Одного ветра недостаточно: ученые объяснили, как точнее прогнозировать штормы в Черном море
Рельеф дна и береговая линия не менее важны для прогнозирования экстремальных штормов на больших акваториях, чем сила и направление ветра. Морской гидрофизический институт РАН дал свои рекомендации по повышению точности таких прогнозов в Черном море. Результаты исследования опубликованы в журналах Pure and Applied Geophysics и Marine Hydrophysical Journal.
Шторм в Черном море. Фото А. Никончука
тестовый баннер под заголовком image
В ноябре 2023 года на Черное море обрушились два мощных шторма с высотой волн до 9-10 метров, что привело к серьезным разрушениям и в ряде случаев к человеческим жертвам. Пострадали прибрежные районы России, Турции, Болгарии, Украины и Грузии. Их назвали «штормами века», но, как заявили в МГИ РАН, в некоторых точках прибрежной зоны прогнозы высоты волн были завышены в 1,5-2 раза.
Как сообщили «МК» в Минобрнауки России, для того чтобы в дальнейшем прогнозы были более точными, сотрудники МГИ РАН совместно с Институтом автоматики и процессов управления ДВО РАН проанализировали различные подходы к моделированию волн в экстремальных погодных условиях.
По словам соавтора исследования, старшего научного сотрудника института Марии Юровской, по-настоящему физически обоснованные прогнозы штормов стали возможны примерно с середины прошлого века. Этому способствовало появление теории развития ветровых волн. В результате на сегодняшний день существует несколько основных моделей волн, используемых учеными.
Параметры волн обычно измеряются с помощью контактных датчиков (буев, волнографов) или дистанционными методами, например, с помощью спутников. МГИ РАН подробно проанализировал применимость нескольких наиболее популярных моделей и сравнил их эффективность, в том числе с использованием собственных оригинальных разработок.
Так, гидрофизики установили, что повышение детализации данных о ветре не всегда приводит к повышению точности прогнозов волнения. В отдельных прибрежных районах более важны детали рельефа морского дна с разрешением до десяти метров.
Шторм на Черном море. Фото А. Никончука
– Рельеф дна (батиметрические карты) обычно получают в результате специальных съемок с использованием эхолотов, – поясняет Мария Юровская. – Обычно глубина со временем меняется незначительно, поэтому многие из таких многолетних измерений осредняются и систематизируются в виде цифровых карт глубин моря. Сегодня такие карты, построенные для всего земного шара, имеют разрешение в несколько километров и находятся в открытом доступе. Для более детального анализа, как в нашем исследовании, конечно, предпочтительнее иметь карты с более высоким разрешением, которые можно получить в результате целевых измерений.
– Взаимодействие волн с морским дном – очень сложный процесс. Если глубина моря достаточно большая, волны «не чувствуют» дна и их распространение не зависит от подводного рельефа. Когда глубина становится сопоставимой с длиной волны, грубо говоря, становится меньше расстояния от гребня до гребня, начинают проявляться эффекты мелководья – волны могут менять свое направление (явление, известное как рефракция), становиться круче и в конечном итоге обрушаться, образуя всем известные буруны и «белые барашки», видимые на поверхности моря в виде белой пены. Такие крутые волны вдали от берега могут быть очень опасны для судоходства, поэтому в штормовое море лодочники стараются обходить подводные отмели.
– Иногда штормам предшествуют низкочастотные звуковые колебания, также известные как микросейсмы и «голос моря». Они могут прибыть в точку наблюдения быстрее самого шторма. Изучению таких процессов и посвящен проект, в рамках которого выполнялась данная работа.
– Сравнивая прогнозы, полученные по разным моделям, с реальными измерениями, которые были получены со стационарной океанографической платформы МГИ, мы пришли к выводу, что сложнее всего прогнозировать волны в прибрежной зоне. Помимо особенностей морского дна, очень важную роль играют контуры берега и рельеф местности. Например, вблизи экспериментальной базы нашего института (мыс Кикенеиз) высота волны составила «всего» 4,5 м, а на мысе в нескольких километрах западнее этого места был разрушен недавно построенный пирс. Причиной этого, по нашему мнению, является ветровое и волновое «затенение» одного мыса другим и особенности рельефа дна. Подобные локальные эффекты весьма важны, а иногда и определяющи, при прогнозировании штормовых волн определенных направлений в прибрежной зоне.