Моделирование ветрового волнения. Численные расчеты для исследования климата и проектирования гидротехнических сооружений

• Автор: Кабатченко, Илья Михайлович
• Шифр специальности: 25.00.28
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 281 с. : ил.

Глава 1. Моделирование ветрового волнения в синоптическом
масштабе времени
1Л. Модели, основанные на теории размерностей
1.2. Спектральная модель ветрового волнения
1.3. Интегральные модели ветрового волнения
1.4. Модель «узконаправленного приближения» спектра ветрового 29 волнения
1.5. Региональный прогноз ветрового волнения в Северной 63 Атлантике
1.6. Примеры применения спектральных моделей ветрового 71 волнения в прикладных целях
Глава 2. Мелководные акватории и учет мелководных эффектов при
расчете параметров ветрового волнения
2.1. Способы учета донных эффектов
2.2. Учет донных эффектов в спектральных моделях
2.3. «Сеточная» модель рефракции ветрового волнения и эффект 103 экранирования ветрового волнения островами
2.4. Модель волнения в прибойной зоне
Глава 3. Методы исследования ветрового волнения в климатическом
масштабе времени
3.1. Методы исследования «фоновых» характеристик ветрового 118 волнения
3.2. Методы определения «экстремальных» характеристик 138 ветрового волнения
Глава 4. Исследование ветрового волнения для проектирования

гидротехнических сооружений
4.1. Расчет волнения для глубоководной акватории
4.2. Расчет волнения в заливе
4.3. Расчет ветрового волнения для условий обширной отмели
Глава 5. Волновой режим Черного моря
5.1. Изученность волнового режима Черного моря
5.2. Исследование режима ветрового волнения Черного моря
5.3. Исследование гидрометеорологических процессов у 228 поверхности раздела атмосфера - море во вторичных термических циклонах
Заключение
Список литературы

Проблема исследования ветрового волнения в синоптическом и климатическом масштабах времени представляет большой не только научный, но и практический интерес. Синоптический цикл, вызванный, как правило, прохождением циклона через данную точку земной поверхности, продолжается обычно несколько суток. В открытом океане высота волн во время данного цикла может меняться от нуля до десятков метров. Синоптические ситуации, когда наблюдаются сильный ветер и вызываемые им большие волны, называются штормами.
Характер синоптической изменчивости параметров ветрового волнения оказывает серьезное воздействие на многие океанологические процессы. Перемешивание деятельного слоя моря, вызванное наиболее сильными штормами, соизмеримо с глубиной перемешивания во время осенне-зимней конвекции, но в отличие от последнего явления может наблюдаться в любое время года. Вклад ветровых волн в литодинамические процессы прибрежной зоны моря трудно переоценить. Энергия, накапливаемая ветровыми волнами на огромных просторах морей и океанов, в одночасье диссипируется, вступая в сложные процессы взаимодействия с верхними слоями литосферы в зоне прибрежного мелководья.
Также велико влияние ветровых волн на нижние слои атмосферы. Ветровые волны являются естественной шероховатостью для обдувающих их ветровых потоков. В настоящее время показано, что характер этой шероховатости зависит от стадии развития ветрового волнения. Также велика роль ветровых волн в процессах обмена теплом и массой в системе океан-атмосфера. Образующиеся при обрушении ветровых волн брызги и капли в разы увеличивают эффективную площадь испарения, что в свою очередь оказывает большое влияние на процессы обмена.

находилась над Ботническим заливом. В теплом секторе данного циклона, который находился над центральной частью моря, создалась обширная область с сильным юго-западным ветром (со скоростью более 20 м/с, см. рис. 1.11). 8-срочные поля ветра в этом шторме из базы данных ШЫЬАМ были любезно предоставлены специалистами Эстонского Морского Института Тартуского Университета. По ним с использованием «узконаправленной» модели были рассчитаны поля волнения. Примером такого поля является поле, представленное нарис. 1.12.