Preview

Фундаментальная и прикладная гидрофизика

Расширенный поиск

Моделирование траектории и последствий разлива нефти у южного входа Суэцкого канала, Красное море, Египет

https://doi.org/10.59887/fpg/hg4a-1ht8-db7d

Аннотация

Суэцкий канал страдает от интенсивного морского судоходства, особенно нефтяных танкеров, из-за его стратегического положения между Средиземным и Красным морями. В результате он подвержен случайным разливам нефти, которые могут заблокировать морской путь через канал и нанести серьезный ущерб морской и прибрежной экосистемам. Это исследование направлено на прогнозирование траектории и последствий разливов нефти под влиянием различных ветровых режимов с использованием общей среды оперативного моделирования NOAA (GNOME) и моделей автоматизированного запроса данных для разливов нефти (ADIOS2) для определения потенциально пострадавших регионов. Таким образом, были смоделированы четыре сценария, предполагающие разлив 1000 метрических тонн аравийской легкой сырой нефти в морскую воду примерно в 2-х км от южного входа в Суэцкий канал. Результаты показывают, что направление ветра и морские течения существенно влияют на перемещение разливов нефти. Карты траектории показывают, что северо-западный ветер заставляет разлившуюся нефть двигаться в юго-восточном направлении, угрожая навигационному пути через Суэцкий канал и около 38 км пляжей к югу от канала, где есть несколько жизненно важных проектов, таких как Ayoun Mousse электростанция и много курортов. В случае северных ветров нефть перемещалась на юг в центр залива, что может дать группам реагирования больше времени для ликвидации разлива. Однако в случае северо-восточных ветров нефть дрейфовала на юго-запад и угрожала острову Зеленый и западным берегам залива, где расположено множество туристических поселков. Около четверти нефти испарилось, и более двух третей нефти эмульгировалось во всех четырех сценариях. Это исследование впервые дало представление о прогнозировании разливов нефти и моделировании траектории разлива на южном входе в Суэцкий канал. Кроме того, его можно рассматривать как инструмент прогнозирования для политиков Египта и Управления Суэцкого канала (SCA) для разработки адекватных и практических стратегий по смягчению последствий разливов сырой нефти. 

Об авторах

И. М. Абдаллах
Российский государственный гидрометеорологический университет
Россия

192007, Санкт-Петербург, Воронежская ул., 79



В. Ю. Чанцев
Российский государственный гидрометеорологический университет
Россия

192007, Санкт-Петербург, Воронежская ул., 79



Список литературы

1. Keramea P., Spanoudaki K., Zodiatis G., Gikas G., Sylaios G. Oil spill modeling: A critical review on current trends, perspectives, and challenges // Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9. P. 181. doi:10.3390/jmse9020181

2. ITOPF International Tanker Owners Pollution Federation Limited // Oil Tanker Spill Statistics. 2011. URL: https://www.anave.es/images/anave-noticias/itopf%202011.pdf

3. Celik M., Topcu Y.I. Use of an ANP to prioritize managerial responsibilities of maritime stakeholders in environmental incidents: An oil spill case // Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2009. Vol. 14. P. 502–506. doi:10.1016/j.trd.2009.05.008

4. Cakir E., Sevgili C., Fiskin R. An analysis of severity of oil spill caused by vessel accidents // Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2021. Vol. 90. P. 102662. doi:10.1016/j.trd.2020.102662

5. Ye X., Chen B., Li P., Jing L., Zeng G. A simulation-based multi-agent particle swarm optimization approach for supporting dynamic decision making in marine oil spill responses // Ocean & Coastal Management. 2019. Vol. 172. P. 128–136.

6. ITOPF Oil Tanker Spill Statistics 2021. URL: https://www.itopf.org/knowledge-resources/data-statistics/statistics/ (accessed on 22 April 2022).

7. Singkran N. Classifying risk zones by the impacts of oil spills in the coastal waters of Thailand // Marine Pollution Bulletin. 2013. Vol. 70. P. 34–43. doi: 10.1016/j.marpolbul.2013.02.004

8. Marinho C., Nicolodi J.L., Neto J.A. Environmental vulnerability to oil spills in Itapuã State Park, Rio Grande Do Sul, Brazil: An approach using two-dimensional numerical simulation // Environmental Pollution. 2021. Vol. 288. doi:10.1016/j.envpol.2021.117872

9. Michel J., Fingas M. World Scientific Series in Current Energy Issues / Fossil Fuels. Chapter 7: Oil Spills: Causes, Consequences, Prevention, and Countermeasures. 2016. P. 159–201. doi:10.1142/9789814699983_0007

10. Toz A.C., Koseoglu B. Trajectory prediction of oil spill with Pisces 2 around Bay of Izmir, Turkey // Marine Pollution Bulletin. 2018. Vol. 126. P. 215–227. doi:10.1016/j.marpolbul.2017.08.062

11. Abdallah I.M., Chantsev V.Y. Simulating oil spill movement and behavior: A case study from the Gulf of Suez, Egypt // Modeling Earth Systems and Environment. 2022. Vol. 8. P. 4553–4562. doi:10.1007/s40808-022-01449-9

12. Lončar G., Beg Paklar G., Janeković I. Numerical modelling of oil spills in the area of Kvarner and Rijeka Bay (The Northern Adriatic Sea) // Journal of Applied Mathematics. 2012. Iss. 2. doi:10.1155/2012/497936

13. Fingas M.F. The evaporation of oil spills: Development and implementation of new prediction methodology // 2005 International Oil Spill Conference, IOSC20052005. P. 2659–2669. doi:10.7901/2169-3358-1999-1-281

14. Daling P.S., Strom T. Weathering of oils at sea: Model/Field data comparisons // Spill Science & Technology Bulletin. 1999. Vol. 5. P. 63–74. doi:10.1016/S1353–2561(98)00051–6

15. Sebastiao P., Soares C.G. Modeling the fate of oil spills at sea // Spill Science & Technology Bulletin. 1995. Vol. 2. P. 121–131.

16. Pradhan B., Das M., Pradhan C. Forecasting oil spill movement through trajectory modeling: A case study from Bay of Bengal, India // Modeling Earth Systems and Environment. 2021. Vol. 7. P. 1107–1119. doi:10.1007/s40808-020-00933-4

17. Short J.W., Irvine G.V., Mann D.H., Maselko J.M., Pella J.J., Lindeberg M.R., Payne J.R., Driskell W.B., Rice S.D. Slightly weathered Exxon Valdez oil persists in Gulf of Alaska beach sediments after 16 Years // Environmental Science & Technology. 2007. Vol. 41. P. 1245–1250. doi:10.1021/es0620033

18. Fathalla E.M. Degradation of crude oil in the environment: Toxicity arising through photochemical oxidation in the Aqueous Phase. Alexandria, 2007. 168 p. URL: https://d-nb.info/987190202/34

19. Mishra A.K., Kumar G.S. Weathering of oil spill: Modeling and analysis // Aquatic Procedia. 2015. Vol. 4. P. 435–442. doi:10.1016/j.aqpro.2015.02.058

20. Зацепа С.Н., Ивченко А.А., Журавель В.И., Солбаков В.В., Становой В.В. Анализ риска распространения аварийных разливов нефти на примере Обской губы Карского моря // Арктика: экология и экономика. 2014. № 3 (15). С. 30–45.

21. Gurumoorthi K., Suneel V., Rao V.T., Thomas A.P., Alex M.J. Fate of MV Wakashio oil spill off Mauritius coast through modelling and remote sensing observations // Marine Pollution Bulletin. 2021. Vol. 172. 112892. doi:10.1016/j.marpolbul.2021.112892

22. Fingas M. Chapter 8 — Introduction to spill modelling // Oil Spill Science and Technology, 2nd Edition by Mervin Fingas. Gulf Professional Publishing: Boston, 2017. P. 419–453.

23. Zelenke B., O’Connor C., Barker C.H., Beegle-Krause C.J., Eclipse L. General NOAA Operational Modeling Environment (GNOME) Technical Documentation. 2012. URL: https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/2621

24. Beegle-Krause J. General NOAA oil modeling environment (GNOME): A new spill trajectory model // Proceedings of the International Oil Spill Conference; American Petroleum Institute. 2001. Vol. 2001. P. 865–871. doi:10.7901/2169-3358-2001-2-865

25. Cheng Y., Li X., Xu Q., Garcia-Pineda O., Andersen O.B., Pichel W.G. SAR Observation and Model Tracking of an Oil Spill Event in Coastal Waters // Marine Pollution Bulletin. 2011. Vol. 62. P. 350–363. doi:10.1016/j.marpolbul.2010.10.005

26. Balogun A.-L.L., Yekeen S.T., Pradhan B., Yusof K.B.W., Wan Yusof K.B. Oil spill trajectory modelling and environmental vulnerability mapping using GNOME model and GIS // Environmental Pollution. 2021.Vol. 268. 115812. doi:10.1016/j.envpol.2020.115812

27. Saçu Ş., Şen O., Erdik T. A stochastic assessment for oil contamination probability: A case study of the Bosphorus // Ocean Engineering. 2021. 231. P. 1–13. doi:10.1016/j.oceaneng.2021.109064

28. Spaulding M.L., Kolluru V.S., Anderson E., Howlett E. Application of three-dimensional oil spill model (WOSM/OILMAP) to Hindcast the Braer spill // Spill Science & Technology Bulletin. 1994. Vol. 1, Iss. 1, P. 23–35. doi:10.1016/1353–2561(94)90005–1

29. Berry A., Dabrowski T., Lyons K. The oil spill model OILTRANS and its application to the Celtic Sea // Marine Pollution Bulletin. 2012. Vol. 64, Iss. 11, P. 2489–2501. doi:10.1016/j.marpolbul.2012.07.036

30. Röhrs J., Dagestad K.-F., Asbjørnsen H., Nordam T., Skancke J., Jones C.E., Brekke C. The effect of vertical mixing on the horizontal drift of oil spills // Ocean Science. 2018. Vol. 14(6). P. 1581–1601. doi:10.5194/os-14-1581-2018

31. Dagestad K.-F., Röhrs J., Breivik Ø., Ådlandsvik B. OpenDrift v1.0: a generic framework for trajectory modelling // Geoscientific Model Development. 2018. Vol. 11. P. 1405–1420. doi:10.5194/gmd-2017–205

32. Elizaryev A., Maniakova G., Gabdulkhakov R., Elizareva E., Longobardi A., Nurutdinov A., Khakimov R. Numerical simulation of oil spills based on the GNOME and ADIOS // International Journal of Engineering and Technology (UAE). 2018. Vol. 7. P. 24–27. doi:10.14419/ijet.v7i2.23.11876

33. Yang Y., Chen Z.L., Li Y., Xiao X., Dan Q., Yang T.H., Ren Z.J. Numerical simulation of oil spill in the Gulf of Mexico based on the GNOME and ADIOS // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 295–298. P. 1535–1542. doi:10.4028/www.scientific.net/amm.295–298.1535

34. Kostianaia E.A., Kostianoy A., Lavrova O.Y., Soloviev D.M. Oil pollution in the Northern Red Sea: A threat to the marine environment and tourism development // Environmental Remote Sensing in Egypt. 2020. P. 329–362. doi:10.1007/978-3-030-39593-3_12

35. France-Presse A. Record cargo shipped through Egypt’s Suez Canal last year. VOAnews, 2022. URL: https://www.voanews.com/a/record-cargo-shipped-through-egypt-s-suez-canal-last-year-/6378629.html

36. Hussein M.S. Assessment of the vulnerability of environmentally sensitive coasts to a large oil spill: The case of the northern part of the Gulf of Suez // Arabian Journal of Geosciences. 2021. Vol. 14, 1899. doi:10.1007/s12517-021-07842-5

37. Nasr P., Smith E. Simulation of oil spills near environmentally sensitive areas in Egyptian coastal waters // Water and Environment Journal. 2006. Vol. 20, N 1. P. 11–18. doi:10.1111/j.1747–6593.2005.00013.x

38. Omar M.Y., Mostafa A.R., Amin H.A., Darwesh S.M. Oil spill modeling at Sidi Kreir SUMED oil terminal, Alexandria, Egypt // Advanced Intelligent Systems for Sustainable Development. Springer. 2019. P. 331–341. doi:10.1007/978-3-030-36674-2_34

39. Periáñez R. A Lagrangian oil spill transport model for the Red Sea // Ocean Engineering. 2020. Vol. 217. P. 107953. doi:10.1016/j.oceaneng.2020.107953

40. Omar M.Y., Shehadah M.F., Mehanna A.K., Elbatran A.H., Elmesiry M.M. A case study of the Suez Gulf: Modeling of the oil spill behavior in the marine environment // The Egyptian Journal of Aquatic Research. 2021. Vol. 47, Iss. 4. P. 345–356. doi:10.1016/j.ejar.2021.10.005

41. Suez Canal Authority About Suez Canal. URL: https://www.suezcanal.gov.eg/English/About/SuezCanal/Pages/NewSuezCanal.aspx (accessed on 22 April 2022).

42. MarineTraffic Global Ship Tracking Intelligence | AIS Marine Traffic. URL: https://www.marinetraffic.com/en/ais/home/centerx:32.1/centery:30.4/zoom:8 (accessed on 15 April 2022).

43. Hamed M., Soliman Y., Soliman A., Khodir A., Hussein F. Physico-chemical characteristics of Suez Bay water during 2006– 2007 // Egyptian Journal of Aquatic Biology and Fisheries. 2010. Vol. 14, N 1. P. 43–57. doi:10.21608/ejabf.2010.2051

44. General Authority for Red Sea Ports Zytyat Port. URL: http://www.rspa.gov.eg/port-zytyat.html (accessed on 25 April 2022).

45. Lehr W., Jones R., Evans M., Simecek-Beatty D., Overstreet R. Revisions of the ADIOS oil spill model // Environmental Modelling and Software. 2002. Vol. 17, N 2. P. 189–197. doi:10.1016/S1364-8152(01)00064–0

46. Samuels W.B., Amstutz D.E., Bahadur R., Ziemniak C. Development of a global oil spill modeling system // Earth Science Research. 2013. Vol. 2, N 2. P. 52–61. doi:10.5539/esr.v2n2p52

47. Duran R., Romeo L., Whiting J., Vielma J., Rose K., Bunn A., Bauer J. Simulation of the 2003 Foss Barge — Point Wells Oil Spill: A comparison between BLOSOM and GNOME oil spill models // Journal of Marine Science and Engineering. 2018. Vol. 6, N 3. P. 104. doi:10.3390/jmse6030104

48. Farzingohar M., Ibrahim Z.Z., Yasemi M. Oil spill modeling of diesel and gasoline with GNOME around Rajaee Port of Bandar Abbas, Iran // Iranian Journal of Fisheries Sciences. 2011. Vol. 10, N 1. P. 35–46

49. Johansen O. The Halten Bank experiment-observations and model studies of drift and fate of oil in the marine environment // Proceedings of the 11th Arctic Marine Oil Spill Program (AMOP) Techn. Seminar. Environment Canada,1984. P. 18–36.

50. Simecekbeatty D., Lehr W.J. Trajectory modeling of marine oil spills // Oil Spill Environmental Forensics. 2007. P. 405–418. doi:10.1016/B978-012369523-9/50017-3

51. Samaras A.G., De Dominicis M., Archetti R., Lamberti A., Pinardi N. Towards improving the representation of beaching in oil spill models: A case study // Marine Pollution Bulletin. 2014. Vol. 15, 88(1–2). P. 91–101. doi:10.1016/j.marpolbul.2014.09.019

52. Huynh B.Q., Kwong L.H., Kiang M.V., Chin E.T., Mohareb A.M., Jumaan A.O., Basu S., Geldsetzer P., Karaki F.M., Rehkopf D.H. Public health impacts of an imminent Red Sea oil spill // Nature Sustainability. 2021. Vol. 4. N 12. P. 1084– 1091. doi:10.1038/s41893-021-00774-8

53. Prasad S.J., Nair B., Rahaman H., Shenoi S.S.C., Vijayalakshmi T. An assessment on oil spill trajectory prediction: Case study on oil spill off Ennore Port // Journal of Earth System Science. 2018, 127(8):111. doi:10.1007/s12040-018-1015-3

54. Marzooq H., Naser H.A., Elkanzi E.M. Quantifying exposure levels of coastal facilities to oil spills in Bahrain, Arabian Gulf // Environmental Monitoring and Assessment. 2019. Vol. 191, N 160. doi:10.1007/s10661-019-7287-5

55. Toz A.C. Modelling oil spill around Bay of Samsun, Turkey, with the use of OILMAP and ADIOS software systems // Polish Maritime Research. 2017. Vol. 24. N 3. doi:10.1515/pomr-2017–0096

56. EMA (Egyptian Meteorological Authority). Climatic Atlas of Egypt. Egyptian Meteorological Authority, Ministry of Transport and Communications, Arab Republic of Egypt. 1996. 157 p.

57. Wessel P., Smith W.H.F. A Global, Selfconsistent, Hierarchical, High-resolution Shoreline Database // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1996. Vol. 101, N B4. P. 8741–8743. doi:10.1029/96JB00104

58. Khedr A.I., Soliman Y.A., El-Sherbeny E.F., Hamed M.A., Ahmed M.A., Goher M.E. Water quality assessment of the northern part of Suez Gulf (Red Sea, Egypt), using principal component analysis // Egyptian Journal of Aquatic Biology and Fisheries. 2019. 23(4). P. 527–538. doi:10.21608/ejabf.2019.58410

59. Le Hénaff M., Kourafalou V.H., Paris C.B., Helgers J., Aman Z.M., Hogan P.J., Srinivasan A. Surface evolution of the deepwater horizon oil spill patch: Combined effects of circulation and wind-induced drift // Environmental Science and Technology. 2012. Vol. 46, N 13. P. 7267–7273. doi:10.1021/es301570w

60. Reed M., Turner C., Odulo A. The role of wind and emulsification in modelling oil spill and surface drifter trajectories // Spill Science & Technology Bulletin. 1994. Vol. 1, N 2. P. 143–157. doi:10.1016/1353–2561(94)90022–1

61. Kim T.-H., Yang C.-S., Oh J.-H., Ouchi K. Analysis of the contribution of wind drift factor to oil slick movement under strong tidal condition: Hebei spirit oil spill case // PloS One. 2014. Vol. 9, N 1: e87393. doi:10.1371/journal.pone.0087393

62. Lee K.-H., Kim T.-G., Cho Y.-H. Influence of tidal current, wind, and wave in Hebei Spirit oil spill modeling // Journal of Marine Science and Engineering. 2020. Vol. 8, N2. P. 69. doi:10.3390/jmse8020069

63. Frihy O.E., El Ganaini M.A., El Sayed W.R., Iskander M.M. The role of fringing coral reef in beach protection of Hurghada, Gulf of Suez, Red Sea of Egypt // Ecological Engineering. 2004. Vol. 22, N 1. P. 17–25. doi:10.1016/j.ecoleng.2003.11.004

64. Abdallah A. Monitoring environmental changes in El-Ain El-Sokhna area, Gulf of Suez, Egypt // Proceedings of the Nine conference for geographical and GIS Department, Faculty of Arts, Alexandria University. 2007. Vol. 1. doi:10.13140/RG.2.1.4125.1365

65. Озмидов Р.В. Диффузия примесей в океане. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1986. 278 с.

66. Okubo A. Oceanic diffusion diagrams // Proceedings of the Deep-Sea Research and Oceanographic Abstracts; Elsevier, 1971; Vol. 18. P. 789–802. doi:10.1016/0011–7471(71)90046–5

67. Matsuzaki Y., Fujita I. Horizontal turbulent diffusion at sea surface for oil transport simulation // Coastal Engineering Proceedings. 2014. N 34. P. 8. doi:10.9753/icce.v34.management.8

68. Bozkurtoğlu Ş.N.E. Modeling oil spill trajectory in Bosphorus for contingency planning // Marine Pollution Bulletin. 2017. Vol. 123, Iss.1–2. P. 57–72. doi:10.1016/j.marpolbul.2017.09.029

69. Зацепа С.Н., Ивченко А.А., Солбаков В.В. SPILLMOD — модель гидродинамического типа для информационной поддержки реагирования на разливы нефти в море // Океанологические исследования. 2022. Т. 50, № 2. C. 72–105. doi:10.29006/1564–2291.JOR-2022.50(2).4


Рецензия

Для цитирования:


Абдаллах И.М., Чанцев В.Ю. Моделирование траектории и последствий разлива нефти у южного входа Суэцкого канала, Красное море, Египет. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2023;16(1):63–79. https://doi.org/10.59887/fpg/hg4a-1ht8-db7d

For citation:


Abdallah I.M., Chantsev V.Y. Simulation of Oil Spill Trajectory and Fate at the Southern Entrance of the Suez Canal, Red Sea, Egypt. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2023;16(1):63–79. https://doi.org/10.59887/fpg/hg4a-1ht8-db7d

Просмотров: 467


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-6673 (Print)
ISSN 2782-5221 (Online)