Введение 3
1 Физико-географические особенности Азовского моря 5
1.1 Ветер 7
1.2 Многолетние и сезонные колебания уровня моря 10
1.3 Сгонно-нагонные и сейшевые колебания уровня 13
1.4 Волнение 15
1.5 Ветровые течения 16
2 Описание математических моделей 19
2.1 Исследования течений и ветровых колебаний уровня Азовского моря ..19
2.2 Теория мелкой воды и методы расчета течений и колебаний уровня 21
2.2.1 Основные уравнения 21
2.2.2 Модификация уравнений мелкой воды 32
2.2.3 Конечно-разностные методы решения уравнений мелкой воды 34
3 Описание модели используемой в работе 41
3.1 Исходная система уравнений 41
3.2 Преобразование исходной системы уравнений 42
3.3 Расчет уровня поверхности моря 43
4 Особенности формирования ветровых колебаний уровня по результатам
расчетов 45
4.1 Особенности ветрового режима над акваторией Азовского моря в
феврале 45
4.2 Особенности временного хода уровня по фактическим и рассчитанным
данным 50
4.3 Особенности пространственного распределения ветровых колебаний
уровня 60
Заключение 65
Список используемых источников
Особенно важными для исследования и прогнозирования характеристиками морской среды являются уровень моря, течения и волнение.
Объектом исследования данной работы является Азовское море. Колебания уровня в Азовском море в основном связаны с ветром, который создает сгоны и нагоны на побережье, а также объемные колебания, которые возникают за счет водообмена Азовского моря с Черным через Керченский пролив. Наибольший вклад в изменение уровня вносят сгонно-нагонные колебания.
В Азовском море сгонно-нагонные колебания уровня могут достигать довольно больших значений в зависимости от района. Такие колебания нередко приводят к наводнениям во время шторма, что естественно причиняет ущерб народному хозяйству. Возникают проблемы и при сгонах, которые уменьшают глубину и препятствуют прохождению судов к портам. Необходимо отметить, что сгонно-нагонные колебания очень быстро изменяются во времени и в пространстве. Поэтому необходимы достаточно точные методы прогноза опасных по значениям сгонов и нагонов для всей акватории моря.
Так как фактических данных не хватает, то наилучшим способом прогноза сгонно-нагонных колебаний является численное моделирование. Такой метод позволяет получить данные о сгоне или нагоне для любой точки исследуемой области, где отсутствуют фактические данные; при строительстве гидротехнических сооружений; при ведении морского хозяйства. Поэтому для работы выбрана тема формирование ветровых колебаний уровня в Азовском море.
Целью работы является проверка модели на качество расчетов ветровых колебаний уровня в Азовском море для конкретных погодных условий и сравнение полученных результатов с имеющимися фактическими данными.
В работе на тему «Формирование ветровых колебаний уровня в Азовском море» использовалась гидродинамическая модель для исследования сгонно-нагонных колебаний уровня в Азовском море.
Уровень Азовского моря всегда имеет наклон. Географическое положение этого моря такое, что оно имеет наклон уровня от Керченского пролива к Таганрогскому заливу за счет ветров северного, северо¬восточного, северо-западного и восточного направлений, которые подавляют влияние стока Дона на уровень Таганрогского залива и соседних районов моря. Благодаря мелководности и небольшой площади приспособление уровня свободной поверхности к ветру происходит довольно быстро. Кроме ветра на уровень моря оказывает большое влияние дрейфовые течения, возникшие за счет непосредственного действия касательного напряжения ветра на поверхностный слой моря, градиентные течения, которые возникают за счет наклона уровня. Также важна роль расположения береговой линии относительно ветра и рельеф дна. Но в данной работе это не учитывалось, и полученные результаты отличаются от реальных данных.
В период исследования (февраль 1974 года) преобладали северные, северо-восточные, северо-западные и восточные ветра, которые создали сгон в северной и северо-восточной части моря, и нагон в южной и юго-западной.
Анализ графиков временного хода уровня для 8 станций и сравнение рассчитанного моделью хода уровня с фактическим показали, что в целом основные особенности рассчитанного хода уровня совпадают с фактическими. Но наиболее удовлетворительный результат был получен на станциях, расположенных на северном и северо-восточном берегах Азовского моря. На станциях, которые расположены на юге наблюдаются различия по величине колебаний, амплитуде и времени. Это можно объяснить тем, что в модели неучтен водообмен через Керченский пролив, а также влиянием других факторов, перечисленных выше.
При анализе карт пространственного распределения колебаний уровня можно сказать, что рассчитанные значения величин колебаний почти на всех станциях близки к фактическим. Но рассчитанное распределение уровня по акватории моря не везде соответствует фактическому.
Полученные результаты моделирования можно считать удовлетворительными, но для получения лучшего результата необходима доработка модели.
