Влияние современных намывов территорий на изменения уровня в Невской губе во время штормовых нагонов в условиях работы комплекса защиты Санкт-Петербурга от наводнений

помощью численных экспериментов с трехмерной бароклинной гидродинамической моделью Балтийского моря, имеющей сеточную область со сгущением в районе дельты Невы и Невской губы и учитывающей работу комплекса защиты Санкт-Петербурга от наводнений (КЗС), исследуется влияние современных намывов территорий на изменения высоты водной поверхности в Невской губе и дельте Невы во время штормовых нагонов в условиях работы КЗС при разных объемах стока Невы. Моделируются гидрологические условия, которые сложились в начале декабря 2015 г., когда к Санкт-Петербургу подошел шторм «Десмонд», вызвавший на востоке Финского залива три опасных подъема уровня, следовавших один за другим. Показано, что произведенные в последние полвека намывы территорий не оказывают заметных изменений в положении уровенной поверхности Невской губы при закрытых затворах КЗС во время штормовых нагонов. В зависимости от стока Невы, при закрытых затворах КЗС дополнительные подъемы уровня в Невской губе изза намывов не превышают 1–5 см, в то время как в дельте Невы они достигают 20,5 см. Подъем уровня до 161 см у Горного института, при котором в Санкт-Петербурге фиксируются наводнения, происходит из-за намывов раньше на 1–2 ч. При максимальном для осенне-зимнего периода объеме стока Невы, через 27 ч после закрытия затворов КЗС, в Невской губе у пункта Горный институт фиксируется опасное наводнение, а через 48 ч — особо опасное.

1. Павловский А.А., Епифанова Н.Н., Шамшурин В.И. О градостроительных особенностях формирования искусственных земельных участков Санкт-Петербурга // Охрана окружающей среды Санкт-Петербурга. № 4(22) декабрь 2021 г. 2021. С. 26–30.

2. Померанец К.С. О статистике наводнений в Петербурге // Метеорология и гидрология. 1999. № 8. С. 105–110.

3. Аверкиев А.С., Клеванный К.А. Определение траекторий и скоростей циклонов, приводящих к максимальным подъемам воды в Финском заливе // Метеорология и гидрология. 2007. № 8. С. 55–63.

4. Захарчук Е.А., Тихонова Н.А. О пространственно-временной структуре и механизмах формирования невских наводнений // Метеорология и гидрология. 2011. № 8. С. 54–64.

5. Захарчук Е.А., Сухачёв В.Н., Тихонова Н.А. Механизмы опасных подъёмов уровня моря в Финском заливе. СПб.: Издательство «Петербург XXI век», 2017. 151 с.

6. Захарчук Е.А., Сухачёв В.Н., Тихонова Н.А. О пространственной структуре и распространении волн невских наводнений // Метеорология и гидрология. 2020. № 4. С. 42–53.

7. Захарчук Е.А., Сухачев В.Н., Тихонова Н.А. Штормовые нагоны в Финском заливе Балтийского моря // Вестник СПбГУ. 2021, Т. 66. № 4. С. 781–805. doi:10.21638/spbu07.2021.408

8. Лабзовский Н.А. Непериодические колебания уровня моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 238 с.

9. Морской энциклопедический справочник: в двух томах. Том 2. Под ред. Н.Н. Исанина. Л.: Судостроение, 1986. 520 с.

10. Horsburgh K., Haigh I.D., Williams J. et al. “Grey swan” storm surges pose a greater coastal flood hazard than climate change // Ocean Dynamics. 2021. Vol. 71. P. 715–730. doi:10.1007/s10236-021-01453-0

11. Guérou A, Meyssignac B., Prandi P. et al. Current observed global mean sea level rise and acceleration estimated from satellite altimetry and the associated measurement uncertainty // Ocean Science. 2023. Vol. 19. P. 431–451.

12. Захарчук Е.А., Тихонова Н.А., Сухачев В.Н. Изменчивость уровня Балтийского моря. Водные ресурсы в условиях глобальных вызовов: экологические проблемы, управление, мониторинг // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. 20–22 сентября 2023 г. Том 2. Южный федеральный университет. Новочеркасск: Лик, 2023. С. 57–62.

13. Passaro M., Müller F.L., Oelsmann J. et al. Absolute Baltic Sea Level Trends in the Satellite Altimetry Era: A Revisit // Front. Mar. Sci. 2021. Vol. 8. 647607. doi:10.3389/fmars.2021.647607

14. Клеванный К.А., Колесов А.М., Мостаманди М.-С.В. Прогноз наводнений в Санкт-Петербурге и восточной части Финского залива в условиях работы комплекса защитных сооружений // Метеорология и гидрология. 2015. № 2. C. 61–70.

15. Клеванный К.А., Аверкиев А.С. Влияние работы комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений на подъем уровня воды в восточной части Финского залива // Научно-теоретический журнал «Общество × Среда × Развитие». 2011. № 1. С. 204–209.

16. Павловский А.А., Менжулин Г.В. Изменения климата и оценка перспективы использования в петербургском градостроительстве искусственных намывных территорий // Труды Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова. Вып. 593. 2019. С. 70–84.

17. Попов С.К., Гусев А.В., Фомин В.В. Вторичный максимум уровня моря в наводнениях в Санкт-Петербурге и его воспроизведение в численных моделях // Метеорология и гидрология. 2018. № 12. С. 48–60.

18. Zalesny V.B., Gusev A.V., Ivchenko V.O., Tamsalu R., Aps R. Numerical model of the Baltic Sea circulation // Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling. 2013. Vol. 28. N 1. P. 85–100. doi:10.1515/rnam‑2013-0006

19. Zalesny V.B., Gusev A.V., Chernobay S. Yu. et al. The Baltic Sea circulation modelling and assessment of marine pollution // Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling. 2014. Vol. 29, N 2, P. 129–138. doi:10.1515/rnam‑2014-0010

20. Brydon D., Sun S., Bleck R. A new approximation of the equation of state for seawater, suitable for numerical ocean models // Journal of Geophysical Research-Oceans. 1999. Vol. 104. P. 1537–1540. doi:10.1029/1998jc900059

21. Яковлев Н.Г. Восстановление крупномасштабного состояния вод и морского льда Северного Ледовитого океана в 1948–2002 гг. Часть 1: Численная модель и среднее состояние // Известия РАН, Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45, № 3. С. 383–398.

22. Smolarkiewicz P. A fully multidimensional positive definite advection transport algorithm with small implicit diffusion // Journal of Computational Physics. 1984. Vol. 54. P. 325–362. doi:10.1016/0021-9991(84)90121-9

23. Hunke E.C., Dukowicz J.K. An elastic-viscous-plastic model for sea ice dynamics // Journal of Physical Oceanography. 1997. Vol. 27. P. 1849–1867. doi:10.1175/1520–0485(1997)027<1849: AEVPMF>2.0.CO;2

24. Hersbach H., Bell B., Berrisford P. et al. The ERA5 global reanalysis // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2020. Vol. 146. P. 1999–2049. doi:10.1002/qj.3803

25. Белышев А.П., Клеванцов Ю.П., Рожков В.А. Вероятностный анализ морских течений. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 264 с.

26. Методическое письмо по вероятностному анализу векторных временных рядов скорости течений и ветра. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 62 с.

27. Malakar P., Kesarkar A., Bhate J., Singh V., Deshamukhya A. Comparison of Reanalysis Data Sets to Comprehend the Evolution of Tropical Cyclones Over North Indian Ocean // Earth and Space Science. 2020. Vol. 7. e2019EA000978. doi:10.1029/2019EA000978

28. Li X., Yang J., Han G. et al. Tropical Cyclone Wind Field Reconstruction and Validation Using Measurements from SFMR and SMAP Radiometer // Remote Sensing. 2022. 14(16). 3929. doi:10.3390/rs14163929

29. Wübber C., Krauss W. The two-dimensional seiches of the Baltic Sea // Oceanologica Acta. 1979. 4(2). P. 435–446.

30. Zakharchuk E.A., Tikhonova N.А., Zakharova E., Kouraev A.V. Spatiotemporal structure of Baltic free sea level oscillations in barotropic and baroclinic conditions from hydrodynamic modelling // Ocean Science. 2021. Vol. 17. I. 2. P. 543–559. doi:10.5194/os‑17–543–2021

31. Сухачев В.Н., Захарчук Е.А., Клеванцов Ю.П., Тихонова Н.А. Изменчивость гидрологических характеристик в восточной части Финского залива по данным измерений на автоматической донной станции СПО ГОИН // Проблемы Арктики и Антарктики. 2014. № 3 (101). C. 97–108.