speed exceeding 20 m/s. The cyclone translation speed has a significant impact on the flooding area of the Kuban Delta. The slower cyclones cause more significant water level rise at the delta sea boundary, which leads to its more intensive flooding. At cyclone translation speeds of 7 m/s and less, more than a third of the delta area is flooded. It is shown that the floods in the Kuban Delta shall be caused by a stronger wind in comparison with the Don Delta.

Азовское моредельта Кубаништормовые нагоныморские наводнениячисленное моделированиенеструктурированные сеткиADCIRC+SWANSea of AzovKuban Deltastorm surgesmarine floodsnumerical modelingunstructured meshADCIRC+SWANРабота выполнена в рамках государственного задания по теме № 0827-2018-0004 «Прибрежные исследования» и при частичной поддержке РФФИ, грант № 15-05-06382ReferencesМатишов Г. Г., Чикин А. Л., Бердников С. В., Шевердяев И. В., Клещенков А. В. Кириллова Е. Э. Экстремальное затопление дельты Дона весной 2013 г.: хронология, условия формирования и последствия // Вестник Южного научного центра РАН. 2014. Т. 10, № 1. C. 17—24.Matishov G. G., Chikin A. L., Berdnikov S. V., Sheverdyaev I. V., Kleshchenkov A. V., Kirillova E. E. Extreme flooding of the Don delta in the spring of 2013: chronology, conditions of formation and consequences. Vestnik Yuzhnogo nauchnogo tsentra RAN. 2014, 10, 1, 17—24 (in Russian).Матишов Г. Г. Керченский пролив и дельта Дона: безопасность коммуникаций и населения // Вестник Южного научного центра РАН. 2015. Т. 11, № 1. C. 6—15.Matishov G. G. The Kerch Strait and the Don Delta: The Security of Communications and the Population. Vestnik Yuzhnogo nauchnogo tsentra RAN. 2015, 11, 1, 6—15 (in Russian).Фомин В. В., Лазоренко Д. И., Алексеев Д. В., Полозок А. А. Штормовые нагоны в Таганрогском заливе и затопление дельты Дона // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. 2015. Вып. 1. С. 74—81.Fomin V. V., Lazorenko D. I., Alekseev D. V., Polozok A. A. Storm surges in the Taganrog Bay and the flooding of the Don delta. Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoy i shel'fovoy zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. 2015, 1, 74—81 (in Russian).Фомин В. В. Расчеты уровня и ветрового волнения в Таганрогском заливе на основе совместной модели // Труды ГОИН. Сборник научных трудов. 2016. № 216. С. 254—267.Fomin V. V. Calculations of the level and wind waves in the Taganrog Bay using a joint model. Trudy GOIN. Sbornik nauchnykh trudov. 2016, 216, 254—267 (in Russian).Belokopytov V. N., Fomin V. V., Ingerov A. V. On Multidisciplinary Investigations of Dangerous Natural Phenomena in the Azov– Black Sea Basin // Physical Oceanography. 2017. № 3. С. 28—44.Belokopytov V. N., Fomin V. V., Ingerov A. V. On Multidisciplinary Investigations of Dangerous Natural Phenomena in the Azov– Black Sea Basin. Physical Oceanography. 2017, 3, 28—44.Магрицкий Д. В., Иванов А. А. Наводнения в дельте р. Кубани // Водные ресурсы. 2011. Т. 38, № 4. С. 1—20.Magritskiy D. V., Ivanov A. A. Floods in Kuban river delta. Vodnye resursy. 2011, 38, 4, 1—20 (in Russian).Dietrich J. C., Zijlema M., Westerink J. J., Holthuijsen L. H., Dawson C., Luettich R. A., Jensen Jr. R., Smith J. M., Stelling G. S., Stone G. W. Modeling Hurricane Waves and Storm Surge using Integrally-Coupled, Scalable Computations // Coastal Engineering. 2011. V. 58, N 1. P. 45—65.Dietrich J. C., Zijlema M., Westerink J. J., Holthuijsen L. H., Dawson C., Luettich R. A., Jensen Jr. R., Smith J. M., Stelling G. S., Stone G. W. Modeling Hurricane Waves and Storm Surge using Integrally-Coupled, Scalable Computations. Coastal Engineering. 2011, 58, 1, 45—65.Luettich R. A., Westerink J. J. Formulation and Numerical Implementation of the 2D/3D ADCIRC. 2004. http://adcirc.org/adcirc_theory_2004_12_08.pdf (дата обращения: 12.11.2017).Luettich R. A., Westerink J. J. Formulation and Numerical Implementation of the 2D/3D ADCIRC. 2004. http://adcirc.org/adcirc_theory_2004_12_08.pdf (дата обращения: 12.11.2017).Luettich R. A., Westerink J. J., Scheffner N. W. ADCIRC: an advanced three-dimensional circulation model for shelves coasts and estuaries, report 1: theory and methodology of ADCIRC-2DDI and ADCIRC-3DL. Dredging Research Program Technical Report DRP-92-6. U.S. Army Engineers Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS, 1992. 137 p.Luettich R. A., Westerink J. J., Scheffner N. W. ADCIRC: an advanced three-dimensional circulation model for shelves coasts and estuaries, report 1: theory and methodology of ADCIRC-2DDI and ADCIRC-3DL. Dredging Research Program Technical Report DRP-92-6. U.S. Army Engineers Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS, 1992, 137 p.Holthuijsen L. H. Waves in oceanic and coastal waters. Cambridge University Press: Cambridge, 2007. http://www.cambridge.org/9780521860284 (дата обращения: 12.11.2017).Holthuijsen L. H. Waves in oceanic and coastal waters. Cambridge University Press: Cambridge, 2007. http://www.cambridge.org/9780521860284 (дата обращения: 12.11.2017).Booij N., Ris R. C., Holthuijsen L. H. A third-generation wave model for coastal regions. Model description and validation // J. Geophys. Res. 1999. 104 (C4). P. 7649—666.Booij N., Ris R. C., Holthuijsen L. H. A third-generation wave model for coastal regions. Model description and validation. J. Geophys. Res. 1999, 104 (C4), 7649—666.Lynch D. R., Gray W. G. A wave equation model for finite element tidal computations // Computers and Fluids. 1979. V. 7, № 3. P. 207—228.Lynch D. R., Gray W. G. A wave equation model for finite element tidal computations. Computers and Fluids. 1979, 7, 3, 207— 228.Grant W. D., Madsen O. S. Movable bed roughness in unsteady oscillatory flow // J. Geophys. Res. 1982. V. 87. P. 469—481.Grant W. D., Madsen O. S. Movable bed roughness in unsteady oscillatory flow. J. Geophys. Res. 1982, 87, 469—481.Kerr P. C., Martyr R. C., Donahue A. S., Hope M. E., Westerink J. J., Luettich R. A., Kennedy A. B., Dietrich J. C., Dawson C., Westerink H. J. U.S. IOOS coastal and ocean modeling testbed: Evaluation of tide, wave and hurricane surge response sensitivities to mesh resolution and friction in the Gulf of Mexico // J. Geophys. Res. Oceans. 2013. 118. P. 4633—4661.Kerr P. C., Martyr R. C., Donahue A. S., Hope M. E., Westerink J. J., Luettich R. A., Kennedy A. B., Dietrich J. C., Dawson C., Westerink H. J. U.S. IOOS coastal and ocean modeling testbed: Evaluation of tide, wave and hurricane surge response sensitivities to mesh resolution and friction in the Gulf of Mexico. J. Geophys. Res. Oceans. 2013, 118, 4633—4661.Dietrich J. C., Kolar R. L., Luettich R. A. Assessment of ADCIRC's Wetting and Drying Algorithm // Proceedings of the XV International Conference on Computational Methods in Water Resources. 2004. V. 2. P. 1767—177.Dietrich J. C., Kolar R. L., Luettich R. A. Assessment of ADCIRC's Wetting and Drying Algorithm. Proceedings of the XV International Conference on Computational Methods in Water Resources. 2004, 2, 1767—177.Holland G. J. An analytic model of the wind and pressure profiles in Hurricanes // Mon. Wea. Rev. 1980. V. 108. P. 1212—1218.Holland G. J An analytic model of the wind and pressure profiles in Hurricanes. Mon. Wea. Rev. 1980, 108, 1212—1218.Fomin V. V. Numerical modeling of wind waves in the Black Sea generated by atmospheric cyclones // Journal of Physics: Conf. Series. 2017. 899. 052005 (6 p).Fomin V. V. Numerical modeling of wind waves in the Black Sea generated by atmospheric cyclones. Journal of Physics: Conf. Series. 2017, 899, 052005 (6 p).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.