Руденко А.И. «Первый метод Стокса в задаче о волнах на поверхности жидкости конечной глубины» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 218-221 (2022)

Получено приближенное решение задачи о строении и характеристиках стационарной нелинейной периодической волны на поверхности жидкости конечной глубины. Способ решения такой: сначала упрощаются кинематическое и динамическое условия. Упрощению динамического условия содействует интеграл Бернулли. Вводится интегральный оператор типа свертки. Определяются четыре функции одной переменной, основной из которых является уровень волны. Получены одно линейное и три квадратичных уравнения. Определены и обоснованы условия нулевого среднего для уровня и относительной функции тока, а также условие ортогональности уровня волны основной гармоники. Как у Стокса, неизвестные функции и параметры ищутся в виде разложений по безразмерному волновому числу. Получено нелинейное дисперсионное соотношение. Выполнен анализ решений. Рассмотрены случаи коротких и длинных волн.

Елкин Д.Н., Зацепин А.Г., Шварцман Д.Р. «Лабораторные исследования неустойчивости и затухания бароклинных вихрей в двухслойной вращающейся жидкости над гладким и шероховатым дном» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 103-105 (2022)

Одной из важных структурных форм организации движения вод океана являются мезомасштабные бароклинные вихри. Образование этих вихрей происходит под действием различных механизмов, включающих в себя влияние топографических и орографических неоднородностей на океанские течения, пространственнонеоднородное воздействие ветра, а также бароклинную неустойчивость стратифицированных по плотности течений, характеризующихся наличием вертикального градиента скорости. Целью текущей работы является установление путем лабораторного моделирования закономерностей процесса неустойчивости и вязкого вырождения бароклинных вихрей открытого океана (т.е., без ядра инородных вод) в условиях гладкого и шероховатого дна. В качестве механизма создания вихрей использовался метод «внутреннего цилиндра». С помощью этого метода создавались циклонические и антициклонические вихри в двухслойно стратифицированной по солености водной среде в цилиндрическом бассейне, расположенном на вращающейся платформе.

Долгих Г.И., Давыдов А.В., Долгих С.Г., Чупин В.А., Швец В.А. «Особенности возбуждения "прибойного шума" морскими ветровыми волнами» Экологические системы и приборы, № 12, с. 22-30 (2022)

Обработаны синхронные участи записей лазерного измерителя вариаций гидросферного давления, установленного на шельфе Японского моря на глубине 25 м, лазерного нанобарографа, лазерных деформографов с длинами измерительных плеч 52,5 и 17,5 м. Установлено, что уровень «прибойного шума» в частотном диапазоне 1–5 Гц коррелирует с изменением максимального периода прогрессивных ветровых волн, зарегистрированных лазерным измерителем вариаций гидросферного давления. Ключевые слова: «прибойный шум», ветровые волны, лазерный измеритель вариаций гидросферного давления, лазерный нанобарограф, лазерный деформограф, корреляция. DOI: 10.25791/esip.12.2022.1336

Кокорина А.В., Слюняев А.В., Зайцев А.И., Диденкулова Е.Г., Москвитин А.А., Диденкулова И.И., Пелиновский Е.Н. «Анализ данных долговременных измерений волн у острова Сахалин» Экологические системы и приборы, № 12, с. 45-54 (2022)

Проанализированы натурные данные – записи с датчиков придонного давления, полученные за 4 измерительных сезона у о. Сахалин. Исследованы статистические характеристики 20-минутных записей смещения морской поверхности, восстановленного с использованием гидростатического приближения, а также параметры индивидуальных волн, такие как высота, период, геометрическая асимметрия экстремальных волн. С целью повышения статистической однородности данных выполнена селекция записей со схожими метеорологическими условиями по соотношению значительной высоты и среднего периода волн. Построены вероятностные распределения высот волн, они сопоставлены с теоретическими распределениями – Рэлея и Глуховского. Демонстрируется существенное отклонение от теоретических кривых в области очень высоких волн, связанное с образование интенсивных групп волн в зимний период 2014–2015 гг. Ключевые слова: натурные измерения, обработка данных, волны-убийцы, вероятностные свойства, статистические характеристики. DOI: 10.25791/esip.12.2022.1339

Зайцева М.Ю., Талипова Т.Г., Пелиновский Е.Н., Зайцев А.И. «Исследование влияния коэффициента шероховатости на характеристики цунами при микрорайонировании побережья» Экологические системы и приборы, № 12, с. 74-81 (2022)

Исследуется влияние коэффициента шероховатости на характеристики цунами при проведении микрорайонирования побережья. Выполнены расчеты распространения волн от гипотетического сильного землетрясения в районе Средних Курильских островов. Расчеты характеристик цунами на южном побережье Сахалина проведены с помощью вычислительного кода НАМИ-ДАНС, решающего нелинейные уравнения мелкой воды с использованием вложенных сеток с минимальным шагом около 9 м. В расчетах использовались два коэффициента шероховатости: n=0,015 м–1/3с (характерный для песка и мелкой гальки), и значение n=0,025 м–1/3с, что соответствует дну с крупными камнями и растительностью. Результаты расчетов показали, что высота цунами на берегу чувствительна к выбору значения коэффициента шероховатости при использовании детальной батиметрии и топографии прибрежной зоны, что важно при проведении работ по цунами-микрорайонированию побережья. Ключевые слова: цунами, Сахалин, численное моделирование, коэффициент трения. DOI: 10.25791/esip.12.2022.1342

Костенко И.С. «Проявление цунами в устьях рек на побережье О. Сахалин» Экологические системы и приборы, № 12, с. 90-97 (2022)

Рассмотрены случаи проявления цунами на юго-западном побережье о. Сахалин. Особое внимание уделено волнам цунами в устьях рек. Проведен анализ проявления Монеронского цунами 05(06).09.1971 года и Невельского цунами 02.08.2007 года на рассматриваемом побережье. С помощью проведения численных расчетов этих событий выявлена возможность появления волн цунами в различных реках побережья. Ключевые слова: цунами, устья рек, численные расчеты, о. Сахалин. DOI: 10.25791/esip.12.2022.1344

Ковалев Д.П., Ковалев П.Д., Куркин А.А. «Длинные волны в районе южных Курильских островов» Экологические системы и приборы, № 3, с. 40-54 (2023)

Описаны результаты исследований длинных волн с периодами от 1 до 70 часов, выполненные с использованием временных рядов колебаний уровня моря и температуры воды секундной дискретности, измеренных в районе южных островов Курильской гряды Кунашир и Уруп с помощью автономным регистраторов волнения АРВ-К14. Проведенный спектральный анализ временных рядов колебаний уровня выявил волновые процессы с периодами около 12, 12.4, 23.8 и 25.9 ч, которые обладают наибольшей энергией и являются главными приливными гармониками S2, M2, _f1 и O1. Дано объяснение волновых процессов с периодами более 21 ч с помощью численного моделирования, использующего дисперсионное соотношение для волн континентального шельфа с экспоненциальным профилем морского дна, которое показало, что обнаруженные спектральные пики могут быть отнесены к шельфовым волнам. Анализ волновых процессов с периодами от 3.4 до 12.3 ч, обнаруженных в спектральных плотностях колебаний уровня моря вблизи м. Ловцова и м. Ван-Дер-Линд, с использованием дисперсионного соотношения для краевых волн Стокса в приближении плоского наклонного дна показал, что волновые процессы с периодами от 3.4 до 12.3 часа могут являться краевыми захваченными волнами. Методами численного моделирования, проверена возможность генерации сейш Охотского моря с периодами 3.4 до 12.3 ч, которые показали, что обнаруженные волновые процессы могут быть также и сейшами, а часть их энергии способствует генерации краевых волн. Спектральный анализ временных рядов температуры воды показал присутствие внутренних волн с периодами суточных приливных гармоник, которые могут генерироваться баротропным приливом, текущим по рельефу дна. Из проведенного анализа следует, что периоды внутренних волн в диапазоне от 4.8 до 11.9 близки к периодам сейш генерируемых атмосферными возмущениями или ветром, что говорит о передаче части их энергии внутренним волнам. В спектрах колебаний уровня моря и температуры отсутствуют пики, соответствующие инерционным периодам, что согласуется с выводом универсальной модели внутреннего волнового спектра Гарретта и Манка. Ключевые слова: длинные волны, внутренние волны, спектральный анализ. DOI: 10.25791/esip.3.2023.1360

Костенко И.С. «Проявление цунами в реках» Экологические системы и приборы, № 6, с. 34-41 (2023)

Рассмотрены случаи проявления цунами в реках, в том числе на побережье о. Сахалин. Проведен анализ особенностей проявления волн в районах устьев рек и в самих реках. С использованием вычислительного комплекса NAMI DANCE проведен расчет распространения исторических событий и гипотетического очага цунами с заходом волны в реку. Ключевые слова: цунами, реки, численное моделирование, о. Сахалин. DOI: 10.25791/esip.6.2023.1376

Koshkarbayev N.M. «Travelling Breaking Waves» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 16, № 2, с. 49-58 (2023)

Исследуется математическая модель прибрежных волн в приближении мелкой воды. Модель содержит два эмпирических параметра. Первый контролирует турбулентную диссипацию. Второй отвечает за турбулентную вязкость и определяется турбулентным числом Рейнольдса. Мы изучаем решения бегущих волн для этой модели. Показано существование аналитического и численного решения задачи в виде бегущей волны. Описаны особые точки системы. Показано, что существует критическое значение числа Рейнольдса, соответствующее переходу от монотонного профиля к колебательному. Работа организована следующим образом. Во-первых, мы представляем основную систему обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) для бегущих волн. Во-вторых, выводится функция Ляпунова для соответствующей системы ОДУ. Наконец, обсуждается поведение решения системы ОДУ. Ключевые слова: уравнение мелкой воды; функция Ляпунова; число Рейнольдса; решение бегущей волны.

Байков Н.Д., Петров А.Г. «Об обтекании цилиндра над неровным дном» Журнал вычислительной математики и математической физики, 63, № 3, с. 424-435 (2023)

Рассматривается плоская задача обтекания цилиндра произвольного сечения потенциальным потоком жидкости над неровным дном со скоростью потока на бесконечности, направленной параллельно дну. Циркуляция поля скорости определяется из постулата Гольдштика: максимальная скорость на контуре цилиндра должна быть минимальна. Для решения этой задачи разработаны две численные схемы метода граничных элементов. Одна численная схема определяет течение на ограниченной, но произвольно заданной поверхности дна. Вторая схема определяет обтекание контура в полуплоскости. Сравнение расчетов по численным схемам и точным решениям показывает скорость сходимости метода при увеличении элементов сетки. Проводится сопоставление давления на цилиндрической и донной поверхностях с экспериментальными данными и численными расчетами по κ–ω модели, а также сопоставление картин линий тока с учетом отрывной зоны.

Слепышев А.А. «Генерация вертикальной тонкой структуры внутренними волнами на морском шельфе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 111-124 (2023)

В приближении Буссинеска рассматриваются свободные внутренние волны при учете горизонтальной турбулентной вязкости и диффузии на двумерном течении в море постоянной глубины. В линейном приближении краевая задача для амплитуды вертикальной скорости имеет комплексные коэффициенты и решается численно по неявной схеме Адамса третьего порядка точности. Во втором порядке по амплитуде волны находятся вертикальная составляющая скорости стоксова дрейфа и вертикальные волновые потоки массы и соли. Указанные потоки приводят к генерации вертикальной тонкой структуры, которая имеет необратимый характер.

Носов М.А., Семенцов К.А., Колесов С.В., Прядун В.В. «Проявления атмосферной волны Лэмба в вариациях придонного давления» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, 77, № 6, с. 66-73 (2022)

Представлен теоретический анализ волновых движений, возникающих в океане под действием бегущих возмущений атмосферного давления. Для океана фиксированной глубины получены формулы, описывающие проявления бегущих возмущений атмосферного давления в вариациях придонного давления. Получены формулы для оценки амплитуды свободных гравитационных волн, формируемых в океане бегущим атмосферным возмущением в области резкого изменения глубин. По данным наземных барографов IRIS и глубоководных станций уровня моря DART, которые зарегистрировали волновые возмущения в атмосфере и океане, вызванные взрывным извержением вулкана Хунга Тонга–Хунга Хаапай 15.01.2022, исследованы проявления атмосферной волны Лэмба в вариациях придонного давления. Показано, что волна Лэмба проявлялась в вариациях придонного давления с усилением, при идентичности волновых форм, зарегистрированных наземными барографами и донными датчиками давления. Показано, что волна Лэмба с амплитудой 500 Па способна возбудить в области глубоководного желоба поверхностные гравитационные волны с амплитудой 0.5 м.

Ермолаев В.И., Охрименко С.Н., Паршуков В.Н., Потапычев С.Н., Рубанов И.Л. «Некоторые результаты модельных исследований функционирования сетецентрической системы освещения подводной обстановки в мелком море» Гидроакустика, № 52, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA52.pdf (2022)

Исследуется функционирование сетецентрической системы освещения подводной обстановки в мелком море при различных гидроакустических условиях. Ключевые слова: сетецентрические системы освещения подводной обстановки, мелкое море, различные временные сезоны

Глебова Г.М., Жбанков Г.А. «Возможности гидроакустических приемных систем в зависимости от характера информации об окружающей океанической среде» Гидроакустика, № 53, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA53.pdf (2022)

С использованием компьютерного моделирования анализируются рабочие характеристики вертикально расположенной векторно-скалярной приемной системы при ее постановке в мелком море. Для оценки местоположения источника предложена двухэтапная обработка. На первом этапе определяется направление на источник, а на втором – расстояние до него и глубина погружения. Показано, что оценка направления на источник может быть выполнена в отсутствии априорной информации о параметрах волновода. Оценка расстояния и глубины реализуется с использованием алгоритмов, согласованных с законом распространения сигналов в волноводе. Анализируется устойчивость рабочих характеристик приемной системы в зависимости несоответствия параметров волновода к его истинным значениям. Ключевые слова: векторно-скалярные приемные системы, шум моря, поток мощности, отношение сигнал/помеха, пространственный спектр