Проценко Елена Анатольевна, доцент кафедры математики, ведущий научный сотрудник; кандидат физико-математических наук
347936, г. Таганрог, ул. Инициативная, 48
Elena A. Protsenko, Associate Professor of the Department of Mathematics, Leading Researcher
48, Initiative St., Taganrog, 347936
Панасенко Наталья Дмитриевна, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры вычислительных систем и информационной безопасности
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Natalya D. Panasenko, PhD (Technical Sciences), Senior Lecturer of the Department of Computer Systems and Information Security
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Проценко Софья Владимировна, доцент кафедры математики, научный сотрудник; кандидат физико-математических наук
347936, г. Таганрог, ул. Инициативная, 48
Sofia V. Protsenko, Associate Professor of the Department of Mathematics, Researcher
48, Initiative St., Taganrog, 347936
Введение. Работа посвящена математическому моделированию экстремальных колебаний уровня Азовского моря с использованием данных дистанционного зондирования. Цель исследования заключается в разработке и применении математической модели, которая позволяет более точно прогнозировать сгонно-нагонные явления, вызванные экстремальными ветровыми условиями. Актуальность работы обусловлена необходимостью улучшения прогнозов гидродинамических процессов в мелководных водоемах (таких, как Азовское море), где подобные явления могут иметь значительные экономические и экологические последствия. Цель данной работы — разработка и применение математической модели для прогнозирования экстремальных колебаний уровня Азовского моря, вызванных ветровыми условиями.Материалы и методы. Исследование основывается на анализе данных дистанционного зондирования и наблюдений за скоростью и направлением ветра над Азовским морем. В качестве основного метода используется математическое моделирование, включающее решение системы уравнений волновой гидродинамики для мелководного водоема. Данные о ветровых условиях были собраны в период с 20 по 25 ноября 2019 года, когда наблюдались катастрофические колебания уровня моря. Модель учитывает компоненты скорости водного потока, плотность водной среды, гидродинамическое давление, ускорение свободного падения и коэффициенты турбулентного обмена.Результаты исследования. Моделирование показало, что продолжительное действие восточного ветра со скоростью до 22 м/с привело к значительным сгонно-нагонным колебаниям уровня моря. Максимальные амплитуды колебаний были зафиксированы в центральной части Таганрогского залива, где направление и скорость ветра оставались практически неизменными в течение всего периода наблюдений. Данные с различных платформ, расположенных в разных частях Азовского моря, подтвердили наличие значительного снижения уровня воды на северо-востоке и повышения на юго-западе.Обсуждение и заключения. Результаты исследования подтверждают, что использование математических моделей в сочетании с данными дистанционного зондирования позволяет более точно прогнозировать экстремальные колебания уровня моря. Это имеет важное значение для разработки мер по предупреждению и минимизации последствий сгонно-нагонных явлений в прибрежных районах. В дальнейшем необходимо совершенствовать модели, включая дополнительные факторы, такие как изменение климатических условий и антропогенное воздействие на экосистему Азовского моря.
Introduction. This work is devoted to the mathematical modelling of extreme sea level fluctuations in the Azov Sea using remote sensing data. The aim of the study is to develop and apply a mathematical model that allows more accurate prediction of surge and seiche events caused by extreme wind conditions. The relevance of the work is due to the need to improve the forecasts of hydrodynamic processes in shallow water bodies (such as the Azov Sea), where such phenomena can have significant economic and ecological consequences. The goal of this work is to develop and apply a mathematical model for predicting extreme sea level fluctuations in the Azov Sea caused by wind conditions.Materials and Methods. The study is based on the analysis of remote sensing data and observations of wind speed and direction over the Azov Sea. The primary method used is mathematical modelling, which includes solving the system of shallow water hydrodynamics equations. Wind condition data were collected from November 20 to 25, 2019, during which catastrophic sea level fluctuations were observed. The model considers the components of water flow velocity, water density, hydrodynamic pressure, gravitational acceleration, and turbulence exchange coefficients.Results. The modelling showed that prolonged easterly winds with speeds up to 22 m/s led to significant surge and seiche fluctuations in sea level. The maximum amplitudes of fluctuations were recorded in the central part of the Taganrog Bay, where the wind direction and speed remained almost constant throughout the observation period. Data from various platforms located in different parts of the Azov Sea confirmed a significant decrease in water level in the northeast and an increase in the southwest.Discussion and Conclusions. The study results confirm that using mathematical models in combination with remote sensing data allows more accurate predictions of extreme sea level fluctuations. This is important for developing measures to prevent and mitigate the consequences of surge and seiche events in coastal areas. In the future, it is necessary to improve models by including additional factors such as climate change and anthropogenic impact on the Azov Sea ecosystem.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.