CC BY
0Scholarly Publisher RS Global Sp. z O.O.
ISNI: 0000 0004 8495 2390
Dolna 17, Warsaw, Poland 00-773 Tel: +48 226 0 227 03 Email: editorial_office@rsglobal.pl
JOURNAL World Science
p-ISSN 2413-1032
e-ISSN 2414-6404
PUBLISHER RS Global Sp. z O.O., Poland
ARTICLE TITLE AUTHOR(S)
ARTICLE INFO
DOI
RECEIVED ACCEPTED PUBLISHED
SYNOPTIC CONDITIONS FOR DANGEROUS FLUCTUATIONS OF SEA LEVEL IN THE PORTS OF ODESSA
Semerhei-Chumachenko Alina, Shepel Victoriya
Semerhei-Chumachenko Alina, Shepel Victoriya. (2024) Synoptic Conditions for Dangerous Fluctuations of Sea Level in the Ports of Odessa. World Science. 3(85). doi: 10.31435/rsglobal_ws/30092024/8215
https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30092024/8215 12 July 2024
19 August 2024
20 August 2024
LICENSE
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
© The author(s) 2024. This publication is an open access article.
SYNOPTIC CONDITIONS FOR DANGEROUS FLUCTUATIONS OF SEA LEVEL IN THE PORTS OF ODESSA
Semerhei-Chumachenko Alina
PhD in Geography (Meteorology, Climatology and Agrometeorology), the Associate Professor at the Department of Meteorology and Climatology, Odessa State Environmental University (OSENU), Ukraine
Shepel Victoriya
Graduate Student, Odessa State Environmental University (OSENU), Ukraine
Senior Lecturer, Department of Hydrography and Marine Geodesy, National University "OdessaMaritime Academy", Ukraine
DOI: https://doi.org/10.31435/rsglobal_ws/30092024/8215
ABSTRACT
Rapid and significant changes in water levels can pose a danger to all marine vehicles, they can also affect coastal structures, accelerate coastal erosion processes and affect coastal ecosystems.
Drops in the level of the Black Sea in the Odesa region occur mainly with northwesterly and westerly winds with an intensity 4-18 m/s in the cold half of the year, when a cyclonic vortex or an elongated baric basin formed over the Black Sea. At the same time, the interaction of the cyclone with the area of high pressure created a storm zone, where the northwest wind intensified. The storm surges were formed in the south and southeast direction of the wind at a speed of 8-18 m/s under the influence of a zone of large atmospheric pressure gradients between the trough over Eastern and Central Europe and the ridge of high pressure to the east of Ukraine.
Citation: Semerhei-Chumachenko Alina, Shepel Victoriya. (2024) Synoptic Conditions for Dangerous Fluctuations of Sea Level in the Ports of Odessa. World Science. 3(85). doi: 10.31435/rsglobal_ws/30092024/8215
Copyright: © 2024 Semerhei-Chumachenko Alina, Shepel Victoriya. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) or licensor are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
Вступ.
Вивчення небезпечних згшно-нагшних явищ (змш рiвня моря внаслщок в^рового нагону) у Чорному морi потребуе мiждисциплiнарного тдходу (метеоролопя, океанографiя, географiя та iнженерна справа) для розробки комплексних ршень щодо управлшня та пом'якшення !х настдюв.
Швидю та значш змши рiвня води можуть становити небезпеку для суден та шших морських транспортних засобiв, також вони можуть впливати на береговi споруди, таю як порти, причали та дамби, тому вивчення цих явищ допомагае у плануванш та захисп цих об'екпв [1, 5, 7]. Сильш згшно-нагшш явища можуть прискорювати процеси ерози берепв, а розумшня цих процешв важливе для розробки заходiв щодо захисту берегово! лши та запоб^ання втрат земель. Крiм того швидю змши рiвня води можуть впливати на екосистеми прибережних зон, включаючи змiну умов проживання для флори та фауни. Розумшня та прогнозування цих явищ допомагають мiнiмiзувати економiчнi збитки.
Мета дослщження - характеристика залежносп рiвня Чорного моря вщ в^ру у морських портах Укра!ни (Одеса, Чорноморськ, Южний) та виявлення синоптичних умов, що сприяють небезпечним коливанням рiвня моря.
ARTICLE INFO
Received: 12 July 2024 Accepted: 19 August 2024 Published: 20 August 2024
KEYWORDS
Surges, Sea Level, Odessa Region, Severe Wind, Synoptic Pattern.
Матерiали та методи.
Основними джерелами шформацн е спостереження за рiвнем моря в метеоролопчних станцiях Одеса, Чорноморськ та Южний у 2010 та 2016 рр., синоптичнi карти [6, 8].
Об'ект дослщження - рiвень моря в морських портах Одеса, Чорноморськ та Южний.
Предмет дослщження - залежшсть рiвня моря в морських портах Одеса, Чорноморськ та Южний вщ напряму вiтру та синоптично! ситуацн.
Методи дослiдження - просторово-часове узагальнення даних, синоптичний аналiз.
Результати дослщжень.
Пiд впливом вiтру у прибережнш частинi моря можуть виникати значш коливання рiвня моря, яю здатнi ускладнювати роботу морських порпв, а саме при небезпечному шдвищенш рiвня створюеться загроза затоплення прилеглих територш, а при пониженнi - загроза посадки суден на мшину. Подiбнi явища можуть охоплювати велик територн та спричиняти збитки морському транспорту, тому завчасне виявлення небезпечних погодних процесiв е дуже актуальною темою.
На узбережжi Пiвнiчно-Захiдного Причорномор'я розташованi найважливiшi морськi порти Укра!ни (Одеса, Чорноморськ та Южний), тому визначення синоптичних процешв, що сприяють небезпечних згшно-нагшним процесам представляе значний практичний штерес
В якостi вихiдних даних використовувалися таблицi ТГМ строкових спостережень (за 00, 06, 08, 12 i 18 годин) за рiвнем моря, напрямками та швидюстю вiтру на станщях Одеса, Чорноморськ i Южний у 2010 та 2016 рр.
За критерда видшення згону або нагону використовувалась запропонована в [1] величина розмаху коливань в 15 см та бшьше на добу вщ середнього мюячного значення рiвня моря, що вщповщае найбiльш характернш для цього процесу в Чорному морi величинi.
На рис. 1 представлен результати вимiрювань рiвня моря у пунктах дослщження протягом 2010 та 2016 рр., для цих величин розраховувалися основнi статистичнi моменти: середне арифметичне значення (Нсер, см), середнш квадратичний вiдхил (ах2, см), коефщент асиметрн (А) та коефщент ексцесу (Е), а також визначеш мiнiмальнi (Нтт, см) та максимальш (Нтах, см) i модальнi (Н^, см) значення.
Як видно з табл. 1, середне значення рiвня моря в 2010 р. становило 502-506 см, а в 2016 р. трохи зменшилося до 486-497 см нас вшма портами навколо Одеси. В 2010 р. середнш рiвень моря в Чорноморську та Южному був майже однаковий, а в Одеському порту - нижче на 4 м (502 см). В 2016 р. рiвень моря був в середньому вище на ст. Южний (497 см), але його значення також знижувалися бшя морського порту Одеси.
Найвищi значення цього параметру у 2010 р. спостер^алися у Чорноморську та досягали 550 см (11.02.2010 р.), а у 2016 р. - в Южному 545 см (11.02.2016 р.). Цшаво, що в 2016 р. у Чорноморську та Южному максимальш значення ствпадали та дорiвнювали 537 см i обидва спостерналися 13 жовтня 2016 р. шд час стихшного в^ру.
Найнижчий показник рiвню моря виявився в Одес 3 грудня 2016 р. та становив 429 см, причому у цю добу вш був мшмальним також у Южному (430 см). Даш про висоту рiвня моря бшя Чорноморську за грудень 2016 р. вщсутш.
Модальш значення (Н^) рiвня моря для вшх станцш перевищували середнi на 3-6 см у 2010 р та на 6-8 см у 2016 р., отже розподш параметру в^^знявся вщ нормального та характеризувався перевагою бшьш високих значень рiвня морсько! поверхнi, тобто вiн часпше розташовувався вище середнього нiж нижче. Цей висновок шдтверджують вiд'емнi значення асиметрн над всiма станцiями, Асиметрiя була значною лише над Чорноморськом та Южним у 2016 р.: -0,47 та 0,52 вщповщно. Помiрний додатний ексцес (0,5 < | Е| < 1,0) виявлявся над вшма станцiями, крiм Одеси у 2016 р.
Середнш квадратичний вщхил у 2010 р. становив вщ 11,84 до 12,47 см, а у 2016 р. вш був бшьш значний - вщ 12,2 до 14,4 см. Якщо в якосп критерда згону або нагону вважати коливання вщ 15 см та бшьше на добу вщ середнього мюячного значення рiвня моря, то у 2010 р. щ явища спостериалися у 18-22 % вщ загально! кiлькостi вимiрювань (табл. 2).
В 2016 р. !х частка зросла до 42 % у Южному та Одес^ але у Чорноморську вона була лише 17 %.
В 2010 р. переважав зпн води у Чорноморську та Одеш, у Южному - навпаки вдвiчi частше фшсувалися нагони морсько! води. В 2016 р. згш води домiнував в Одес (40 проти 2 %), але у портах Южний та Чорноморськ переважали нагони води.
Порти Одеса, Чорноморськ i Южний розташоваш у мшководних районах швшчно-захщно! частини Чорного моря, тому найбiльшi згони й нагони формуються тут тд дiею вiтру, який направлений, переважно, перпендикулярно узбережжю.
Рис. 1. Значения ргвня моря (см) на ст. Одеса, Чорноморськ та Южний
в 2010 та 2016 рр.
Таблиця 1. Основш статистичш моменти висоти р1вня моря (Н, м) на ст. Одеса, Чорноморськ та Южний в 2010 та 2016 рр.
Характеристика ЧорноМорСьк Южний Одеса Чорноморськ Южний Одеса
2010 2016
Нсер, СМ 507 506 502 493 497 486
Hmax, СМ 550 546 542 537 545 537
Hmin, СМ 461 456 457 449 430 429
Hmod, СМ 510 511 508 500 505 493
Ox2, СМ 11,72 12,47 11,84 12,2 13,8 14,4
А -0,10 -0,41 -0,18 -0,47 -0,52 -0,35
Е 0,57 0,70 0,60 0,60 0,86 0,38
Таблиця 2. Повторювашсть зпнно-нагшних явищ (Р, к.в. / %) на ст. Одеса, Чорноморськ та Южний в 2010 та 2016 рр.
Явище ЧорноМорськ Южний Одеса ЧорноМорськ Южний Одеса
2010 2016
к.в. % к.в. % к.в. % к.в. % к.в. % к.в. %
Зпн, см 159 11 103 7 257 18 91 7 50 4 490 40
Напн, см 104 7 213 15 44 3 124 10 495 38 25 2
Всього 1460 100 1460 100 1460 100 1220 100 1320 100 1216 100
Так, в Одес та Чорноморську шдйоми рiвня моря спостер^аються в бшьшост випадюв при пiвденному та швденно-схщному вiтрах. Середнi швидкостi таких вiтрiв складають 8-9 м/с, а максимальш досягають 16-18 м/с. Спади рiвня виникають переважно при пiвнiчно-захiдному та захщному вiтрах, середня швидкiсть яких становить 6-8 м/с, а максимальна досягае 12-14 м/с у Чорноморську та 14-15 м/с в Одесг
На станцн Южний шдйоми рiвня моря спостершаються переважно при швденних, пiвденно-схiдних i схвдних вiтрах. Спади рiвня спостерiгаються при захiдних, швшчно-захiдних i пiвнiчних вiтрах.
Якщо розглядати синоптичнi ситуацн, якi призвели до найбiльших згiнних явищ, то слщ звернути увагу на випадки зниження рiвня моря до 460 см в 2010 р. та до 440-450 см в 2016 р. За допомогою ресурав [6, 8] проаналiзованi погодоутворюючi процеси над Ившчно-Захвдним Причорномор'ям, яю сприяли згону або нагону морсько! води в райош Одеси.
В 2010 р. рiвень моря знижувався до 456 см у порту Южний 24 шчня тд впливом сильного твшчного вiтру швидкiстю 10-13 м/с, що утворився у перехщно! зонi мiж антициклоном над Схiдною Свропою та молодим циклоном с центром над сходом Чорного моря (рис. 2).
Наступний випадок зниження рiвня моря був 3 лютого 2010 р., коли цей параметр дорiвнював вщ 462 до 470 см бшя вшх пор^в при пiвнiчно-захiдному в^ру (8-9 м/с) над Южним та швшчному i пiвнiчно-пiвнiчно-схiдному (10-11 м/с) над Одесою та Чорноморськом знову у перехщнш зош мiж смугою тдвищеного тиску, яка простягалася вщ Балкан на центральнi райони Укра!ни та далi на схiд, i активним циклоном з центром над Чорним морем на твдень вщ Кримського пiвострова.
Рис. 2. Синоптичш умови згону води ст. Одеса, Чорноморськ та Южний в 2010 р.
Навесш та вл^ку 2010 р. не спостерналося значних згшних явища, та лише 30 вересня 2010 р. рiвень води знизився до 456-457 см на ст. Южний та Одеса при сильному швшчно-захщному вг^ (8-9 м/с у Южному i 10-11 м/с в Одеш), що утворився при пересуванш циклону над захщно! частиною Чорного моря у бш антициклону над Скандинавiею.
Останнiй випадок низького рiвня моря 2010 р. (457-460 см) бшя Одеси та Чорноморська, а також Южного (468 см) спостернався 10 грудня 2010 р. тд впливом вузько! барично! улоговини, яка охоплювала всю територда Свропейсько! частини Росн та простиралася до Балканського пiвострова. В цьому випадку пункти дослiдження опинилися перед холодно! донкою полярного фронту, що сприяло пiдвищенню швидкостi вiтру.
В 2016 р. сильний згш води спостернався частше, та можна видшити 10 випадкiв, коли рiвень моря становив вщ 429 до 455 см (рис. 1) при захщному, швшчному та швшчно-захiдному виру зi швидкiстю вiд 4 до 18 м/с. Вс цi випадки утворилися у холодне пiврiччя, а саме з жовтня по шчень. Кожного разу над Чорним морем формувався циклошчний вихор (рис. 3) або витягнута барична улоговина. Одночасно взаемодiя циклошчного баричного утворення з областю тдвищеного тиску створювала штормову перехiдну зону, де й посилювався швшчно-захiдний вiтер (пiдтип 6.3 та 6.4) [2-4].
Рис. 3. Синоптичш умови згону води ст. Одеса, Чорноморськ та Южний в 2016р.
Щодо нагшних явищ, то вони утворювалися при швденному та пiвденно-схiдному вiтрi зi швидкiстю вiд 8 до 18 м/с. В 2010 р. 6 разiв рiвень моря в портах в райош Одеси пiднiмався вище 540 см у холодне пiврiччя за винятком 16 травня 2010 р, коли рiвень моря у Южному досягнув 541 см, а у двох шших портах - 530 см тд впливом перехщно! зони великих гращенпв атмосферного тиску мiж улоговиною над Схiдною та Центральною Свропою i гребнем шдвищеного тиску на схiд вiд не! (рис. 4).
Рис. 4. Синоптичш умови нагону води ст. Одеса, Чорноморськ та Южний в 2010 р.
Приземне баричне поле тд час високих значень рiвня моря характеризуеться формуванням меридюнальне орiентовано! штормово! зони вiд Чорного моря i далi на швшч. На захiд вiд ще! зони тдвищених баричних градiентiв розташовуеться активний циклон з трьома-чотирма замкненими iзобарами або глибока улоговина (рис. 4 i рис. 5), що вщповщае пiдтипу 5.2, отже швденно-схщний перенос вiдбуваеться пiвденнiй-пiвденно-захiдною периферiею антициклону при проходженш фронтiв [2].
Рис. 5. Синоптичш умови нагону води ст. Одеса, Чорноморськ та Южний в 2016р.
При проходженш активного швденного циклону над районом дослщження можуть спостериатися рiзки коливання рiвню моря, тобто протягом доби може вщбуватися згiн та нагш води, як наприклад 12-13 жовтня 2016 р., коли в Одес спостерiгався сильний вiтер та тривалий дощ, коли за добу випало 106 мм опадiв, що перевищуе норму в 4 рази. Швидюсть виру складала 15-18 м/с, пориви до 30 м/с. Внаслщок чого впав будiвельний кран, тополя впала на двох л^шх людей та вбила жшку, в Одеському морському порту бшя причалу приватно! компанп затонула яхта Artemida.
Штормовий вiтер повалив дерева (близько 800) та обiрвав лши електропередач, в результат чого понад 100 населених пунктов Одесько! областi залишилися без свила, а в обласному центрi було паралiзовано рух громадського транспорту. Не обшшлося i без смертельних випадюв. в результатi негоди померло 3 людини, серед яких i 11^чна дiвчинка.
Визначимо розвиток синоптично! ситуацi! з 10 по 12 жовтня 2016 р.: на приземнш карп 10 жовтня. (рис. 6а) простежувався потужний антициклон, що охоплюе всю швшчну частину материка з центром над Скандинавiею окреслений п'ятьма iзобарами з максимальним тиском в
центрi 1040 гПа. Цей антициклон е високим баричним утворенням, оскшьки простежуеться i на картi АТ-500 (рис. 6б). Над Киевом спостерiгаеться центр циклону з мшмальним тиском 1015 гПа. Поле низького тиску на приземнш кари мае дещо розмиту структуру, проте на кари АТ-500 маемо чпко виражений циклон з двома центрами: один над Киевом, а шший над Мюнхеном. Також маемо осередок низького тиску над Адрiатичним морем, проте на висотних картах дане утворення не простежуеться.
Рис. 6. Приземний аналгз АРМСин (а) за 10.10.2016 р. та приземний аналгз, АТ-500, ВТ-500/1000 (б) за 10 та 11.10.2016р., 00 иТС.
Погодш умови над Укра!ною, визначалися областю зниженого тиску з центром над Киевом. По всш територи спостерналася тенденщя тдвищення тиску в середньому на 0,2 гПа за 3 години.
11 жовтня 2016 вщбулися незначш змши, спостернаеться загострення антициклону над Скандинавiею, проте його центр дещо змютився на схщ, тиск в центрi складае
1039,0 гПа. Цей антициклон е високим баричним утворенням з квазiвертикальною вюсю, оскшьки простежуеться на кари АТ-500 (рис. 7). Область низького тиску на приземних картах спостершаеться над Атлантикою на Середземним морем з центром в район Ггалп, тиск становить 1012 гПа. Територiя Укра!ни знаходиться тд впливом антициклону з центром над Скандинавiею та спостерiгаються вггри пiвденно-схiдного та схiдного напрямку зi швидкiстю 5-7 м/с.
Рис. 7. Приземний анализ, АТ-500, ВТ-500/1000 за 11 та 12.10.2016 р., 00 UTC.
У наступну добу, 12 жовтня 2016 р. погода над Атлантико-Свропейським сектором визначалася потужним антициклонам над швшчною частиною материка та СТР (рис. 7), з центром над Скандинавiею та не менш потужним циклоном над Чорним морем центр якого знаходився над швднем Укра!ни та окремий центр над Португалiею. Тиск в центрi антициклону складае 1035 гПа.
Область низького тиску на приземних картах спостершаеться над Атлантикою на Середземним морем з центром в райош Ггалп, тиск становить 1012 гПа. Територiя Укра!ни знаходилася тд впливом антициклону з центром над Скандинавiею. Спостерпаються впри швденно-схщного та схщного напрямку зi швидюстю 5-7 м/с.
Циклон над Чорним морем з мшмальним тиском 1005,9 гПа за добу пересунувся з Адрiатичного моря до Чорного (на вщстань 1500 км), що свiдчить про дуже велику швидюсть руху, що не характерно для циклону. В середньому швидюсть руху становила 62,5 км/год. Але подальше його перемщення заблокував потужний антициклон над швшччю Сврази.
Висновки.
1. Спади рiвня Чорного моря в райош Одеси виникають переважно при швшчно-захiдному та захщному напрямку вiтру iнтенсивнiстю вiд 4 до 18 м/с у холодне пiврiччя коли над Чорним морем формувався циклошчний вихор або витягнута барична улоговина. Одночасно взаемодiя циклошчного баричного утворення з областю тдвищеного тиску створювала штормову перехiдну зону, де й посилювався швшчно-захщний вггер.
2. Нагiннi явища утворювалися при твденному та пiвденно-схiдному напрямку в^ру зi швидкiстю вiд 8 до 18 м/с тд впливом перехщно! зони великих градiентiв атмосферного тиску мiж улоговиною над Схiдною та Центральною Свропою i гребнем тдвищеного тиску на сходi Укра!ни.
Виникнення сильного вiтру в Одесi 12 жовтня 2016 р. спричинило формування циклона над Адрiатикою та його подальший вихiд на узбережжя Чорного моря при наявност гребня антициклону над Укра!ною.
REFERENCES
1. Goryachkin YU. N., Ivanov V. A. (2006), Uroven' Chernogo morya: proshloye, nastoyashcheye i budushcheye (Black Sea level: past, present and future). Sevastopol: MGI NAN Ukrainy, 210 p. (in Russian).
2. Ivus, HP, Semerhei-Chumachenko, AB, Agayar, EV (2009) Do problemy typizatsiyi synoptychnykh protsesiv nad pivdnem Ukrayiny u suchasnykh umovakh (To the problem of typification of synoptic processes over the south of Ukraine in modern conditions). Prychornomors'kyy ekolohichnyy zhurnal (Black Sea Ecological Journal), 2 (24), 142-145. (in Ukrainian).
3. Ivus, HP, Agayar, EV, Hurska, LM, Semerhei-Chumachenko, AB (2016), Tsyrkulyatsiyni umovy vynyknennya syl'noho ta stykhiynoho vitru nad Pivdennym Zakhodom Ukrayiny (Circulation conditions of strong and elemental wind over southwestern Ukraine) Ukrayins'kyy hidrometeorolohichnyy zhurnal (Ukrainian Hydrometeorological Journal), 17, р. 38-48. (in Ukrainian).
4. Ivus G P, Ahayar E V, Hurska L M, Semerhey-Chumachenko A B, Zubkovych S O. (2017), Komparativne karakteristike mikrocirkulacijskih procesa sjeverozapadne oblasti Crnomorske regije koje doprinose pojacanju prizemnog vjetra (The comparative characteristic of macrocirculation processes of the Northwest Black Sea region, which contribute to surface wind strengthening). Hrvatski meteoroloski casopis (Croatian Meteorological Journal), 52, р. 3-11. https://hrcak.srce.hr/en/clanak/296779.
5. Tuchkovenko YU.S, Matyhin OS, Chepurna, V.YU, (2020), Prohnozuvannya shtormovykh vidhinno-nahinnykh kolyvan' rivnya morya v portakh Odes'koho rayonu pivnichno-zakhidnoyi chastyny Chornoho morya (Forecasting of storm-driven sea level fluctuations in the ports of the Odesa region of the northwestern part of the Black Sea) Ukrayins'kyy hidrometeorolohichnyy zhurnal (Ukrainian Hydrometeorological Journal), 25, р. 105-114. (in Ukrainian) https://doi:10.31481/uhmj.25.2020.10.
6. Archive of synoptic charts (2024), Retrieved from: https://wetter3.de/archiv_gfs_dt.html.
7. Varbanets Т., Shepel V. (2019), Ship Navigation in the Northern part of the Black Sea. Gales. Association agreement: driving integrational changes. Collective monograph. Chicago: Accent Graphics Communications, р. 606-616. https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3346533.
8. Zentralanstalt fur Meteorologie und Geodynamik (2024) Retrieved from: https://www.zamg.ac.at/cms/de/wetter/wetterkarte.
