Моделирование

Область расчета

В настоящем разделе представлено моделирование штормовых нагонов. Моделирование выполнялось на основе уравнений теории мелкой воды. Теоретические основы подробно изложены в разделе "Методики". Расчет штормовых нагонов выполнялся в заливе Петра Великого. Область расчета простирается от м. Поворотный до устьевого района реки Туманган и охватывает более мористую область, ограниченную меридианами 130°12’ и 134°00’ в.д. и параллелями 42°00’и 43°15’ с.ш. Пространственный шаг сетки выбран 3' (5.6 км) по меридиану.

Расчетная сетка для залива Петра Великого

Условные обозначения: 1 - твердые границы области расчета; 2 - жидкие границы; 3 - точки, в которых рассчитывались изменения уровня моря по модели; 4 - точки, вкоторых задаются значения приземного атмосферного давления; 5 - точки сеточной области, соответствующие положению пунктов наблюдений, в которых сравнивались значения рассчитаных и наблюденных высот уровня моря: 1 - устье реки Туманган; 2 - Посьет; 3- Владивосток; 4 - Находка.

Верификация модели

Верификация модели проводилась по двум сериям экстремальных нагонов, наблюденных в пунктах Посьет, Владивосток, Находка во время штормовых ситуаций 25-28 октября 1980 г. и 27-30 августа 1982 г. В качестве входной метеорологической информации использовались расчетные значения атмосферного давления и характеристик ветра. Для учета пространственно-временной изменчивости полей атмосферного давления его значения снимались по фактическим приземным синоптическим картам в 15 точках (см. Подраздел "Область расчета"), равномерно распределенных в пределах исследуемой области, с дискретностью 6 ч. Далее выполнялась процедура интерполяции значений давления в узлы сеточной области. Характеристики ветра рассчитывались по градиентному ветру в соответствии с методикой А.И. Соркиной (1958) и принимались однородными для всей области расчета, что не противоречит реальным условиям при штормовых ситуациях.

Сравнение наблюденных и рассчитаных непереодических колебаний
уровня моря (в отклонениях от среднего) в пунктах побережья залива
Петра Великого во время штормовых нагонов 25-28 октября 1980 г.
и 27-30 августа 1982 г.

Условные обозначения: -------- наблюдения, -------- расчеты.

Результаты численных экспериментов показывают, что высоты рассчитанных и наблюденных штормовых нагонов хорошо согласуются. Имеются лишь незначительные различия во временном ходе кривых, особенно заметные на фазе падения уровня и в моменты наступления максимумов. Средняя ошибка расчета максимумов нагонов не превысила 9 см, что позволяет считать результаты модельных расчетов в целом удовлетворительными.

Результаты моделирования

Результаты моделирования представлены в виде номограмм, характеризующих чисто ветровые подъемы уровня в зависимости от различных направлений и скоростей ветра в 4-х точках залива Петра Великого . Расположение точек представлено в подразделе "Область расчета".

Номограммы для расчета вариаций уровня моря в зависимости от скорости
и направления ветра в отдельных пунктах побережья залива Петра Великого

Анализ результатов показывает, что штормовые нагоны в данном районе формируются под действием ветров четырех направлений: южного, юго-восточного, восточного и северо- восточного. Максимальные нагоны наблюдаются при юго-восточных и восточных ветрах и могут достигать значений от 70-80 см в районе реки Туманган до 100-115 см в остальных пунктах при скорости ветра 40 м/с. При штормовых южных ветрах (30-40 м/с) в пунктах Владивосток и Находка формируются нагоны, достигающие 50-60 см, в то время, как в районе Посьета и реки Туманган при тех же метеорологических условиях величины нагонов незначительны.

Представленные номограммы могут быть легко использованы в практике прогнозирования штормовых нагонов в заливе Петра Великого в том случае, если имеется прогностическая информация о характеристиках ветра. При этом дополнительно для более точного предсказания высоты нагона необходимо учитывать влияние перепадов атмосферного давления на уровень моря. Указанное влияние учитывается при помощи поправки к высоте ветрового нагона, рассчитанной согласно соотношению "обратного" барометра (отклонение давления от среднего на 1 гПа соответствует соответствующему отклонению уровня на 1 см с обратным знаком).