Parametrii valurilor mixte din Marea Neagră pe baza modelării numerice

Extras din proiect Cum descarc?

Obiectivul principal al acestei cercetari este de a estima particularitatile climatice ale distributiei valurilor eoliene si a valurilor ,,bombate" din Marea Neagra. Metoda cercetarilor noastre este modelarea numerica. Am ajustat modelul spectral al valurilor DHI MIKE 21 SW pentru separarea automata ale componentelor valurilor de suprafata. Noi am estimat particularitatile distributiei spatiale a puterii valurilor eoliene si ale valurilor ,,bombate" din bazinul Marii Negre in ultimii 10 ani (2007-2016). Am determinat regiunile de dominatie ale valurilor eoliene, precum si ale valurilor ,,bombate" (swell = valuri bombate/umflate care au suficienta energie pentru a calatori mult dincolo de locul de origine).
1. Introducere
1.1 Informatii generale
Doua componente principale pot fi distinse in structura valurilor de suprafata: valurile eoliene si valurile bombate. Dezvoltarea valurilor eoliene este imediat legata de campul eolian local. Valurile bombate sunt legate direct de propagarea mult dincolo de zona de producere sau viteza fazei acestor valuri depaseste viteza vantului. In camp oceanic deschis, valuri ,,bombate" se pot propaga sute sau chiar mii de kilometri. Caracteristicile valurilor bombate din Marea Neagra sunt limitate de marimea geografica si inchiderea bazinului marii.
De obicei, caracteristicile campului valurilor sunt reprezentate ca un set de parametrii integrali (inaltimea semnificativa a valurilor, perioada medie, directia generala de propagare).
O asemenea abordare este justificata in cazul unui camp de unda unidimensional. Daca spectrul valului este format ca rezultat a interectiunii dintre numeroase sisteme de valuri, este rezonabil sa obtinem caracteristici separate ale valurilor pentru fiecare dintre aceste sisteme. 
Pe langa interesele stintifice fundamentale fata de aceasta problema, separarea campului valurilor in componente individuale face asta posibil sa:
- descrie mai corect structura spatiotemporala a undelor de suprafata;
- calculeaza eficient valurile mari spre constructiile de pe mal si prognozeaza fenomene de risc in bazine inchise (oscilatii cu frecventa joasa);
- clarifica scheme de redistribuire si transportul sedimentelor de pe fund;
- imbunatatirea estimarilor prognostice ale situatiei valurilor pentru navigatia pe mare.
In prezent, informatii despre caracteristicile valurilor mixte sunt prezente in cadrul unui numar de proiecte de reanaliza globala, de exemplu, Centru European pentru Prognoze Meteo pe Perioade Medii. Rezultatele cercetarilor recente efectuate pe baza seturilor de date similare au facut posibila estimarea particularitatilor climatice ale distributiei valurilor ,,bombate" pe scara oceanica. Aplicarea parametrilor valurilor din reanalizarea datelor de baza par incorecte in Marea Neagra pentru ca intervalul de timp ale acestor date este de numai 3 ore.
Un set de caracteristici a activitatii furtunoase in Marea Neagra au fost investigate in Boukhanosky and Loupatokhin (2015). S-a aratat in particular ca durata medie a furtunilor este de 14-25 de ore in functie de nivelul predefinit al pragului. Aceasta este cauza pentru care intervalul de timp al campurilor de iesire ale valurilor produse de vant este evident insuficient pentru conditiile sinoptice din Marea Neagra.
Nu sunt foarte multe publicatii pe descriere separata a componentelor valurilor de suprafata din Marea Neagra. Autorii din Bukhanovsky et al. (2000) au facut o incercare de a construi spectre climatice pentru clase individuale de valuri in partea de nord-est a Marii Negre. Analizele au fost bazate pe date experimentale publicate in Kos'yan et al. (1998). 
Recurentele spectrale climatice pentru valurile produse de vant, valurile bombate si valurile mixte au fost estimate la 43%, 32%, respectiv 25%. Caracteristicile valurilor eoliene si valurilor bombate, bazate pe ECMWF reanalizate in partea de sud-est a Marii Negre, in perioada 1 octombrie 2000 -  28 februarie 2006, cu un interval de 12 ore, au fost analizate in disertatie de Berkun (2007). O asemenea analiza poate fi considerata numai o estimare datorata cauzei mentionate mai sus. Una dintre publicatiile recente este Van Vleder and Akpinar (2016). Din pacate, cat timp lucrarea noastra a fost pregatita, acest manuscris a fost disponibil doar sub forma unei teze. Prin urmare este dificil de facut comentarii.
1.2. Metode de separare a componentelor unui val
Calcularea caracteristicilor undelor integrale, in contul undelor mixte, este de obicei legata de analiza spectrelor de putere ale undelor de suprafata sau conditii fizice de propagare a undelor. Mai multe abordari sunt aplicate in functie de datele disponibile:
- Analiza spectrului frecventei unidimensionale.
Separarea frecventei fsep este selectata in spectrul de unde; se presupune ca intervalul spectrului de putere sub aceasta frecventa corespunde valurilor bombate (swell), iar intervalul frecventelor mai inalte corespunde valurilor eoliene. Apoi, curba densitatii spectrale S (f) este integrata si, de exemplu, se determina inaltimi semnificative ale valurilor eoliene si ale valurilor bombate:
unde fl, fu sunt frecventele de integrare inferioara si superioara.

Fisiere în arhivă (1):

 Parametrii valurilor mixte din Marea Neagra pe baza modelarii numerice.docx

Imagini din acest proiect Cum descarc?