Научная статья на тему 'Численное моделирование климатической циркуляции Черного моря с использованием параметризации Меллора - Ямады 2. 5'

Численное моделирование климатической циркуляции Черного моря с использованием параметризации Меллора - Ямады 2. 5 Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
99
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ / NUMERICAL EXPERIMENT / КОЭФФИЦИЕНТ ТУРБУЛЕНТНОСТИ / TURBULENCE COEFFICIENT / ЧЕРНОЕ МОРЕ / BLACK SEA / КЛИМАТИЧЕСКАЯ ЦИРКУЛЯЦИЯ / CLIMATIC CIRCULATION / ГИДРОДИНАМИКА / HYDRODYNAMICS / МЕЛЛОР ЯМАДА 2.5 / MELLOR YAMADA 2.5

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Багаев А. В., Демышев С. Г.

В работе проводится расчет модельных климатических полей температуры, полей течений и уровня для Черного моря с использованием в численной нелинейной модели гидродинамики параметризации Меллора Ямады 2.5. Сопоставление с результатами предыдущих расчетов показало, что наибольшие количественные различия наблюдаются для зимне-весеннего периода при интенсивном ветре.В модели воспроизводятся основные элементы циркуляции вод Черного моря: циклонический круговорот; Основное Черноморское течение, распространяющееся вдоль свала глубин; Севастопольский и Батумский антициклоны; мезомасштабные вихри у побережья Кавказа, а также в районах моря у м. Калиакра, г. Синоп и пролива Босфор.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Багаев А. В., Демышев С. Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Calculated are the model climatic temperature, currents and level fields obtained for the Black Sea using Mellor Yamada 2.5 parameterization in the numerical nonlinear hydrodynamic model. Comparison with the results of previous calculations shows that maximum quantitative differences are observed in winter-spring period at intensive wind.The model reproduces basic elements of the Black Sea circulation: cyclonic gyre, Rim Current propagating along the shelf slope, Sevastopol and Batumi anticyclones, and mesoscale eddies near the Caucasian coast, the Kaliakra cape, Sinop and Bosporus.

Текст научной работы на тему «Численное моделирование климатической циркуляции Черного моря с использованием параметризации Меллора - Ямады 2. 5»

УДК 551.465

А.В. Багаев, С.Г. Демышев

Численное моделирование климатической циркуляции Черного моря с использованием параметризации Меллора - Ямады 2.5

В работе проводится расчет модельных климатических полей температуры, полей течений и уровня для Черного моря с использованием в численной нелинейной модели гидродинамики параметризации Меллора - Ямады 2.5. Сопоставление с результатами предыдущих расчетов показало, что наибольшие количественные различия наблюдаются для зимне-весеннего периода при интенсивном ветре.

В модели воспроизводятся основные элементы циркуляции вод Черного моря: циклонический круговорот; Основное Черноморское течение, распространяющееся вдоль свала глубин; Севастопольский и Батумский антициклоны; мезомасштабные вихри у побережья Кавказа, а также в районах моря у м. Калиакра, г. Синоп и пролива Босфор.

Ключевые слова: численный эксперимент, коэффициент турбулентности, Черное море, климатическая циркуляция, гидродинамика, Меллор - Ямада 2.5.

Введение

Для адекватного воспроизведения термодинамики Черного моря и, следовательно, прогноза его состояния принципиально важно правильное описание процессов, происходящих в его верхнем перемешанном слое. Корректное описание этого слоя, в свою очередь, зависит от принятых физических и математических приближений в модели динамики моря.

Ранее [1 - 3] в численной модели при построении климатической циркуляции моря для расчета коэффициентов турбулентной вязкости и диффузии по вертикали использовался подход Филандера - Пакановского [4]. Были получены крупномасштабные и синоптические особенности термохалинной и динамической структур гидрофизических полей Черного моря, известные по данным наблюдений.

Более точное описание процессов турбулентного перемешивания в верхнем слое моря представлено в теории Меллора - Ямады [5]. В соответствии с ней в работах по океанологии широко применяется приближение 2.5, когда решаются два дифференциальных уравнения - для кинетической энергии турбулентности и макромасштаба турбулентности; остальные параметры определяются из алгебраических соотношений. Параметризация Меллора -Ямады 2.5 использовалась в модели Принстонского университета (POM), по которой были проведены численные эксперименты по моделированию циркуляции вод Черного моря [6].

В данной работе рассчитывается климатическая циркуляция Черного моря на основе использования параметризации Меллора - Ямады 2.5 в z-коор-динатной численной модели и проводится сопоставление с результатами ранее проведенных расчетов.

© А.В. Багаев, С.Г. Демышев, 2011

66

ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3

Постановка задачи

Численная модель и метод ассимиляции архивных данных по температуре и солености описаны в работах [1, 7]. Постановка задачи, которая включала систему уравнений гидродинамики с граничными и начальными условиями, представлена в работе [3]. В нашем эксперименте Черноморский бассейн рассматривается в декартовой системе координат: оси х, у и г направлены на восток, север и вертикально вниз соответственно. Горизонтальные компоненты вектора скорости течения обозначены как и и V. Укажем на отличия в постановке, которые приняты при проведении данного эксперимента.

В соответствии с теорией Меллора - Ямады [5] для определения коэффициентов необходимо знать кинетическую энергию турбулентности (е2/2) и макромасштаб турбулентности ( I). Выражения для расчета коэффициентов турбулентной вязкости и диффузии имеют соответственно следующий вид:

п = 1е$н , = 1в8]

м,

(1)

где 5Н, $м - функции устойчивости, которые находятся из эмпирических соотношений

= Л2

Г1 м.л

А

[1 -3Л2ОИ (6А1 + В2)],

(2)

= Л1

6 А Л 1 - —1 - 3С1 + 9(2 А + А)^и . В1 )

(1 - 9 Л! Л20и )-1. (3)

N1

12 g др

(

Здесь Ои =-| — | = -—N =

е Ро дг

А. дР

Ро дг

Л12

- частота Вяйсяля - Брен-

та, g - ускорение свободного падения, р - плотность воды. Эмпирические константы Л\, Л2, В\, В2, С определяются из эксперимента.

Для нахождения е2/2 и I решаются следующих два уравнения:

_д_ дг

де дг

2 Л

+ 2п

+' I

2 g др 2е3

к д--—, (4)

р0 дг ВХ1

й(е21)

_д_ дг

т

д(е2!)

дг

+ 1Еп

+

+ 1Е^ ^ др-е^и , (5) Ро дг В1

где И - эмпирическая функция и Еь Е3 - эмпирические константы. Эта система уравнений должна быть дополнена соотношением для расчета /лу, которое имеет вид

ту =

(6)

где эмпирическая константа Бе = 0,2.

Систему уравнений (1) - (6) необходимо дополнить краевыми и начальными условиями:

ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3

67

2

2

2

2

2

е

2

д2/3 [((х + (у Уго2 ] 1/2, е2/ = 0 при г = 0,

(7)

е2 = 0, е21 = 0 при г = Н (х, у), е = е0, I = 10 при X = X0 ,

(8)

(9)

где тх, ту - компоненты тензора касательных напряжений трения ветра.

Таким образом, наряду с системой уравнений гидродинамики решается система уравнений (1) - (6) с краевыми (7), (8) и начальными (9) условиями.

Сеточная область представляла собой боксы с горизонтальными размерами 5 х 5 км. Шаг по времени равнялся 5 мин. По вертикали расчет температуры, солености и горизонтальной скорости течений проводился для 45 горизонтов: 2,5, 5, 10, ..., 30, 40, ..., 62,5, 75, ..., 125, 150, 175, 200, 250, ..., 700, 800, ..., 2000, 2050, 2075, 2085, 2095, 2100 м.

Турбулентный обмен импульсом по горизонтали параметризован в виде бигармонического оператора с коэффициентом пн. Значения этого коэффициента были выбраны следующими: 2-1016 см4/с до глубины 550 м, 3-1016 см4/с на глубинах 600 и 900 м, 4-1016 см4/с на глубинах 700 - 1500 м, затем увеличивались до 10-1016 см4/с на горизонтах 1600 - 2100 м. Турбулентная диффузия также имеет бигармоническое представление с коэффициентом, равным 5-1016 см4/с.

В качестве начальных полей использовались соответствующие 5800 сут модельного времени поля уровня, скорости течений, температуры и солености, полученные в работе [3].

Интегральные характеристики. Средняя кинетическая энергия вод Черного моря характеризуется квазипериодической временной изменчивостью. В зимне-весенний период преобладают значения кинетической энергии, которые примерно в 3 раза превосходят наблюдаемые в сентябре - октябре. Значения средней по всему объему бассейна кинетической энергии заключены в пределах от 1 до 10 эрг/см3. В верхнем экмановском слое моря (10 - 12 м) климатические течения формируются вследствие сезонно меняющихся на поверхности моря полей касательного напряжения трения ветра. В этом слое кинетическая энергия достигает больших значений (80 - 90 эрг/см3) весной. Меньшие значения энергии (30 - 40 эрг/см3) приходятся на осень.

Ниже галоклина в ходе сезонных колебаний кинетической энергии, ос-редненной по площади горизонта, преобладают низкочастотные гармоники. Для придонных слоев характерная амплитуда составляет 0,5 эрг/см3, тогда как на горизонте 5 м она достигает 30 эрг/см3.

Изменчивость средней по объему бассейна температуры имеет периодический характер, максимум ее приходится на начало сентября. В верхнем 300-метровом слое наблюдается сезонная изменчивость средней по горизонтам температуры - прогрев весной и летом и охлаждение осенью и зимой.

Параметры численной модели

Результаты численного эксперимента

68

0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3

Далее, до глубины 2000 м, средняя температура меняется незначительно. Например, на начало января отмечается снижение средних значений на 0,002°С.

Соленость, осредненная по всему бассейну, в течение года изменяется менее чем на 1%. Ход средней солености в приповерхностных слоях, до глубины 20 м, представляет собой квазипериодические изменения от значений 18,15%о в зимний сезон до 17,65%о в конце июня. Изменения средней солености на глубинах 30 - 400 м отражают сезонные колебания пикноклина. Ниже 400 м соленость с точностью до 0,1% близка к постоянной.

Гидрофизические поля. В течение года уровень моря испытывает значительную сезонную изменчивость (рис. 1, а - г). Перепад уровня максимален в зимний период. К лету его градиенты уменьшаются и становятся минимальными в августе. В осенне-зимний период напряженность поля уровня постепенно увеличивается.

У*-*—- 2 июня

^ 30 ноября (J <ъ ^

28° 31° 34° 37° 40° в. д. 28° 31° 34° 37° 40° в. д.

Р и с. 1. Изменчивость уровенной поверхности моря (м) в различные сезоны года: а - 13 апреля, б - 2 июня, в - 11 сентября, г — 30 ноября

Во все сезоны года виден циклонический круговорот с двумя или одним центром. С декабря по февраль в нем отчетливо наблюдаются два центра - в восточной и западной частях моря, причем на востоке подъем глубинных вод происходит интенсивнее, чем на западе. В апреле западный циклонический вихрь начинает усиливаться, а восточный - ослабевать (рис. 1, а). Мощность западного циклона увеличивается до июля включительно, в то время как восточный циклон существенно ослабевает. С середины июля в общем циклоническом круговороте снова появляются два центра (рис. 1, б - г), постепенно вихри становятся равными по интенсивности, а в конце декабря прослеживается тенденция к увеличению площади восточного циклона и его усилению. Аналогичная изменчивость интенсивности западного и восточного циклонических круговоротов, полученная в результате моделирования климатической циркуляции, описана в работах [2, 3], при анализе данных наблюдений - в работе [8].

ISSN0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3 69

Антициклонический вихрь в поле горизонтальных скоростей на юго-востоке моря прослеживается в течение всего года вплоть до глубины 1000 м, но наиболее четко выражен летом в июне - августе (рис. 1, б, в). В сравнении с окружающими водами наибольшие орбитальные скорости (до 22 см/с) в нем отмечаются на глубинах от 5 до 30 м.

В климатических полях квазипериодически формируются антициклонические вихри у побережья Кавказа. На рис. 1 видны Севастопольский (рис. 1, б) и Батумский (рис. 1, а - г) антициклоны, мезомасштабные вихри у побережья Кавказа, у м. Калиакра, Синопа и Босфора (рис. 1, а - в).

Основное Черноморское течение (ОЧТ) существует в течение года, и его интенсивность зависит от сезона. В зимне-весенний период ОЧТ усиливается, в летний - ослабевает. В то же время увеличивается количество циклонических и антициклонических вихрей. Так, в августе по периферии ОЧТ прослеживаются антициклоны к юго-западу и юго-востоку от Крымского п-ова, у Анатолийского и Кавказского побережий.

Уникальная особенность температурного режима в Черном море - наличие холодного промежуточного слоя (ХПС). По результатам численного расчета, как и в работе [9], ХПС прослеживается в течение всего года близ западного и восточного береговых склонов до глубин 100 - 120 м (рис. 2, а - е), его изменчивость соответствует данным наблюдений.

В эксперименте реализуются два механизма формирования ХПС - зимняя конвекция, которая характерна для центральных частей Черного моря, и распространение холодных вод с его северо-западного шельфа. С января по апрель холодные воды на свале глубин в районе этого шельфа постепенно опускаются до глубины 50 м (рис. 2, а, е). Затем они захватываются ОЧТ и переносятся на юго-запад, к югу и далее на восток.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Вторая половина марта характеризуется началом поверхностного прогрева вод. К середине апреля температура воды близ поверхности выше 8°С, за исключением небольшого очага на северо-западе и выходящего к поверхности купола ХПС в районе открытого моря севернее г. Самсун (Турция). К началу августа температура воды на глубине 5 м увеличивается до 20,5°С. Верхняя граница ХПС постепенно заглубляется и доходит до 40 м (рис. 2, б).

В ноябре ХПС имеет толщину около 60 м (рис. 2, в), которая в дальнейшем постепенно уменьшается. Толщина ХПС в некоторых зонах широтного разреза не более 25 м. С декабря ХПС становится еще тоньше. На 33° в. д. наблюдается тенденция к нарушению непрерывности слоя, а 20 декабря виден его разрыв, который исчезает лишь к 10 января (рис. 2, г - е). Такое поведение ХПС отмечалось и ранее [10].

Пространственное распределение кинетической энергии турбулентности е2/2 имеет следующий вид. Большие значения отмечаются в приповерхностном слое 0 - 25 м. На глубине 50 м величина е2/2 уменьшается на порядок, достигая приповерхностных значений лишь в начале весны в период наиболее интенсивного перемешивания и лишь в небольших областях близ Крымского п-ова, у края северо-западного шельфа и к востоку от Синопа. На глубине 175 м значения кинетической энергии турбулентности уменьшаются еще на порядок; большие значения здесь также отмечаются весной в районах,

70

0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3

где развитые течения (ОЧТ и Батумский антициклон) взаимодействуют с особенностями орографии дна у края шельфового склона.

Р и с. 2. Холодный промежуточный слой на вертикальных сечениях поля температуры (°С) вдоль 43,7° с. ш. в различные сезоны года: а - 3 апреля, б - 2 августа, в - 20 ноября, г - 10 декабря, д - 20 декабря, е - 10 января

Сопоставление с результатами эксперимента работы [3]

Ранее [3] был проведен численный эксперимент по построению климатической циркуляции Черного моря на основе модели, в которой для расчета коэффициентов турбулентности по вертикали использовался подход Филан-дера - Пакановского (эксперимент I). Замена его на параметризацию Меллора - Ямады в нашем расчете (эксперимент II) выполнена с целью более корректного описания процессов в верхнем слое моря.

ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3 71

В течение года наблюдается качественное соответствие пространственных распределений коэффициентов, полученных в обоих расчетах. Области наибольших значений имеют место в зонах, где кинетическая энергия значительна. Отмечается также качественное соответствие пространственных распределений ее градиентов.

В количественном отношении имеет место разница в характере изменчивости уу и к. При использовании параметризации Меллора - Ямады максимальное значение коэффициентов больше, так как в эксперименте I в силу принятой аппроксимации это значение ограничено.

Сопоставление значений средней по объему кинетической энергии, полученных в экспериментах I и II, показало, что наибольшие расхождения (до 1 эрг/см3) приходятся на конец зимы и весенние месяцы (рис. 3, а - в), что соответствует периоду более интенсивного ветра по сравнению с другими временами года. Такое различие объясняется тем, что в параметризации Мел-лора - Ямады действие ветра учитывается непосредственно при расчете кинетической энергии турбулентности, а в аппроксимации Филандера - Пака-новского — опосредованно через число Ричардсона.

Р и с. 3. Сопоставление значений средней по объему кинетической энергии, полученных при использовании параметризаций Филандера — Пакановского (эксперимент I) и Меллора - Ямады (эксперимент II): а - по всему объему моря, б - по горизонту 5 м, в - по горизонту 150 м

Если рассмотреть особенности горизонтальных течений в весенний период на глубинах 50 - 175 м, можно отметить следующее. Наибольшие расхождения в абсолютных значениях скоростей отчетливо прослеживаются вдоль стрежня ОЧТ, при этом эксперимент II дает меньшие значения в центре струи и более высокие на ее периферии со стороны открытого моря. Аналогичная ситуация отмечается для областей Батумского и Севастопольского антициклонов. Для оценки количественных различий между полученными в двух экспериментах полями течений была вычислена невязка между абсо-

И I r| 1

лютными значениями вектора скорости d - U

U

. Учитывая хорошее

качественное соответствие в расположении ОЧТ и квазипериодических циклонов в течение года, положительные значения невязки в стрежне течений и

72

ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3

вихрей и отрицательные значения на периферии, можно сделать вывод, что в эксперименте II (в сравнении с экспериментом I) климатическая циркуляция в Черном море формируется менее интенсивными течениями, характеризующимися более слабыми поперечными градиентами. В то же время в областях моря с гораздо менее интенсивной климатической циркуляцией наблюдаются небольшие (~1 см) отрицательные значения невязки между модулями горизонтального вектора скорости, что свидетельствует о более высоких орбитальных скоростях в эксперименте II.

Для дальнейшего анализа определим невязку в полях уровня и температуры в виде

_£П, ¿т = т I _ т II,

где , ТI - уровень моря и температура, полученные в эксперименте I,

£п, Т11 - в эксперименте II.

Невязка в поле уровня в большинстве расчетных узлов в течение года составляет величину, не превышающую 3% от абсолютных значений для £ Наибольшая разница (около 4 см) между величинами невязки, полученными по двум расчетам, наблюдается весной и в начале лета в областях формирования Севастопольского и Крымского антициклонов и вдоль северной периферии ОЧТ. Небольшие значения отмечаются также вдоль Анатолийского побережья на участке от Синопа до Самсуна и в районе Батумского антициклона (рис. 4). В летний период, как показал анализ, полученные поля уровня незначительно отличаются от результатов эксперимента I. К юго-западу от Крымского п-ова разница между результатами доходит до 2 см. Например, на глубине 63 м Севастопольский антициклон смещен к западу и имеет больший диаметр по сравнению с вихрем в эксперименте I.

28° 31° 34° 37° 40° В. Д. 28° 31° 34° 37° 40° В. Д.

Р и с. 4. Значения уровенной поверхности моря (м) по данным эксперимента II (а) и их отличие ($) от результатов эксперимента I (б) для 13 апреля

В нашем расчете летом в верхнем слое (до глубины 60 м) более резко выражено вдольбереговое течение с юга на север на западной границе бассейна в шельфовой зоне моря. Во все сезоны года горизонтальные потоки на севе-

ШЫ 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3

73

ро-западном шельфе в эксперименте II являются более упорядоченными и характеризуются большими значениями скоростей (расхождения около 5 см/с).

В летний период наблюдается существенная разница (до 4°С) между значениями температуры, полученными в экспериментах I и II, для верхнего перемешанного слоя (рис. 5, а — в). Структура невязки 8Т на глубине 20 м позволяет сделать вывод о том, что в модели с использованием параметризации Меллора - Ямады верхний слой прогревается быстрее (рис. 5, в).

Р и с. 5. Вертикальное сечение поля температуры вдоль 43,7° с. ш. для 22 июля: а — эксперимент I, б — эксперимент II, в — значения невязки дт, рассчитанной для той же широты

Зимой в январе — феврале на глубинах около 60 м отрицательная невязка

составляет 0,7 — 0,8°С. С марта по декабрь значения дт в слое ХПС близки к нулевым.

Заключение

Для построения климатической циркуляции Черного моря использовалась численная модель [7] с расчетом коэффициентов турбулентной вязкости и диффузии по вертикали в соответствии с параметризацией Меллора — Ямады 2.5 [5].

Анализ результатов численного эксперимента показал, что в усовершенствованной модели воспроизводятся основные элементы циклонической циркуляции Черного моря: циклонический круговорот с двумя центрами в западной и восточной частях моря, который испытывает значительную сезонную изменчивость; ОЧТ, распространяющееся вдоль свала глубин и наблюдающееся в течение всего года; Севастопольский и Батумский антициклоны; мезомасштабные вихри у побережья Кавказа, а также в районах моря у м. Ка-лиакра, Синопа и Босфора.

Сопоставление результатов с предыдущими расчетами (эксперимент I) показало, что наибольшие расхождения в поле скорости приходятся на конец зимы и весенние месяцы, т.е. на период более интенсивного ветра по сравнению с другими временами года. Различие обусловлено тем, что в параметри-

74

0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3

зации Меллора - Ямады действие ветра учитывается непосредственно в виде задания краевого условия для уравнения кинетической энергии турбулентности, а в подходе Филандера - Пакановского — опосредованно через число Ричардсона. По данным о поле температуры в эксперименте II более интенсивное перемешивание наблюдается в летний период в верхнем слое моря.

Необходимо отметить, что в рамках поставленной задачи, при гладких краевых условиях и усвоении в модели климатических данных, ассимиляционные слагаемые в уравнениях для температуры и солености имеют существенно больший вес по сравнению с остальными. За счет этого происходит подавление высокочастотных гармоник в колебаниях [11], и параметризация Меллора - Ямады по сравнению с подходом Филандера - Пакановского не приводит к большим качественным отличиям. Полученная количественная разница имеет место для случая интенсивного ветра. Поэтому можно предположить, что использование параметризации Меллора - Ямады будет приводить к более адекватным результатам при решении диагностических и прогностических задач с учетом реальных атмосферных воздействий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Korotaev G.K., Demyshev S.G., Knysh V.V. Three-dimensional Climate of the Black Sea // Black Sea Ecosystem Processes and Forecasting. Operational Workshop and Project Evaluation Meeting. - Erdemli: METU, IMS, 2000. - P. 1 - 10.

2. Демышев С.Г., Коротаев Г.К., Кныш В.В. Моделирование сезонной изменчивости температурного режима деятельного слоя Черного моря // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. - 2004. - 40, № 2. - С. 259 - 270.

3. Демышев С.Г., Иванов В.А., Маркова Н.В. и др. Построение поля течений в Черном море на основе вихреразрешающей модели с ассимиляцией климатических полей температуры и солености // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. - Севастополь: МГИ НАН Украины, 2007. - Вып. 15. - C. 215 - 226.

4. Pacanowski R.C., Philander S.G.H. Parameterization of vertical mixing in numerical models of tropical oceans // J. Phys. Oceanogr. - 1981. - 11. - P. 1443 - 1451.

5. Mellor G.L., Yamada T. Development of a turbulence closure model for geophysical fluid problems // Rev. Geophys. and Space Phys. - 1982. - 20, № 4. - P. 851 - 875.

6. Oguz T., Malanotte-Rizzoli P. Seasonal variability of wind and thermohaline driven circulation in the Black Sea: Modeling studies // J. Geophys. Res. - 1996. - С7, № 101. -P. 16551 - 16569.

7. Демышев С.Г., Коротаев Г.К. Численная энергосбалансированная модель бароклин-ных течений океана с неровным дном на сетке C // Численные модели и результаты калибровочных расчетов течений в Атлантическом океане. - М.: ИВМ РАН, 1992. -С. 163 - 231.

8. Тужилкин В.С., Косарев А.Н. Гидрология и динамика вод Черного и Каспийского морей // Водные массы океанов и морей. - М.: МАКС Пресс, 2007. - С. 208 - 237.

ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн., 2011, № 3

75

9. Демышев С.Г., Коротаев Г.К., Кныш В.В. Эволюция холодного промежуточного слоя Черного моря по результатам ассимиляции климатических данных в модели // Морской гидрофизический журнал. - 2002. - № 4. - С. 3 — 19.

10. Белокопытов В.Н. Термохалинная и гидролого-акустическая структура вод Черного моря // Дис. ... канд. геогр. наук. - Севастополь: МГИ НАН Украины, 2004. - 160 с.

11. Демышев С.Г. Энергетика климатической циркуляции Черного моря. Ч. II. Численный анализ климатической энергетики // Метеорология и гидрология. - 2004. - № 10. -

АНОТАЦ1Я У робот проводиться розрахунок модельних кгаматичних полiв температури, полiв течш та рiвня для Чорного моря з використанням в чисельнш нелшшнш моделi пдрод-инамки параметризацп Меллора - Ямади 2.5. Зютавлення з результатами попередшх розра-хунюв показало, що найбiльшi юльюсш вщмшносп спостертаються для зимово-весняного перюду при штенсивному в^рг

У моделi вiдтворюються основнi елементи циркуляцп вод Чорного моря: циклонний кру-гообiг; Основна Чорноморська течiя, яка розповсюджуеться вздовж звалювання глибин; Сева-стопольський та Батумський антициклони; мезомасштабш вихори бiля побережжя Кавказу, а також у районах моря бшя мису Калiакра, м. Синоп i протоки Босфор.

Ключовi слова: чисельний експеримент, коефщент турбулентностi, Чорне море, ^матична циркуляцiя, гiдродинамiка, Меллор - Ямада 2.5.

ABSTRACT Calculated are the model climatic temperature, currents and level fields obtained for the Black Sea using Mellor — Yamada 2.5 parameterization in the numerical nonlinear hydrodynamic model. Comparison with the results of previous calculations shows that maximum quantitative differences are observed in winter-spring period at intensive wind.

The model reproduces basic elements of the Black Sea circulation: cyclonic gyre, Rim Current propagating along the shelf slope, Sevastopol and Batumi anticyclones, and mesoscale eddies near the Caucasian coast, the Kaliakra cape, Sinop and Bosporus.

Keywords: numerical experiment, turbulence coefficient, the Black Sea, climatic circulation, hydrodynamics, Mellor - Yamada 2.5.

С. 74 - 86.

Морской гидрофизический институт НАН Украины, Севастополь

E-mail: [email protected]

Материал поступил в редакцию 02.04.10 После доработки 27.07.10

76

ISSN 0233-7584. Мор. гидрофиз. журн, 2011, № 3

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.