Моделирование морских наводнений в дельте реки Кубань

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.

1. Матишов 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.

2. Матишов Г. Г. Керченский пролив и дельта Дона: безопасность коммуникаций и населения // Вестник Южного научного центра РАН. 2015. Т. 11, № 1. C. 6—15.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Магрицкий Д. В., Иванов А. А. Наводнения в дельте р. Кубани // Водные ресурсы. 2011. Т. 38, № 4. С. 1—20.

7. 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.

8. 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).

9. 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.

10. Holthuijsen L. H. Waves in oceanic and coastal waters. Cambridge University Press: Cambridge, 2007. http://www.cambridge.org/9780521860284 (дата обращения: 12.11.2017).

11. 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.

12. 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.

13. Grant W. D., Madsen O. S. Movable bed roughness in unsteady oscillatory flow // J. Geophys. Res. 1982. V. 87. P. 469—481.

14. 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.

15. 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.

16. Holland G. J. An analytic model of the wind and pressure profiles in Hurricanes // Mon. Wea. Rev. 1980. V. 108. P. 1212—1218.

17. 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).