Моделирование уровня в Казахстанской части Каспийского моря с помощью модели MIKE 21
https://doi.org/10.55959/MSU0579-9414.5.79.2.7
Аннотация
В работе приведены результаты адаптации гидродинамического модуля MIKE 21 Flow Model FM программного комплекса MIKE Zero к региону Каспийского моря с применением данных реанализа полей ветра и давления как за отдельные годы, так и за многолетний период 2000–2020 гг. Проведена оценка качества результатов моделирования с применением статистических методов. Коэффициент корреляции между наблюденными и смоделированными уровнями воды за период 2000–2020 гг. составил 0,97 для Форт-Шевченко и 0,95 для Актау. Калибровка модели дала возможность получить оптимальные значения параметров модели. Так, коэффициент турбулентной вязкости Смагоринского равен 0,5, коэффициент шероховатости Маннинга – 0,031. Проведенные оценки, как для многолетнего периода, так и для отдельных случаев, показали, что критерии качества моделирования находятся в допустимых пределах. Результаты верификации модели по данным 2000–2020 гг. и ее тестирования для штормового нагона 5–7 марта 2022 г. показали, что в будущем программный комплекс MIKE Zero может применяться для выпуска оперативного прогноза уровня моря.
Об авторах
А. Г. Елтай
РГП «Казгидромет», Научно-исследовательский центр, управление гидрометеорологических исследований Каспийского моря; Казахский национальный университет имени аль-Фараби
Казахстан
Казахстан
вед. науч. сотр., докторант
факультет географии и природопользования; кафедра метеорологии и гидрологии
Астана; Алматы
Н. И. Ивкина
РГП «Казгидромет», Научно-исследовательский центр, управление гидрометеорологических исследований Каспийского моря
Казахстан
Казахстан
начальник управления, канд. геогр. наук
Астана
Список литературы
1. Ахмадиев А.К., Брылов Д.С. Каспий: особенности недропользования и вопросы геополитики // Геополитика и экогеодинамика регионов. 2020. Т. 6(16). Вып. 4. С. 36–48.
2. Герштанский Н.Д. Исследование и расчет сгонно-нагонных колебаний уровня воды Северного Каспия : автореф. дис. ... канд. геогр. наук. Ростов н/Д. 1978. 24 с.
3. Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. VI. Каспийское море. Вып. 1. 1992. 359 с.
4. Ежегодные данные о режиме Каспийского моря (казахстанское побережье), 2020 г. Нур-Султан: Аликамкор, 2021. 61 с.
5. Елтай А.Г., Ивкина Н.И., Васенина Е.И., Наурозбаева Ж.К., Шишкина Г.М. Прогнозирование гидродинамических процессов с использованием модели MIKE ZERO (на примере порта Актау) : материалы IV Международной научной конференции памяти чл.-кор. РАН Д.Г. Матишова «Развитие водных транспортных магистралей в условиях глобального изменения климата на территории Российской Федерации (Евразии). Опасные явления», Ростов-на-Дону, 5–9 сентября 2022 г. 2022. C. 88–90.
6. Ивкина Н.И. Сгонно-нагонные явления в устьевой зоне казахстанского сектора Каспийского моря // Труды государственного океанографического института (ГОИН Росгидромета). 2013. Вып. 214. С. 278–290.
7. Ивкина Н.И. Прогнозирование опасных сгонно-нагонных явлений для районов нефтедобычи на Каспийском море // Метеоспектр. Вопросы специализированного гидрометеорологического обеспечения. М.: АНО «Метеоагенство Росгидромета». 2007. Вып. 4. С. 191–195.
8. Ивкина Н.И., Строева Т.П. Исследование и оперативное прогнозирование непериодических колебаний уровня воды Каспийского моря в Казахстане : материалы 4-й Международной конференции ЮНЕСКО, программа 481 «Колебание уровня воды Каспийского моря». Актау. 2006. С. 59–65.
9. Ивкина Н.И., Строева Т.П., Васенина Е.И и др. К вопросу о создании батиметрической модели Каспийского моря // Гидрометеорология и экология. 1997. № 2. С. 103–109.
10. Йенсен Х.Р., Ивкина Н.И., Строева Т.П. Некоторые результаты тестирования системы предупреждения штормовых нагонов на Каспийском море // Гидрометеорология и экология, 2002, Вып. 1. С. 93–100.
11. Лопатухин Л.И., Яицкая Н.А. Данные реанализа полей ветра над Каспийским морем для расчета режима ветрового волнения // Водные ресурсы. 2019. Т. 46. № 6. С. 598–604.
12. Любицкий Ю.В., Кравчук Л.П., Забродина О.И. и др. Результаты испытаний метода краткосрочного (с заблаговременностью 72 часа) прогноза изменений уровня моря на побережье Охотского моря, северной части Японского моря, восточном побережье полуострова Камчатка // Результаты испытания новых и усовершенствованных технологий, моделей и методов гидрометеорологических прогнозов. 2020. № 47. С. 60–78.
13. Нестеров Е.С. Водный баланс и колебания уровня Каспийского моря. Моделирование и прогноз. М.: Триада ЛТД, 2016. 378 с.
14. Попов Е.Г. Гидрологические прогнозы. М.: Гидрометеоиздат, 1979. 256 с.
15. Филиппов Ю.Г. Численное исследование колебаний уровня и течений северной части Каспийского моря при различных значениях его фонового уровня // Водные ресурсы. 1997. Т. 24. Вып. 4. С. 424–429.
16. Gurumoorthi K., Venkatachalapathy R. Hydrodynamic modeling along the southern tip of India: A special emphasis on Kanyakumari coast, Journal of Ocean Engineering and Science, 2017, p. 1–16.
17. Hanapiah M., Saad S., Ahmad Z. Hydrodynamic Modelling In Inshore Reef Area Within Kuantan Coastal Region, Journal Clean WAS, 2020, vol. 4(1), p. 01–07.
18. Hermans T.H.J. Understanding Sea-Level Change Using Global and Regional Models, 2022, DOI: 10.4233/uuid:ad44006f-b50d-49b9-bf64-ee5cb7a55980.
19. Hersbach H., Bell B., Berrisford P. et a l. ERA5 hourly data on single levels from 1959 to present. URL: https://www.researchgate.net/figure/ERA5-hourly-data-on-single-levels-from-1959-to-present-description_tbl3_366700482. (CDS), 2018
20. Ivkina N.I., Stroyeva T.P. Automated Method of the Storm Surges Fore-casting for the Kazakhstan’s part of the Caspian Sea, Proceeding of JCOMM Scientific and Technical Symposium on Storm Surges, 2–6 October 2007, Seoul, Korea, p. 34.
21. Kulp S.A., Strauss B.H. New elevation data triple estimates of global vulnerability to sea-level rise and coastal flooding, Nat Commun., 2019, vol. 10, 4844, DOI: 10.1038/s41467-019-12808-z.
22. Luan N., Tung T. A study on hydrodynamics and morphodynamics of the Nha Trang bay, Khanh Hoa provine, Procсeding of the 19<sup>th</sup> IAHR-APD Congress, 2014, Hanoi,Vietnam, 7 p.
23. MIKE 21 Flow Model and MIKE 21 Flood Screening Tool, Hydrodynamic Module, Scientific documentation, DHI, 2019.
24. MIKE 21 Flow Model Hydrodynamic Module, User Guide, DHI, 2017.
25. Nash J.E., Sutcliffe J. River flow forecasting through conceptual models, рt I, A discussions of principles, Journal of Hydrology, 1970, vol. 10, p. 282–290.
26. Nguyen P., Gourbesville P., Audra P. et a l. Methodology for Wastewater Discharge Modeling – Application to Danang Bay, Vietham, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2020, 505 012047.
27. Smagorinsky J., Manabe S., Holloway J.E. Numerical Results from a Nine-level General Circulation Model of the Atmosphere, Monthly Weather Review, 1965, vol. 93, p. 727–768.
28. Symonds A.M., Vijverberg T., Post S. et al. Comparison between MIKE 21 FM, DELFT3D and DELFT3D FM flow models of western port bay, Australia, Coastal Engineering Proceedings, 2017, vol. 1(35), currents. 11, DOI: 10.9753/icce.v35.currents.11.
29. Willmott C.J., Ackleson S.G., Davis R.E. et al. Statistics for the evaluation and comparison of models, Journal of Geo physical Research, 1985, vol. 90, p. 8995–9005.
30. Наставление по службе прогнозов. 2011 . URL: https://method.meteorf.ru/norma/document/nast2011.pdf (дата обращения 05. 04. 2022).
31. Порт Актау. URL: www.portaktau.kz/ru (дата обращения 31. 01. 2022).
32. Порт Курык. URL: portkuryk.kz/ru/port (дата обращения 02. 02. 2022).
33. DHI. URL: www.dhigroup.com (дата обращения 02. 02. 2022).
34. ECMWF, URL: www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/set-iii (дата обращения 05. 04. 2022).
35. Sentinel Hub EO Browser, URL: apps.sentinel-hub.com/eo-browser (дата обращения 10. 04. 2022).
Рецензия
Для цитирования:
Елтай А.Г., Ивкина Н.И. Моделирование уровня в Казахстанской части Каспийского моря с помощью модели MIKE 21. Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2024;(2):80-90. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9414.5.79.2.7
For citation:
Yeltay A.G., Ivkina N.I. Sea level modeling in the Kazakhstan part of the Caspian Sea using the MIKE 21 model. Lomonosov Geography Journal. 2024;(2):80-90. (In Russ.) https://doi.org/10.55959/MSU0579-9414.5.79.2.7
Просмотров:
626
Послать статью по эл. почте 
