Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Динамические процессы на шельфе и прогноз морских опасных явлений

ВАК РФ 25.00.29, Физика атмосферы и гидросферы

Автореферат диссертации по теме "Динамические процессы на шельфе и прогноз морских опасных явлений"

На правах рукописи

ШЕВЧЕНКО Георгий Владимирович

ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ШЕЛЬФЕ И ПРОГНОЗ МОРСКИХ ОПАСНЫХ ЯВЛЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ О. САХАЛИН)

25.00.29 - физика атмосферы и гидросферы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Южно-Сахалинск 2006

Работа выполнена в Институте морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук и ФГУП «Сахалинский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии».

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Некрасов Алексей Всеволодович;

доктор физико-математических наук, профессор Жмур Владимир Владимирович;

доктор физико-математических наук Доманский Андрей Владимирович.

Ведущая организация: Институт прикладной физики Российской

академии наук.

Защита состоится 26 июня 2006 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета ДМ005.026.01 при Институте морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук по адресу: г. Южно-Сахалинск, ул. Науки, 1 б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук.

Автореферат разослан «_» мая 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат физико-математических наук ^ ' ^ О. Н. Лихачева

Бурное развитие хозяйственной деятельности в прибрежных районах, освоение океанского шельфа и его минеральных ресурсов — характерная черта для последних десятилетий прошлого века и ближайшего будущего. Шельф — это специфическая область океана, где существуют особые виды динамических процессов, связанных с эффектами захвата волновой энергии, шельфового резонанса, явления прибрежного апвеллинга, собственных колебаний в заливах и бухтах, прибойных биений и разрывных течений, оказывающих существенное влияние на размывы берегов и формирование прибрежного рельефа. Исследование этих процессов, выявление физических механизмов их формирования, описание и прогноз, учет их возможного взаимодействия, расчет динамических нагрузок и оценка вероятности катастрофических явлений — это задача исключительной важности.

Развитие нефтегазового комплекса на шельфе о. Сахалин явилось мощным фактором роста промышленного потенциала области в последние годы, отодвинув на второй план традиционные сектора экономики. Соответственно, вопросам, связанным с освоением морских месторождений углеводородного сырья, уделяется большое внимание. Для безопасного проектирования промышленных объектов в прибрежной зоне необходимы расчеты экстремальных нагрузок, связанных с морскими опасными явлениями, а также возможным сочетанием нескольких неблагоприятных факторов. Для дальневосточных берегов России основная опасность традиционно связывается с катастрофическими волнами цунами. Об их колоссальной разрушительной силе напомнило унесшее более 220 тысяч человеческих жизней цунами 26 декабря 2004 г. в Индийском океане. Для северо-восточного шельфа о. Сахалин, помимо цунами, грозную опасность представляют штормовые нагоны, а также такой фактор, как ледовые нагрузки.

Начало изучения особенностей динамических процессов на шельфе было положено В. Манком [Münk, 1949; Münk et al., 1956, 1962, 1964]. В России аналогичные исследования, инициаторами которых были С. Л. Соловьев и С. С. Лаппо, успешно развивалось в Институте морской геологии и геофизики ДВО РАН. Результаты анализа данных прибрежных экспериментов, а также двух специализированных советско-американских экспедиций по изучению длинных волн в диапазоне периодов цунами в открытом океане и на шельфе были обобщены в монографиях [Ефимов и др., 1985; Рабинович, 1993], а также в диссертационной работе [Рабинович, 1998]. Необходимо также отметить ряд обобщающих работ, сфокусированных на отдельных явлениях - цунами [Пелиновский, 1982; Куликов, 2005; Левин, Носов, 2005], приливах [Некрасов, 1975, 1990], сгонно-на-гонных колебаниях [Герман, Левиков, 1988].

В работах [Ефимов и др., 1985; Рабинович, 1993, 1998] основное внимание уделялось цунами и в целом особенностям динамики длинных волн на шельфе в сравнительно высокочастотном диапазоне—шельфовый резонанс, краевые волны и их свойства, собственные колебания в заливах и

бухтах. Этим вопросам уделено значительное внимание и в настоящей работе. Помимо этого, возникли новые задачи, связанные с использованием для оперативного прогноза цунами данных, поступающих в реальном времени с удаленных регистраторов, установленных в Холмске. Северо-Ку-рильске и Усть-Камчатске.

В силу специфики основной задачи, связанной с изучением динамических процессов на шельфе Сахалина, в данной работе больше внимания уделено существенно более низкочастотным явлениям — приливам, сгон-но-нагонным колебаниям и сезонным вариациям. Значительно изменился и характер экспериментальных данных — если раньше это были преимущественно материалы измерений придонного гидростатического давления (уровня моря), то теперь на передний план вышли инструментальные измерения морских течений. Особого внимания заслуживают измерения скорости и направления дрейфа льда, которые производились в конце 1980-х — начале 1990-х годов при помощи береговых радиолокационных станций. В последние годы одним из важнейших источников информации об океанологических процессах в различных акваториях является спутниковая альтиметрия. Основной целью ее использования в данной работе было изучение сезонной изменчивости циркуляции на шельфе Сахалина—существенного элемента прогнозирования распространения загрязнений при аварийных ситуациях в районе нефтепромысла. Такое изменение характера материалов наблюдений потребовало развития новых подходов для их анализа и интерпретации полученных результатов.

Именно эти обстоятельства определили предмет настоящей работы как комплексное изучение колебаний уровня моря и скоростей морских течений на шельфе в широком диапазоне периодов: от нескольких десятков секунд до нескольких месяцев, охватываюшее различные физические явления — инфрагравитационные волны, цунами, сейши в заливах и бухтах, приливы и приливные течения, сгонно-нагонные колебания и дрейфовые течения, сезонные вариации и сезонная изменчивость циркуляции.

Основной акцент в работе делается на исследовании волновых особенностей указанных явлений, а также их пространственной изменчивости, обусловленной вариациями прибрежного рельефа. В большинстве случаев океанский шельф достаточно близок к цилиндрическому, однако даже незначительные, на первый взгляд, вдольбереговые изменения могут быть причиной существенных различий в характере длинноволновых процессов.

Только точное понимание физических особенностей проявления опасных природных явлений позволяет надежно оценивать экстремальные и катастрофические воздействия на промышленные объекты и сооружения, расположенные на шельфе или в прибрежной зоне, что позволяет предпринять эффективные меры по повышению их безопасности. Важнейшим элементом берегозащитных мероприятий является оиенка риска иунами и штормовых нагонов для различных районов и оолгосрочный прогноз дан-

ных опасных явлений. Именно круг вопросов, связанных с этой проблематикой. занимает центральное место в данной работе, определяет ее актуальность и практическую значимость.

Целью исследования было: выявление физических механизмов проявления длинноволновых процессов на шельфе в широком диапазоне периодов (инфрагравитационные волны, цунами, приливы, сгонно-нагонные колебания, сезонные вариации), комплексное описание характера их пространственной изменчивости в зависимости от вариаций прибрежного рельефа. разработка надежных методов прогноза возможного воздействия на прибрежные объекты как отдельных факторов, так и их возможных сочетаний.

Для реализации данной цели были поставлены следующие конкретные задачи:

— изучить пространственную изменчивость проявления шельфового резонанса с учетом реальной топографии, а также степени захвата энергии цунами при источнике в пределах материкового склона;

— разработать методы расчета экстремальных колебаний уровня моря и скоростей течений, учитывающие волновую природу различных составляющих. их пространственную изменчивость, а также вероятность наложения нескольких неблагоприятных факторов;

— исследовать характер изменчивости спектра длинноволновых колебаний при различных погодных условиях и разработать адекватные модели. объясняющие механизмы генерации длинных волн на шельфе атмосферными процессами:

-разработать физически обоснованные модели, описывающие неизотропный отклик дрейфа льда на воздействие ветра в зависимости от расстояния от берега:

— разработать методы прямого расчета параметров приливных волн по данным спутниковой альтиметрии, позволяющие использовать их для исследования особенностей приливного режима в окраинных морях и зоне шельфа.

Используемые материалы. Работа основана на анализе обширного фактического материала измерений колебаний уровня, скоростей морских течений и дрейфа льда. Их источниками были:

— натурные эксперименты, проводившиеся лабораторией цунами ИМГиГ ДВО РАН в районе Южных Курильских островов, на юго-западном шельфе Камчатки и у побережья о. Сахалин.

— совместные с Центром цунами СахУГМС (Т. Н. Ивельская) работы по анализу передаваемых в режиме реального времени данных удаленных регистраторов (Холмск. Северо-Курильск, Усть-Камчатск);

— материалы наблюдений за уровнем моря, приземным атмосферным давлением и скоростью ветра на береговых гидрометеостациях на Сахалине и Курильских островах с целью исследования характеристик сгонно-нагонных колебаний:

— материалы измерений колебаний уровня моря, скорости течений и дрейфа льда, полученные на северо-восточном шельфе о. Сахалин Дальневосточной морской инженерно-геологической экспедиции (ДМИГЭ, в настоящее время — Экологическая компания Сахалина);

—данные инструментальных наблюдений за течениями на шельфе Сахалина, выполненных Сахалинским НИИ рыбного хозяйства и океанографии;

■ — материалы наблюдений за уровнем Охотского моря и прилегающих акваторий, полученных при помощи альтиметра спутника Торех/РоБе!с1оп (1993-2002 гг.), предоставляемые на сайтах РО.ОААС.

В планировании и организации экспериментов ИМГиГ и СахНИРО автор принимал непосредственное участие.

Научная новизна работы связана в первую очередь со следующими результатами:

— применительно к широкому кругу явлений (цунами, приливы и приливные течения, сгонно-нагонные колебания) выявлен физический механизм формирования пространственной изменчивости волнового поля на шельфе, обусловленный вдольбереговыми вариациями прибрежного рельефа;

— получены оценки энергетической значимости отдельных процессов, и разработаны методы оценки экстремальных колебаний уровня и скоростей морских течений, позволяющие учитывать вероятность наложения различных опасных факторов, с учетом их изменчивости в различных точках исследуемой акватории по отношению к стационарному пункту наблюдений;

— раскрыт механизм формирования шельфовых волн на частотах нулевой групповой скорости, образующих стоячие колебания, видимое движение фазы связано со сменами знака в паре стационарных вихревых структур;

— предложена модель, адекватно отражающая неизотропный характер отклика дрейфа льда и течений на воздействие ветра в зависимости от расстояния от берега;

— разработан оригинальный, обладающий высокой точностью метод расчета амплитуд и фаз приливных волн из рядов альтиметрических данных в точках подспутникового трека.

Практическая значимость работы. Большинство результатов данной работы ориентированы на решение задачи оценки риска, связанного с воздействием опасных морских явлений на промышленные объекты в прибрежной зоне. Детальные оценки высот волн цунами и штормовых нагонов для побережья Сахалина были сделаны по заказу администрации Сахалинской области. Аналогичные расчеты Курильских островов выполнялись в рамках «Программы развития Курильских островов...». Цунамирай-онирование побережья бухты Авачинская Губа проводилось по заказу администрации Камчатской области.

Метод композиции распределений различных составляющих использовался для расчета экстремальных колебаний уровня моря с учетом вероятности наложения цунами на прилив (отлив) или штормовой нагон (сгон) для районов планируемых водозаборных устройств Ногликской ГРЭС и АЭС в п. Синпхо, КНДР.

Расчеты экстремальных колебаний уровня моря и скоростей морских течений для морских нефтегазоносных площадей были выполнены в рамках предпроектных изысканий на морских месторождениях углеводородного сырья на северо-восточном шельфе о. Сахалин.

Оценки характеристик приливного дрейфа и матриц ветровых коэффициентов могут быть использованы с целью оперативного прогнозирования дрейфа заданного ледового объекта на определенный момент времени при ожидаемых скорости и направлении ветра в различных точках северо-восточного шельфа о. Сахалин.

Положения, выносимые на защиту. Обоснована принципиальная важность учета вдольбереговых вариаций прибрежного рельефа, изменчивости характеристик захваченных и излученных волн на шельфе, определяющих особенности динамических процессов на различных участках шельфа и оценки экстремальных колебаний уровня и скоростей течений.

Разработанный подход к оценке экстремальных колебаний уровня и скоростей течений, позволяющий учитывать вероятность наложения нескольких неблагоприятных факторов, принципиально важен для объектов повышенного риска, возможное повреждение которых может привести к тяжелым последствиям для экологических систем (АЭС, морские нефтяные промыслы и т. д.).

Обосновано и продемонстрировано на примере Охотского моря, что разработанный метод расчета параметров приливных волн на основе рядов альтиметрических данных открывает новые возможности для исследования пространственной изменчивости амплитуд и фаз приливных волн, а также мезомасштабных вихрей и сезонных вариаций циркуляции вод, в районах со сложным характером приливного режима (окраинные моря, области шельфа и материкового склона, проливы).

Метод модельного описания особенностей отклика дрейфа льда на шельфе и формирования прибрежных течений под воздействием ветра, адекватно отражающий существенные различия ветрового коэффициента и дрейфового угла в зависимости от направления ветра.

Обоснован для пунктов размещения регистраторов уровня сети Службы предупреждения о цунами трехэтапный метод изучения особенностей длинноволновой динамики, позволяющего наиболее эффективного использовать поступающую в реальном времени информацию о развитии волнового процесса.

Достоверность полученных результатов. Использованные в работе материалы натурных наблюдений колебаний уровня моря (при дистанционных и контактных измерениях), скоростей морских течений и дрейфа

льда отличались надежностью и высоким качеством. Точность измерений, синхронная регистрация длинноволновых процессов в нескольких точках шельфа, большая длительность записей позволили получить надежные оценки. Достоверность полученных результатов анализа экспериментальных материалов подтверждается аналитическими расчетами и результатами численного моделирования, сопоставлением с другими опубликованными результатами.

Структура работы. Работа состоит из введения, шести основных глав, заключения и списка литературы, который включает 215 источников. Работа изложена на 277 страницах текста, содержит 98 рисунков и 14 таблиц.

Апробация работы и научные публикации. Результаты работы неоднократно докладывались на семинарах и заседаниях секции ученого совета ИМГиГ ДВО РАН (1983-2005 гг.); конференции по межведомственному проекту «Волна» (Севастополь, 1984,1988); Всесоюзных совещаниях по цунами (Южно-Сахалинск, 1981; Новосибирск, 1982; Звенигород, 1983; Горький, 1984; Обнинск, 1985, 1988); совещании по природным катастрофам и стихийным бедствиям в Дальневосточном регионе (Южно-Сахалинск, 1990); международных симпозиумах по цунами (Новосибирск, 1989; Ханья, Греция, 1998, 2005; Москва, 2000, Петропавловск-Камчатский, 2004); Генеральных ассамблеях IUGG (Болдер, США, 1995; Бирмингем, Англия, 1999; Саппоро, Япония, 2005); международной конференции «Физические процессы на шельфе» (Светлогорск, 1996); международной конференции «Стихия, строительство, безопасность» (Владивосток, 1997); всероссийских научных конференциях «Физические проблемы экологии» (Москва, 1998—2000); международной конференции PACON (Москва, 1999); Всероссийском симпозиуме «Сейсмоакустика переходных зон» (Владивосток, 1999); международной научно-технической конференции «Современные методы и средства океанологических измерений» (Москва, 2000); международных совещаниях по Охотскому морю и проблеме льдов (Момбецу, Япония, 1996-2005); Международных конференциях PICES (Владивосток, 1995, 1999, 2005; Пусан, Корея, 1997; Немуро, Япония, 1998; Виктория, Канада, 2001; Хакодате, Япония, 2000; Циндао, Китай, 2002; Сеул, Корея, 2003; Гонолулу, США, 2004); международных конференциях ISOPE (Ста-вангер, Норвегия, 2001; Китакюсю, Япония, 2002; Тулон, Франция, 2004); международной конференции WESTPAC (Ханчжоу, Китай, 2004); международной конференции LAHR (Санкт-Петербург, 2004).

Основные-результаты представленных исследований опубликованы в 44 статьях, из них шесть лично, остальные—в соавторстве. Преимущественно коллективный характер исследований обусловлен их экспериментальной направленностью, получением и обработкой материалов инструментальных измерений — поэтому большая часть полученных результатов опубликована совместно с коллегами по работе. В большинстве работ научные идеи, анализ данных наблюдений и их физическая интерпретация с применением аналитических, эмпирических или численных моделей принадлежат автору.

Содержание работы. Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются цели и задачи исследования, приведены основные результаты.

В первой главе приводятся основные уравнения, в рамках которых традиционно исследуются характеристики длинных волн на шельфе. Рассмотрены решения для нескольких известных моделей, используемых в дальнейшем для интерпретации результатов анализа материалов экспериментальных измерений.

1. Цилиндрический шельф с линейным наклоном дна. Эта модель достаточно хорошо отражает свойства волновых движений, масштаб которых мал по сравнению с шириной шельфа. Применялась при анализе структуры спектра на периодах менее 10 минут, а также при исследовании образования инфрагравитационных волн в результате трансформации ветрового волнения в прибрежной зоне.

2. Шельф постоянной глубины (шельф-ступенька). Эта модель позволяет проанализировать влияние ширины и глубины шельфа на особенности проявления волн цунами (шельфовый резонанс, образование захваченных волн), применялась при теоретических исследованиях различных механизмов генерации длинных волн.

3. Шельф с экспоненциальным профилем глубины. Эта модель достаточно хорошо описывает реальный рельеф в районе Южных и Северных Курильских островов, Юго-Западной Камчатки и северо-восточного побережья о. Сахалин. Она использовалась для расчета характеристик краевых и шельфовых волн и сравнения с результатами анализа данных натурных экспериментов, проводившихся в указанных районах.

Вторая глава посвящена исследованию влияния особенностей прибрежного рельефа на формирование волн цунами и оценки цунамиопасно-сти прилегающих участков побережья — в первом параграфе дается общая характеристика данной проблемы, показана важность исследования шель-фового резонанса, эффекта захвата океанским шельфом энергии цунами, учета собственных колебаний в заливах и бухтах.

Во втором параграфе производится оценка захватывающих свойств ку-рило-камчатского шельфа в рамках лучевой теории. Для учета реальной топографии, близкой к цилиндрической, но имеющей некоторые отклонения от нее, производилась триангуляция исследуемого района. В каждой треугольной области глубина аппроксимировалась таким образом, чтобы функция была линейной, в этом случае траектория луча имела

особенно простой вид - дуга окружности.

Внутри каждого треугольника выбирался точечный изотропный источник. Лучи, пересекающие сразу или после отражения линию глубоководного желоба, считались ушедшими в открытый океан. Рассчитывался процент захваченных лучей. Полученное значение ставилось в соответствие данной точке. По характеристикам захвата Курило-Камчатский шельф делится на три части. Свойство захвата сильнее выражено в его южной и

северной части, слабее — в центральной. Наиболее сейсмоактивные зоны лежат в районах, где степень захвата колеблется в пределах от 0,3 до 0,7. Следовательно, эффект захвата энергии цунами, вызванных землетрясениями в пределах Курило-Камчатского материкового склона, не является малым. Показано также, что волны Шикотанского цунами (октябрь 1994 г.) в Северо-Курильске проявились прежде всего на частотах, отвечающих минимуму групповой скорости краевых волн.

В третьем параграфе исследуются особенности проявления шельфово-го резонанса. И. В. Файном [1984] было показано, что в районе Южных Курильских островов можно ожидать наибольшего усиления цунами (в шесть-семь раз) на периодах около 80 мин. Однако в спектрах исследовавшихся ранее цунами заметных колебаний с данными периодами не обнаруживалось. Это вполне объяснимо, поскольку данному периоду отвечает длина волны в открытом океане порядка 1000 км, а большинство источников цунами имеет существенно меньшие размеры. Для исследования данного эффекта были проанализированы мареограммы цунами, вызванного одним из сильнейших землетрясений в Тихом океане - Чилийским (май 1960 г.).

Вблизи источника, на станциях Чили, явно преобладали колебания с периодом 40—45 мин., и только на самой северной станции Арика проявились низкочастотные волны, игравшие заметную роль на побережье Эквадора, Калифорнии и островов в Тихом океане. Такое распределение энергии характерно для вытянутых вдоль берега очагов — низкочастотные волны распространяются в направлении его большой оси. Таким образом, низкочастотная составляющая в исходном сигнале присутствовала.

Чилийское цунами было зарегистрировано в Южно-Курильске и ряде станций тихоокеанского побережья Японии (рис. 1). На российской станции, а также в пунктах Ханасаки и особенно Хачинохе колебания с периодом около 80 мин. проявились очень мощно, причем на начальном отрезке записи, когда амплитуда достигала 3-5 м. Несколько южнее, в районе Ми-яко и Камаиси, основной пик в спектре смещен в сторону более высоких частот (период около 50 мин.), и амплитуда колебаний резко уменьшается. Это связано с тем, что в данном районе шельф более короткий и приглу-бый (аналогичный эффект наблюдается в районе Средних Курил). Далее на юг шельф несколько расширяется, и на станции Накаминато снова доминируют колебания с периодом 80 мин. Именно в тех районах, где в большей степени проявился шельфовый резонанс, наблюдались наибольшие разрушения, что указывает на важное значение учета особенностей топографии шельфа для оценки цунамиопасности побережья.

Низкочастотные волны цунами 1960 г. были зафиксированы и на побережье о. Сахалин (Корсаков, Катангли), и именно они были самыми высокими за всю историю наблюдений. Это указывает на более эффективное проникновение низкочастотных волн сквозь проливы Курильской гряды, и этот факт нужно учитывать при оценках риска цунами.

Рис. 1. Расположение уроеенных постов на побережье России и Японии: Южн о -Кур ильск (1), Ханасаки (3), Хачинохе (6), Мияко (7), Камаиси (8), Наками-нато (9) и Чоши (10), записи Чилийского цунами (май 1960 г.) и их спектры (в см2мин).

В четвертом параграфе рассматриваются вопросы влияния собственных колебаний в заливах и бухтах на характер проявления волн цунами. Рассматриваются два объекта — сравнительно небольшая Холмская бухта с относительно открытым входом и более обширная, с узкой горловиной, Авачинская Губа.

В порту г. Холмск осуществлялись пробные испытания системы по передаче данных о развитии волнового процесса в Службу предупреждения о волнах цунами в реальном времени по каналу электронной почты, в ходе

которых был разработан подход, примененный позднее к местам установки платформ сбора данных «Хандар» в Северо-Курильске и Усть-Камчат-ске. Он заключается в комплексном исследовании особенностей длинноволновых процессов в акватории, прилегающей к месту постановки прибора, и включает три основных этапа:

1) определение характеристик цунами, зарегистрированных в данном пункте в прошлом;

2) выявление характера зависимости спектра колебаний уровня от погодных условий;

3) численное моделирование распространения длинных волн в прилегающей акватории.

Были проанализированы записи пяти цунами — Камчатского (1952 г.), Чилийского (1960 г.), Ниигатского(1964 г.), Монеронского (1971 г.) и Акит-ского (1983 г.). На спектрах всех цунами, исключая Чилийское, выделялся хорошо выраженный пик с периодом около 8 мин. Необходимо отметить, что колебания, вызванные удаленными тихоокеанскими цунами, проявляются существенно в более низкочастотной области спектра, чем япономорские.

Пик с периодом около 8 мин. присутствовал в спектрах колебаний уровня как в спокойную погоду, так и при прохождении циклонов, при этом энергия в штормовых ситуациях возрастала примерно на порядок. Численное моделирование распространения длинных волн в Холмской бухте показало, что данный период отвечает одноузловой продольной сейше водоема, пучности которой расположены вблизи входа и в ее удаленной части, где установлен мареограф. Одноузловая поперечная сейша имеет период около 2,5 мин., но она не проявляется в районе постановки регистратора и поэтому отсутствовала в записях цунами. Тем не менее, ее важно учитывать при оценке цунамиопасности отдельных участков акватории порта, где ее вклад может быть существенным.

Аналогичным образом были получены оценки цунамиопасности побережья бухты Авачинская Губа. Особенностью ее собственных колебаний является наличие нулевой моды с периодом около 4,8 ч., с которой могут быть связаны усиление штормовых нагонов и значительные течения в горловине бухты.

В пятом параграфе предложен метод детального цунамирайонирования побережья, основанный на сочетании численного моделирования и анализа сведений о характеристиках цунами, зарегистрированных на стационарном пункте наблюдений за уровнем моря. По имеющемуся ряду наблюдений за высотами волн цунами можно определить параметры функции распределения для опорной точки хд. Д ля других пунктов на данном побережье х. функцию повторяемости высот цунами будем представлять в виде:

где 1Ут — передаточный коэффициент от опорной точки х0 к точкам хр описывающий вдольбереговую изменчивость высот цунами под влиянием изме-

нений рельефа дна и береговой черты, характерную для т-ой сейсмоактивной зоны. Передаточные коэффициенты в формуле (1) оценивались с использованием численного моделирования распространения волн цунами от различных очаговых зон с учетом реальной топографии исследуемого района. Основная идея метода связана с тем, что относительные высоты цунами определяются обычно существенно точнее, чем абсолютные, которые зависят от сложно определяемых параметров начального возмущения в очаге. Метод продемонстрирован на примере залива Ани-ва и применялся также для всего побережья о. Сахалин и Южных Курил, района строительства АЭС в п. Синпхо (КНДР) и других ответственных объектов.

В третьей главе рассматриваются вопросы генерации длинных волн на шельфе атмосферными процессами. Основное внимание уделено диапазону периодов цунами в связи с важностью задачи его выделения на фоне .естественного длинноволнового шума. Известно, что в данном диапазоне скорости атмосферных и океанских волн значительно отличаются, поэтому прямой (резонансный) механизм генерации маловероятен, что подтверждается низкой когерентностью между колебаниями уровня моря и мик-рофлуктуациями атмосферного давления по экспериментальным исследованиям на Южных Курильских островах и Юго-Западной Камчатке.

Один из непрямых механизмов передачи энергии атмосферных колебаний к океану связан с усилением на шельфе отраженных от берега вынужденных волн. Проанализирован случай нормального падения на шельф постоянной глубины А и ширины Ь волны вида е'°>(х1и-о, где Ц = со/к -скорость вынужденной волны. Амплитуда волны, отраженной в открытый океан, имеет вид:

Влияние топографии проявляется в том, что наблюдаются максимумы усиления на частотах, соответствующих четвертьволновому шельфовому резонансу.

Важность данного механизма подтверждается на примере эксперимента на юго-западном шельфе п-ова Камчатка, в котором, помимо двух датчиков придонного гидростатического давления, расположенных на разном удалении от берега (вибротрон — на 900 м и кварцевый — на 1700 м), использовался высокочувствительный микробарограф. Так, 28—30 сентября

(2)

где с2 с2 = 5 = (1-и2 /с2)/(1-и2/с?).

1987 г. спектр колебаний атмосферного давления в диапазоне периодов от 5 мин. до 2 ч. возрос примерно на порядок. Аналогично увеличился уровень спектра длинных волн по измерениям на обеих станциях (сильнее на более мелководной), причем на частотах около 2 и 4 цикл/ч., близких к частотам шельфового резонанса, отмечено увеличение интенсивности отклика (рис. 2). Когерентность между атмосферным давлением и уровнем оставалась низкой, что указывает на непрямой механизм генерации, хорошо согласующийся с предложенной выше теоретической моделью.

Спектр, смгч

Другой механизм генерации волн на шельфе связан с рассеянием вынужденной волны (например, метеоприлива) на неоднородностях линии берега. Коэффициент возбуждения захваченных краевых волн в рамках модели шельфа-ступеньки определяется в этом случае выражением:

, ч к^Н + к)

.2 _ т 2 0>

где /Ч ~ 1 ' 2 " ] '3 — соответствующий корень дис-

персионного уравнения, причем положительный корень к>0 определяет краевую волну, фазовая скорость которой совпадает по направлению с движением циклона, а отрицательный корень к<-О определяет рассеяние «назад». Максимальный поток энергии в данную моду наблюдается на частотах, соответствующих максимумам в спектре неоднородностей, или на частотах, отвечающих минимуму групповой скорости (частота Эйри) крае-

вых волн. Причем на более мелководном и протяженном шельфе максимум эффективности на этих частотах выражен в большей степени. Очевидно, что и при иных нерезонансных воздействиях, связанных с атмосферными возмущениями (шквалы, грозы и т. д.) можно ожидать эффективной генерации краевых волн прежде всего на этих частотах.

Этот вывод подтверждается примерами аномальных колебаний, зарегистрированных одновременно на нескольких датчиках на шельфе Юго-Западной Камчатки, а также о. Шикотан. Запись, содержавшая аномальные колебания, имеющие структуру, сходную с обычным цунами (резкое вступление, интенсивные вариации уровня в течение некоторого времени и затем достаточно быстрое затухание), представлена на рисунке 3. Отсутствие землетрясений в период наблюдений дает основание отнести их к флуктуациям, обусловленным воздействием атмосферных возмущений (метеоцунами).

Рис. 3. Аномальные колебания типа метеоцунами на юго-западном шельфе п-ова Камчатка, зарегистрированные 9 октября 1987 г.

Структура спектра на обеих станциях имеет идентичный характер, что вместе с нулевым сдвигом фаз указывает на движущиеся вдоль берега краевые волны. Причем основные максимумы отмечены на периодах около 36 и 1 б мин., что хорошо согласуется с оценками частот Эйри для первой и второй мод захваченных волн. В обычной ситуации спектры колебаний на станциях существенно различались, что связано с преобладанием стоячих колебаний, обусловленных излученными волнами.

На шельфе о. Шикотан метеоцунами также проявилось на периодах, отвечающих минимумам групповой скорости первых трех мод краевых волн (около 50,25 и 12 мин.). Важное различие рассмотренных механизмов состоит в том, что в первом случае формируются преимущественно излученные, а во втором — захваченные волны.

Еще один механизм генерации длинных волн в высокочастотной части диапазона цунами связан с трансформацией ветровых волн в прибрежной зоне и образованием инфрагравитационных длинных волн. Для его исследования был проведен эксперимент у м. Острый на юго-восточном

побережье о. Сахалин. Два донных датчика придонного гидростатического давления устанавливались на различном расстоянии от берега (300 и 400 м в одном и 100 и 200 м в другом эксперименте). Для выделения групповой структуры волнения применялось преобразование Гильберта. В спектрах огибающих волнового процесса выделялось два максимума с периодами 50 и 200 с (рис. 4). Более низкочастотные волны распространялись в сторону берега и имели фазовую скорость около 7 м/с, что соответствует скорости длинных волн при глубине моря в районе постановки 5-6 м. Такие волны ответственны за явление так называемого волнового нагона, увеличивая высоту подъема уровня на подветренных участках побережья.

Периоду 50 с, напротив, отвечал нулевой сдвиг фаз, что указывает на формирование движущихся вдоль берега краевых волн (аналогичный сдвиг был характерен и для исходных рядов). В рамках модели с линейным профилем глубины получены оценки пространственной структуры колебаний, представляющие собой своеобразные ячейки, на границах между которыми формируются разрывные течения. С инфрагравитационными краевыми волнами традиционно связывают размывы берегов, формирование ритмических форм рельефа (фестоны, серповидные бары) и другие важные процессы прибрежной литодинамики.

В пятом параграфе рассмотрена генерация движущимся циклоном другого типа захваченных волн - субинерционных шельфовых волн градиент-но-вихревой природы. Показано, что резонансное возбуждение этих волн на шельфе Сахалина и Курильской гряды маловероятно при характерных направлениях движения циклонов. Поэтому основное внимание уделено нерезонансному механизму, связанному с взаимодействием метеоприлива с береговой границей. Эффективность возбуждения исследовалась на модели с экспоненциальным профилем глубины, для каждой моды она характеризуется коэффициентом возбуждения:

2« +р^.)соУ,

^^жр^К+Р^Г Р^2^' (4)

где а — показатель экспоненты,/- параметр Кориолиса, р^а/2+Ку, т*=-а/к1о>-№—а}14, к =(f2/gH+k2)"2, с^- групповая скорость. Аналогично краевым волнам, максимальные значения коэффициента возбуждения шельфовых волн отвечают частотам, на которых с1 обращается в ноль. Этот теоретический вывод подтверждается анализом колебаний уровня в Севе-ро-Курильске—при прохождении глубоких циклонов в течение нескольких суток отмечались аномальные колебания на периодах, отвечающих нулевой групповой скорости первых трех захваченных мод.

Е-

а

200 50

Период» с

Период, с

Рис. 4. Спектральные и взаимоспектральные характеристики ветрового волнения (слет) и его огибающей (справа) в районе м. Острый. Датчики - на расстоянии 100 и 200 м от берега

Четвертая глава посвящена исследованию пространственной изменчивости характера и величины приливов в районе морских месторождений нефти и газа на шельфе о. Сахалин. В первом параграфе приведены результаты анализа большого объема измерений, производившихся ДМИГЭ на береговых постах и морских станциях. Выявлен характер пространственной изменчивости гармонических постоянных суточных волн О, и К,, заключающийся а.резком увеличении амплитуд на участке от м. Елизаветы до зал. Чайво и затем более плавном убывании в южном направлении; вариации фазы представляют ломаную линию. Такая картина обусловлена влиянием суточных шельфовых волн, что в большей степени проявляется в высоких скоростях приливных течений.

Амплитуда главной полусуточной волны М2 плавно убывает от северной оконечности острова в южном направлении, значительные изменения фазы, обусловленные наличием амфидромии у восточного берега о. Сахалин, проявляются южнее расположения основных нефтегазоносных площадей.

Во втором параграфе предложен оригинальный метод расчета гармонических постоянных приливных волн непосредственно на основе рядов спутниковых альтиметрических данных. Его необходимость связана с тем, что для областей шельфа — материкового склона и большинства окраинных морей приливные поправки, рекомендуемые моделью Global Ocean Tide, недостаточно точны, что ограничивает применение этот вида информации. Реализована модификация метода наименьших квадратов [Godin, 1972] для случая, когда данные регистрируются с низкой частотой или нерегулярно (имеются пропуски из-за влияния ледяного покрова).

Приливной уровень в некоторой точке моря в заданный момент времени t можно представить в виде комбинации набора из ¿-гармоник (приливных волн):

(5)

где S — средний уровень, fp) — амплитудный множитель, Up) — фазовая поправка, оба параметра для каждой волны определяются астрономическими условиями на момент проведения измерений, ю,—частота волны, Н. и gj — гармонические постоянные амплитуды и фазы, Дтя каждого отсчета tk можно заранее определить/рк) и Uftk). Пользуясь разложением косинуса по формуле разности углов и вводя Aj(k)=f.(tli)cos(aii-(Дг)), Вр)=/рк) sin(u>i—U(tp), а также новые переменные, подлежащие определению Y=Hjcosgj, Z-Hsing*, получаем:

X{tk)=S+lЩЩЩЩ. (6)

Алгоритм Холецкого применялся для обеспечения более высокой устойчивости при решении системы линейных уравнений, поскольку многие пары приливных волн имеют близкие частоты и система плохо обусловлена. Данный подход позволяет определять амплитуды и фазы 60 приливных

волн по ряду данных спутника Торех/Розе1с1оп (ТР) за 1993-2002 гг. при отсутствии пропусков. Здесь 5 — еще одна переменная, подлежащая определению. Это тоже существенный момент, так как вследствие нерегулярного характера измерений возможны искажения среднего уровня за счет приливов — для северной части Охотского моря они достигают 4 см.

Величина среднеквадратической амплитуды непериодических колебаний, изменявшаяся в различных точках от 4 до 16 см (что соответствует оценкам для сгонно-нагонных явлений по береговым станциям), подтверждает высокое качество оценки параметров приливных волн. Пространственное распределение амплитуд и фаз приливных волн хорошо согласуется с известными картами, построенными полуэмпирическими методами и на основе численного моделирования. В частности, для волны М2 получены все известные амфидромии, включая упомянутую выше у восточного побережья о. Сахалин, не выделяющуюся некоторыми численными моделями [Ко\уаНк, Ро1уакоу, 1998] (рис. 5). •

Для суточных волн К, и О, выявлены характерное для амфидромии уменьшение амплитуд и значительные сдвиги фаз вдоль трека, пересекающего пролив Лаперуза. Значительные различия приливного уровня являются причиной аномально больших скоростей суточных течений в узкой части пролива (для каждой из волн амплитуда скорости составляет около 2 узлов).

Пятая глава посвящена анализу материалов наблюдений за дрейфом льда, полученных ДМИГЭ в результате наблюдений на трех береговых радиолокационных станциях (РЛС) — м. Левенштерна, Одопту и Комрво (рис. 6). Рядом с РЛС были установлены измерители скорости ветра, что позволило исследовать характер отклика дрейфа на воздействие ветра.

Дрейф льда является одной из важнейших характеристик, которые необходимо учитывать при безопасном проектировании объектов нефтегазового комплекса на северо-восточном шельфе о. Сахалин — ледяные поля могут иметь значительные размеры и массу, нередко движутся с большой скоростью и могут создавать большие нагрузки на буровые платформы и иные сооружения. Основными факторами, обуславливающими высокие скорости дрейфа, являются приливные течения и ветер. Скорости приливного дрейфа отличаются необычайно сильной пространственной изменчивостью — на северных станциях м. Левенштерна и Одопту они могут превышать 1 м/с, в то время как на .РЛС Комрво они на порядок меньше. Высокие скорости суточных приливных течений обусловлены влиянием захваченных шельфовых волн [Рабинович, Жуков, 1984]. Для описания пространственной структуры суточных приливных течений были привлечены материалы инструментальных измерений течений в поверхностном слое, полученные на 32-х станциях в различных точках акватории. Это позволило построить карты распределения амплитуд и фаз основных приливных волн (см. рис. ба-б).

Рис. 5. Пространственное распределение амплитуд (а, см) и фаз (б, главной полусуточной волны М, в Охотском море, рассчитанных по данным спутниковой альтиметрии

Рис. 6. Пространственное распределение гармонических постоянных меридиональной составляющей амплитуды скорости (а, см/с) и фазы (б, суточной волны К/ на северо-восточном шельфе о. Сахалин по наблюдениям за дрейфом льда и морскими течениями. Распределение солености по результатам океанологической съемки, выполненной в августе 1990 г. на одной фазе прилива (в, %о)

Большие скорости течения наблюдаются в узкой прибрежной полосе от м. Елизаветы на севере острова до зал. Набиль. С увеличением глубины, а также на участке между зал. Набиль и Лунский, происходит их резкое уменьшение. Если убывание продольной составляющей по мере удаления от берега является известным свойством шельфовых волн, то такое изменение скорости в районе РЛС Комрво менее ясно. Чтобы определить его причину, были оцифрованы профили глубины по 15 поперечным разрезам (рис. 7), и по ним рассчитаны дисперсионные кривые шельфовых волн. Выявлено, что в северной части северо-восточного шельфа дисперсионные кривые первой моды шельфовых волн пересекают частоты суточных волн 0( и К( (вблизи максимальной частоты, где групповая скорость обращается в ноль), а в южной, где шельф более приглубый и не имеет выраженной кромки, не достигают суточного диапазона.

Как видно из рисунка 6 б, на северном участке изменение фазы составляет около 360°, то есть укладывается практически ровно длина суточных шельфовых волн. Южнее условия их существования не выполняются, та-

ким образом, возникает эффект своеобразных стоячих колебаний, с узловой линией в районе РЛС Комрво. В результате дифракции крупномасштабных приливных волн на северной оконечности острова формируется шельфовая волна, представляющая собой пару квазистационарных вихрей, видимое распространение фазы связано со сменой знака в них во время приливного цикла. Выявленные особенности раскрывают физический смысл эффекта нулевой групповой скорости шельфовых волн — как отмечалось в §3.5, именно на этих частотах они генерируются при прохождении циклонов или иных атмосферных возмущений.

Рис. 7. Батиметрическая карта северо-восточного шельфа о. Сахалин. Показано положение 15 разрезов, для которых рассчитывались дисперсионные кривые шельфовых волн (а) по оцифрованным профилям глубины (б)

Необходимо отметить еще одну важную особенность — в точках на расстоянии половины длины волны (около 150 км) приливное течение ориентировано в противоположные стороны. В результате формируются локальные зоны дивергенции и конвергенции приливного происхождения, вызывающие явления приливного апвеллинга и даунвеллинга (см. рис. 6в), что проявилось по результатам океанологической съемки, выполненной в августе 1990 г. специально на одной фазе прилива (приливное течение показано стрелками).

В третьем параграфе рассматривается характер взаимосвязи между ветром и непериодической составляющей дрейфа льда. Известно, что в открытом океане характер отклика ледяного покрова на воздействие ветра хорошо описывается теорией Нансена-Экмана, однако в области шельфа из-за влияния береговой границы, он не может носить изотропный харак-

тер. Для изучения особенностей ветрового дрейфа в прибрежной зоне была применена регрессионная модель в матричной форме:

{и, v)=A(wu, и>„)Че„, <?„), А=

\аг\

12

ггг)

(7)

где (и, V) — ряд измеренных векторовдрейфа, заданный набором значений проекций на параллель и на меридиан, (м^, и^) — соответственно синхронный ему ряд векторов ветра, (еи, еу) — остаточные вариации дрейфа, которые не описываются данной моделью. Ее применение дало очень хорошие результаты — доля объясненной дисперсии составляла 70-80%, матрицы, рассчитанные по данным разных лет, были близкими на каждой РЛС (но различались на разных станциях - таблица). Для физической интерпретации полученных результатов использовались эллипсы отклика, отвечающие ветру силой 1 м/с всех возможных направлений (рис. 8). Большая полуось характеризует максимальные значения скорости дрейфа, соответствующие направления ветра можно назвать «эффективными». Эти направления определяются через коэффициенты матрицы следующим выражением:

<Р,

2(апап

+ а,,а.

г)

+ а„ -я,

— а.

г

12 у

+ (*)

(8)

«неэффективные» ортогональны им. Эллипсы отклика имеют приблизительно вдольбереговую ориентацию, максимальные значения ветровых коэффициентов для РЛС Одопту составляют около 4%, для Комрво — около 6% (при типичных величинах для открытого моря — 2—3%). Значения для неэффективных направлений для обеих станций были около 1 %.

Таблица

Матрицы регрессии, их собственные числа (X) и доля объясненной дисперсии для вдольберешвой составляющей дрейфа (Р, %), рассчитанные по наблюдениям 1992 и 1993 гг. на РЛС Одопту и Комрво

Станция Год а„ ап а2, а2> \ Р '

Одопту 1992 1,14 -0,36 -2,16 3,31 3,62 0,83 69

Одопту 1993 0,95 -0,15 -2,75 2,58 2,8 0,73 76

Комрво 1992 2,27 -0,67 "^1,32 4,84 5,69 1,42 79

Комрво 1993 1,40 -0,64 -4,45 3,91 4,76 0,55 70

Рис. 8. Эллипсы ветрового отклика, рассчитанные для РЛСКомрво (а — 1992 г., б - 1993 г.) и Одопту (в — 1992 г., г — 1993 г.). Кружками отмечено положение конца вектора скорости дрейфа, соответствующего северному, южному, восточному и западному ветрам

Для выяснения физической природы такого существенного различия максимальных значений отклика применялось численное моделирование дрейфовых течений. Выяснилось, что особенности прибрежного рельефа (более приглубый шельф с невыраженной кромкой), которые явились причиной резкого уменьшения приливных течений в районе РЛС Комрво, в то же время способствуют более эффективному отклику на воздействие ветра. Таким образом, даже незначительные вариации прибрежного рельефа вызывают существенные изменения характеристик длинноволновых процессов на шельфе и, соответственно, сказываются на расчетных величинах экстремального воздействия на объекты нефтегазового комплекса.

Еще одно существенное отличие ветрового дрейфа на шельфе, по сравнению с открытым океаном, связано со значительными вариациями дрейфового угла. Рассчитанные матрицы имеют собственные числа (см. табл.), следовательно, существуют направления, для которых направление ветра и дрейфа льда совпадают. Эти направления делят возможные направ-

ления ветра на четыре сектора, для двух из них дрейфовый угол имеет отклонение по часовой стрелке, как и в открытом море. Для других секторов отклонение дрейфа от направления ветра происходит против часовой стрелки.

Изменения концентрации льда оказывают существенное влияние на характеристики приливного и ветрового дрейфа. При ее увеличении эллипсы (как приливные, так и ветрового отклика) сжимаются и движения льда становятся почти реверсивными, при уменьшении, в особенности при разрушении ледяного покрова в мае, эллипсы менее сжатые.

Рассчитанные гармонические постоянные приливного дрейфа и матрицы ветровых коэффициентов позволяют прогнозировать движение ледовых объектов в оперативном режиме, а также оценивать экстремальные ледовые нагрузки на буровые платформы и иные конструкции в районе нефтепромысла.

. Шестая глава посвящена расчету экстремальных, колебаний уровня моря и скоростей течений методом композиции распределений. В первом параграфе на основе многолетних рядов колебаний уровня моря для различных станций рассчитаны статистические характеристики сгонно-нагон-ных явлений, изучен характер их сезонной неравномерности (минимум интенсивности летом и увеличение в осенне-зимний период) и возможные высоты штормовых нагонов и сгонов редкой повторяемости. Для характеристики частоты штормовых нагонов с различными пороговыми значениями предложена вероятностная модель с распределением Пуассона. Показано, что для большинства станций наблюдается хорошее согласие между эмпирическим и теоретическим распределениями по критерию х2, начиная с порога 40 см (для некоторых - с 50 см).

Во втором параграфе предложен метод построения карт интенсивности штормовых нагонов редкой повторяемости, аналогичный расчету цу-намиопасности побережья (§2.5), основанный на определении передаточных коэффициентов от опорной станции к различным пунктам на побережье. Построены соответствующие карты для побережья о. Сахалин.

Во втором разделе рассматриваются различные аспекты метода композиции распределений, в частности его модификация для определения экстремальных колебаний уровня для пунктов, где имеются только короткие ряды наблюдений. Для определения гармонических постоянных прилива и расчета распределения приливных колебаний путем предвы-числения достаточно месячной серии. Непериодические колебания в заданной точке сравниваются с пунктом стационарных наблюдений, для северо-восточного шельфа это мареограф в зал. Набиль. В отличие от приливной компоненты, для которой характерна значительная пространственная изменчивость, непериодические вариации практически идентичны во всем районе. Это позволило получить оценки экстремальных колебаний для различных морских месторождений нефти и газа с использованием многолетнего ряда.

Н,

см 250

200

150

100

период повторяемости, лет 10 25 50 100 200

Рис. 9. Распределение суммарных уровней по схеме нагон+прилив (1), распределение высот волн цунами (2), а также общая оценка риска наводнений в порту г. Корсаков с учетом трех составляющих (3); у — приведенная переменная

Для порта г. Корсаков проанализированы две ситуации — умеренного нагона 22 сентября 1986 г., пришедшегося на полную воду прилива, и аномального нагона 10-11 ноября 1990 г., попавшего на момент смены отлива на прилив. Показана принципиальная важность учета вероятности наложения сильного нагона на полную воду прилива. Также рассмотрены особенности расчета экстремальных высот уровня с учетом вероятности наложения цунами на приливоотливные и сгон-но-нагонные колебания (рис. 9). При небольших периодах повторяемости цунами, как достаточно редкое событие, не оказывает существенного влияния на суммарную оценку. Для больших периодов повторяемости ситуация противоположная, и уже приливные и метеорологические вариации уровня дают сравнительно небольшую поправку к расчетным значениям высоты волн цунами. Существует при этом диапа-

зон, составляющий для Корсакова 10-100 лет, в котором учет всех составляющих существенен. Подобные оценки важны в тех случаях, когда высоты цунами сопоставимы с другими видами вариаций уровня и когда риск негативного воздействия на экосистему акватории в случае повреждения объекта достаточно велик (атомные электростанции, буровые установки, морские нефтепроводы и т. д.).

Проанализированы сезонные вариации уровня, отличительной чертой которых на шельфе о. Сахалин и других береговых станций Охотского моря является наличие хорошо выраженного максимума в зимнее время. В большинстве районов океана повышение уровня связано с уменьшением плотности в результате прогрева вод, и максимум наблюдается в теплый период года. Для выяснения пространственной структуры сезонных колебаний были проанализированы очищенные от приливов ряды ТР-альтиметрических данных (1993—2002 гг.), которые усреднялись помесячно. Рассчитанные аномалии уровенной поверхности для различных сезонов года представлены на рисунке 10, сезонная изменчивость поверхностной циркуляции рассчитывалась в геострофическом приближении.

а

135"_НО"_145"_150'_ 155*_160'

шш: арлгА !■._ - .лата^ьс .л

-10 -9 В -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 О 1 2 3 4 5 6 7 в 9 10 11 12 13 14 15

Я—ШЩЯЯЩЩ

-10 -9 в -7 -в -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 в 7 в 9 10 11 12 13 14 15

Рис. 10. Пространственное распределение аномалии уровенной поверхности Охотского моря зимой (а — январь) и осенью (б — ноябрь)

Наиболее интересные распределения уровня на акватории Охотского моря отмечены в зимний период (см. рис. 10а). Так, в декабре (это самый обеспеченный наблюдениями зимний месяц вследствие слабого развития ледяного покрова) в центральной части исследуемого бассейна формируется обширная область с низкими значениями уровня, означающая мощную циклоническую циркуляцию. У восточного побережья Сахалина наблюдаются значительные градиенты, в особенности у северной оконечности острова.

На шельфе Западной Камчатки наклоны уровня также достаточно выраженные, что указывает на высокую интенсивность потока в северном направлении. Значительные градиенты отмечены и на северном шельфе Охотского моря, что указывает на зимнюю интенсификацию Северо-Охот-ского течения. В январе наблюдается аналогичная картина.

В апреле уровень моря повсеместно понижается, выраженный минимум отмечен и на большинстве мареографных станций. В мае начинается некоторое повышение уровня моря у северных берегов Охотского моря, связанное с началом действия преобладающих в теплый период ветров южных румбов.

Летом в центральной части моря наблюдаются положительные аномалии, что указывает на антициклонический характер циркуляции, хотя величина наблюдаемых градиентов слишком незначительна.

Осенью (см. рис. 106) в северной части моря формируется область низких значений, обусловленная устойчивыми ветрами северных румбов. На основной части акватории моря горизонтальные течения незначительны — исключение составляет Восточно-Сахалинское течение, которое заметно активизируется.

Сезонные перестройки течения на шельфе о. Сахалин учитывались при расчете экстремальных скоростей течений редкой повторяемости. На морских нефтегазоносных площадях для навигационного сезона накоплен очень большой объем материалов инструментальных измерений течений (ДМИГЭ) — общая продолжительность для Пильтун-Астохского месторождения составила около 12 тыс. часов для каждого из слоев (поверхностного, промежуточного и придонного), для осеннего сезона — 7,5 тыс. часов. Это позволяет с высокой точностью оценить функцию распределения непериодических течений PJ.it, <р), где и — величина скорости, <р — направление. Аналогичное распределение для приливных течений Р{и, <р) получается на основе предвычислений, выполненных на 19-летний период. Распределение суммарных течений рассчитывается как свертка:

2л- ир

Рж<У*в)= ¡¿р\Р,Ь>-и,0-р)Рт{и,р)Ыи > (9)

о о

где интегрирование производится по всем направлениям и допустимым значениям величины скорости.

Данным методом для морских месторождений углеводородного сырья получены важные оценки, которые позволяют не только рассчитывать возможные нагрузки на объекты нефтегазового комплекса, но и прогнозировать распространение загрязнений, в том числе оценивать максимальную дальность их проникновения за определенный период времени в зависимости от сезона.

Основные результаты работы.

1. Показано, что в северной части северо-восточного шельфа о. Сахалин (на участке от м. Елизаветы до зал. Лунский) дисперсионные кривые шельфовых волн пересекают линии частот суточных волн К, и О,. Напротив, к югу от данного залива шельф более приглубый и не имеет выраженной кромки, максимальные частоты шельфовых волн не достигают суточного диапазона. Это означает, что суточные шельфовые волны могут существовать только в северной части, где вызывают скорости приливных течений более 1 м/с. Они образуют стоячие колебания из двух ячеек противоположных знаков, с узловой линией южнее зал. Лунский. Такая картина связана с близостью суточного диапазона к частоте нулевой групповой скорости первой моды в данном районе.

2. Обосновано применение матричной регрессионной модели для объяснения физических особенностей формирования ветровых течений и дрейфа льда на шельфе в зависимости от расстояния от берега. Показан неизотропный характер отклика при различных направлениях ветра (наличие «эффективных» и «неэффективных» направлений, отвечающих максимальному и минимальному отклику, собственных векторов, возможность противоположных отклонений дрейфового угла). Выявлено значительное различие (в 1,5 раза) увеличение ветровых коэффициентов на РЛС Комрво по сравнению с более северной станцией Одогпу, обусловленное более приглубым шельфом с менее выраженной кромкой (совместно с Е. А. Тихончук).

3. Разработан оригинальный метод определения гармонических постоянных приливных волн на основе альтиметрических рядов уровня в точках подспутниковых треков, учитывающий большую продолжительность, низкую частоту измерений и их нерегулярный характер. Высокая точность оценок позволила исследовать особенности пространственной структуры приливов в Охотском море, включая положение амфидромий (совместно с А. А. Романовым).

4. На основе данных альтиметра спутника Торех/Розе1с1оп (1993-2002 гг.) дана характеристика сезонной изменчивости уровня в Охотском море, главной особенностью которой является наличие в зимний период отрицательной аномалии в его центральной части и высоких значений уровня по периферии, а также значительная интенсификация циклонической циркуляции (совместно с А. А. Романовым и О. С. Седаевой).

5. На примере Чилийского цунами (май 1960 г.) показана определяющая роль шельфового резонанса с периодом около 80 минут в формировании значительных высот волн на побережье Южных Курильских островов и Японии. При этом на небольшом участке в районе г. Мияко и Камаиси

наблюдается резкое снижение интенсивности цунами, обусловленное уменьшением резонансного периода и коэффициента усиления (провал частотной характеристики) в результате сокращения ширины шельфа (совместно с Т. Н. Ивельской).

6. Разработана методика расчета высот цунами и штормовых нагонов редкой повторяемости, основанная на расчете методом численного моделирования передаточных коэффициентов от стационарного пункта наблюдений к различным точкам побережья. Преимущество методики связано с большей точностью определения относительных высот по сравнению с абсолютными за счет уменьшения влияния сложно определяемых параметров начального возмущения в очаге цунами (скорости ветра над открытым морем).

7. По результатам синхронных измерений длинных волн на юго-западном шельфе Камчатки и микрофлуктуаций атмосферного давления выявлено, что при существенном повышении спектра колебаний давления в диапазоне периодов цунами возрастает и уровень спектра д линных волн (при низкой когерентности), что указывает на нерезонансный механизм передачи энергии от атмосферы к океану. Предложено теоретическое объяснение данного явления, связанное с усилен ием на шельфе отраженных от берега вынужденных волн.

8. На основе опыта работы с регистраторами уровня Службы предупреждения о цунами для максимально эффективного использования информации о развитии волнового процесса разработан подход, направленный на изучение физических особенностей длинноволновых процессов в районе измерений, включающий три основных этапа:

а) расчет характеристик ролн цунами, наблюдавшихся в данном пункте в прошлом;

б) численное моделирование распространения длинных волн в защищаемом районе;

в) определение вариаций спектральных характеристик измеряемых колебаний при различных погодных условиях для надежного выделения цунами на фоне шума (совместно с Т. Н. Ивельской).

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Файн И. В., Шевченко Г. В., Куликов Е. А. Исследование лучевым методом эффекта захвата волн цунами Курильским шельфом // Океанология. - 1983. -Т. 23, вып. 1. - С. 23-26.

2. Куликов Е. А., Шевченко Г. В. Генерация длинных волн флуктуаци-ями атмосферного давления в полуограниченном океане // Нестационарные длинноволновые процессы на шельфе Курил, о-вов. — Владивосток, 1984.-С. 15-18.

3. Куликов Е. А., Шевченко Г. В. Возбуждение краевых волн при взаимодействии движущего метеоприлива со статистически неоднородной береговой границей // Теор. и эксперимент, исслед. длинноволновых процессов. - Владивосток, 1985. - С. 20-27.

4. Шевченко Г. В.. Файн А. В.. Рабинович А. Б., Мансуров Р. Н. Оценка экстремальных колебаний уровня моря в районе устья реки Тымь // Природ. катастрофы и стихийные бедствия в Дальневост. регионе. — Владивосток. 1990.-Т. 1.-С. 253-276.

5. Куликов Е. А.. Шевченко Г. В. Резонансное возбуждение шельфовых волн движущимся циклоном //Мор. гидрофиз. журн,— 1991.—№5, —С. 8-16.

6. Путов В. Ф.. Шевченко Г. В. Пространственно-временная изменчивость колебаний уровня моря и расчет экстремальных высот редкой повторяемости на северо-восточном шельфе острова Сахалин //Метеорология и гидрология, - 1991. -№ 10.-С. 94-101.

7. Kovalev P. D.. Rabinovich А. В.. Shevchenko G. V. Investigation of long waves in the Tsunami frequenc v band on the southwestern shelf of Kamchatka // Natural Hazards. - 1991. - Vol. 4. No. 263. -P. 141-159.

8. Rabinovich А. В.. Shevchenko G. V., Sokolova S. E. An estimation of extreme sea levels in the northern part of the Sea of Japan // La mer. — 1992. — Vol. 30.-P. 179-189.

9. Храмушин В. H.. Шевченко Г. В. Метод детального цунамирайони-рования на примере побережья Анивского залива // Океанология. — 1994. — Т. 34. №2.-С. 218-223.

10. Шевченко Г. В. О квазипериодической сезонной изменчивости гармонических постоянных приливов в северо-западной части Охотского моря // Метеорология и гидрология. — 1996. - № 8. - С. 90-99.

11. Шевченко Г. В. Вероятностные оценки риска морских наводнений в порту Корсакова // Цунами и сопутствующие явления. — Ю-Сах., 1997. -С. 91-105.

12. Шевченко Г. В. Штормовые нагоны на Курильских островах // Цунами и сопутствующие явления. — Ю-Сах., 1997. — С. 106-116.

13. Шевченко Г. В. Статистические характеристики штормовых нагонов в южной части о. Сахалин // Изв. РГО. - 1997. - Т. 129, № 3. - С. 94-107.

14. Поезжалова О. С.. Шевченко Г. В. Вариации среднего уровня Охотского моря // Цунами и сопутствующие явления. — Ю-Сах., 1997. —С. 131-144.

15. Шевченко Г. В. Об усилении низкочастотной компоненты цунами на шельфе Курильской гряды // Проявления конкретных цунами. Цунами 1993 и 1994 годов на побережье России.-Ю-Сах., 1997.-С. 145-154.

16. Ивельская Т. Н.. Шевченко Г. В. Спектральный анализ записей Ши-котанского цунами 5 октября 1994 года // Проявления конкретных цунами. Цунами 1993 и 1994 гг. на побережье России.-Ю-Сах., 1997.-С. 105-118.

17. Попудрибко К. К.. Путов В. Ф., Шевченко Г. В. Оценка характеристик морских течений на Пильтун-Астохской нефтегазоносной площади (северо-восточный шельф о. Сахалин) // Метеорология и гидрология,— 1998,-№4.-С. 82-97.

18. Путов В. Ф.. Шевченко Г. В. Особенности приливного режима на северо-восточном шельфе о. Сахалин // Гидромет. процессы на шельфе: оценка воздействия на мор. среду. — Владивосток, 1998 — С. 61-82

19. Кочергин И. Е., Рыбалко С. И., Путов В. Ф., Шевченко Г. В. Некоторые результаты обработки инструментальных наблюдений за течениями на Пильтун-Астохской и Аркутун-Дагинской площадях северо-восточного шельфа Сахалина //Гидромет. и экол. условия дальневост. морей: оценка воздействия на мор. среду. - Владивосток: Далытука, 1999. - С. 96-113.

20. Тамбовский В. С., Шевченко Г. В. Характеристика скорости дрейфа льда у северо-восточного побережья о. Сахалин под влиянием приливов и ветра // Гидромет. и экол. условия дальневост. морей: оценка воздействия на мор. среду. — Владивосток: Дальнаука, 1999. — С. 114-137.

21. Shevchenko G. V., Putov V. F. On wind and tide induced sea-ice drift on the northeastern shelf of Sakhalin Island (analysis of radar data) // Proceedings of the Second PICES Workshop on the Okhotsk Sea and Adjacent Areas. - Sidney, B.C., Canada, 1999.-P. 11-17.

22. Литвин E. H., Показеев К. В., Тупоршин В. Н., Шевченко Г. В. Метеоцунами на шельфе острова Шикотан // Мор. гидрофиз. журн. — 2000.— №1,-С. 38-49.

23. Ивельская Т. Н., Храмушин В. Н., Шевченко Г. В. Мониторинг морских опасных явлений в порту города Халмск // Динамические процессы на шельфе Сах. и Курил, о-вов. - Ю-Сах.: ИМГиГ ДВО РАН, 2001. - С. 146-159.

24. Като Э., Миськов О. А., Шевченко Г. В. Штормовые нагоны напобе-режье острова Сахалин в конце XX века // Динамические процессы на шельфе Сах. и Курил, о-вов.-Ю-Сах.: ИМГиГ ДВО РАН, 2001. -С. 160-176.

25. Тамбовский В. С., Путов В. Ф., Шевченко Г. В., Тихончук Е. А. Морфометрия и динамика льдов на акватории северо-восточного шельфа о. Сахалин // Охрана природы, мониторинг и обустройство сах. шельфа.— Ю-Сах.: Сах. книж. изд-во, 2001. - С. 123-142.

26. Ковалев П. Д., Шевченко Г. В., Ковалев Д. П. Исследование длинноволновых процессов в северо-западной части Охотского моря в диапазоне периодов цунами // Вестн. МАНЭБ. СПтб - Ю-Сах., 2001. - № 11. - С. 64-68.

27. Путов В. Ф., Тамбовский В. С., Шевченко Г. В. Характеристика дрейфа льда у северо-восточного побережья о-ва Сахалин под влиянием приливов // Тр. ААНИИ. - СПб. : Гидрометеоиздаг, 2001. -Т. 443. - С. 124—137.

28. Дущенко П. В., Ивельская Т. Н., Шевченко Г. В. Опыт использования телеметрических регистраторов уровня моря в службе предупреждения о волнах цунами // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. - 2003. - № 2. - С. 95-107.

29. Королев Ю. П., Шевченко Г. В. Особенности распространения волн цунами в районе Петропавловска-Камчатского // Вулканология и сейсмология. - 2003. - № 6. - С. 62-70.

30. Кайстренко В. М., Като Э., Кочергин И. Е., Шевченко Г. В. Нагоны, цунами, волнение // Атлас берегов Сахалина. — Владивосток : Дальпресс, 2002.-С. 16-17.

31. Шевченко Г. В., Романов А. А. Определение характеристик прилива в Охотском море по данным спутниковой альтиметрии // Исследование Земли из космоса. - 2004. - № 1. - С. 49-62.

32. Като Э., Любицкий Ю. В., Шевченко Г. В. Расчет экстремальных значений сгонно-нагонных колебаний уровня моря на юго-восточном побережье о. Сахалин // Колебания уровня в морях. — СПб.: Гидрометеоиз-дат, 2003. —С. 111-128.

33. Шевченко Г. В., Рыбалко С. И. Применение метода композиции распределений к расчету экстремальных скоростей течений (на примере северо-восточного шельфа о.Сахалин) // Гидрометеорология и экология Дальнего Востока. — Владивосток: Дальнаука, 2003. - С. 34-48.

34. Като Э., Любицкий Ю. В., Шевченко Г. В. Расчет высот штормовых нагонов редкой повторяемости для побережья залива Анива // Гидрометеорология и экология Дальнего Востока. - Владивосток : Дальнаука,

2003. - С. 49-57.

35. Rybalko S. I., Shevchenko G. V. Seasonal and spatial variability of sea currents on the Sakhalin northeastern shelf // J. Pacific Oceanography. - 2003. — Vol. 1, No. 2.-P. 168-178.

36. Tikhonchuk E., Shevchenko G. Features of the ice drift response to the wind Influence on the Northeastern Shelf of Sakhalin И Proceedings of the 17th International Symposium on Ice. - Saint-Petersburg, 2004. - Vol. 2. - P. 154-162.

37. Шевченко Г. В. Расчет экстремальных скоростей течений методом композиции распределений (на примере Пильтун-Астохского месторождения нефти северо-восточного шельфа о.Сахалин) // Метеорология и гидрология.-2004,-№ 1,-С. 53-73.

38. Романов А. А., Седаева О. С., Шевченко Г. В. Сезонные колебания уровня Охотского моря по данным береговых мареографных станций и спутниковой альтиметрии//Исслед. Земли из космоса. -2004.—№ 6. - С. 59-72.

39. Шевченко Г. В., Кантаков Г. А. Мониторинг состояния вод при разведочном бурении на Пильтун-Астохской площади в августе-сентябре 2000 г. // Вод. ресурсы. - 2004. - Т. 31. - № 2. - С. 247-256.

40. Шевченко Г. В., Частиков В. Н. Динамические процессы в заливе Анива (о. Сахалин) по результатам инструментальных измерений осенью 2000 г. И Метеорология и гидрология. - 2004. - № 5. - С. 63-75.

41. Romanov A. A., Sedaeva О. S., Shevchenko G. V. Seasonal and tidal variations of the sea level between Hokkaido and Sakhalin Islands based ob satellite altimetry and coastal tide gauge data // Pacific Oceanography. - 2004. Vol. 2, No. 1-2, pp. 117-125.

42. Shevchenko G., Rabinovich A., Thomson R. Sea-ice drift on the northeastern shelf of Sakhalin Island// Journal of Physical Oceanography. —

2004. - Vol. 34, No. 11. - P. 2470-2491.

43. Шевченко Г. В., Кантаков Г. А., Частиков В. Н. Анализ данных инструментальных измерений течений в проливе Лалеруза // Изв. ТИНРО. —

2005. - Т. 140. - С. 203-227.

44. Ивельская Т. Н., Шевченко Г. В. Усиление низкочастотной составляющей Чилийского цунами (май 1960 г.) в северо-западной части Тихого океана//Метеорология и гидрология.-2006, —№2.-С. 69-81.

Цитируемая литература

1. Ефимов В. В., Куликов Е. А., Рабинович А. Б.. Файн И. В. Волны в пограничных областях океана. - Л. : Гидрометеоиздат. 1985. - 280 с.

2. Герман В. X., Левиков С. П. Вероятностный анализ и моделирование колебаний уровня моря. - Л. : Гидрометеоиздат. 1988. -231 с.

3. Куликов Е. А. Изучение цунами: измерение, анализ, моделирование : Автореф^дис.... д-ра физ.-мат. наук. - М. : ИО РАН. 2005. - 36 с.

4. Левин Б. В., Носов М. А. Физика цунами. — М. : Янус-К. 2005. — 360 с.

5. Некрасов А. В. Приливные волны в окраинных морях. - Л. : Гидрометеоиздат, 1975. - 247 с.

6. Некрасов А. В. Энергетика океанских приливов. — Л. : Гидрометеоиздат, 1990.-288 с.

7. Пелиновский Е. Н. Нелинейная динамика волн цунами. — Горький : ИПФ АН СССР, 1982. -226 с.

8. Рабинович А. Б., Жуков А. Б. Приливные колебания на шельфе острова Сахалин // Океанология. — 1984. - Т. 24. № 2. - С. 238-244.

9. Рабинович А. Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. — Л. : Гидрометеоиздат. 1993. — 240 с.

10. Рабинович А. Б. Длинные волны в океане: захват, резонанс и морские природные катастрофы : Автореф. дне.... д-ра физ.-мат. наук. — М. : ИО РАН, 1998.-38 с.

11. Файн И. В. Частотные свойства Курильского шельфа // Генерация цунами и выход волн на берег. — М. : Радио и связь. 1984. — С. 80—83.

12. Godin G. The analysis of tides. — Toronto. Canada : Toronto press. 1972. -264 p.

13. Kowalik Z. and Polyakov I. Tides in the Sea of Okhotsk // J. Phvs. Oceanogr. - 1998, 28 (7). - P. 1389-1409.

14. Miller G. R., Münk W. H., Snodgrass F. E. Long-period waves over California's borderland. Part П. Tsunamis // J. Marine Research. - 1962. - Vol. 20. No. 1.-P. 31-41.

15. Münk W. H. Surf beats // Trans. Amer. Geophvs. Union. - 1949. -Vol. 30.-P. 849-854.

16. Münk W. H., Snodgrass F. E. and Carrier G. F. Edge waves on the continental shelf//Science. — 1956. — Vol. 123.-P. 127-132.

17. Münk W. H., Snodgrass F. E., Gilbert F. Lone waves on the continental shelf // J. Fluid Mech. - 1964. - Vol. 20. No. 4. - P. 529-544.

Подписано в печать 18.05.2006. Формат 60х84'/1б. Печать ризограф. Тираж 100 экз.

Отпечатано в Сахалинском научно-исследовательском институте рыбного хозяйства и океанографии г. Южно-Сахалинск, ул. Комсомольская, 196

Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Шевченко, Георгий Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ МОДЕЛЬНОГО ОПИСАНИЯ ДЛИННОВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЗОНЕ ШЕЛЬФА.

1.1 Основные уравнения.

1 2. Модель бесконечного откоса.

1 3. Шельф с постоянной глубиной (шельф-ступенька).

1.4. Шельф экспоненциальной формы.

1.5. Шельфовые волны на экспоненциальном шельфе.

1.6. Колебания в заливах и бухтах.

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ПРИБРЕЖНОЙ ТОПОГРАФИИ НА ХАРАКТЕР РАСПРОСТРАНЕНИЯ BOJIH ЦУНАМИ.

2 1. Особенности распространения волн цунами в пограничных областях океана.

2 2. Исследование эффекта захвата волн цунами Курильским шельфом.

2 3. Шельфовыи резонанс. Усиление низкочастотной компоненты удаленных цунами в северо-западной части Тихого океана.

2 4. Особенности проявления цунами в заливах и бухтах.

2.5. Метод детального цунамирайонирования побережья.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Динамические процессы на шельфе и прогноз морских опасных явлений"

Бурное развитие хозяйственной деятельности в прибрежных районах, освоение океанского шельфа и его минеральных ресурсов было характерным для последних десятилетий прошлою века Можно ожидать сохранения этой тенденции и в будущем, причем помимо рыболовства и рыбоперерабатывающей промышленности, а также морского транспорта все большее значение в мировой экономике приобретает развитие индустрии по добыче углеводородного сырья на морских месторождениях. Постоянно растущие цены на нефтепродукты и природный газ являются мощным стимулом, определяющим расширение хозяйственной деятельности на шельфе, а также постоянно растущий интерес к изучению океанологических особенностей прибрежных акваторий. Шельф - это специфическая область океана, 1де существуют особые виды динамических процессов, связанных с эффектами захвата волновой энергии, шельфового резонанса, явления прибрежного апвеллинга, собственных колебаний в заливах и бухтах, прибойных биений и разрывных течений, оказывающих существенное влияние на размывы берегов и формирование прибрежного рельефа. Исследование этих процессов, выявление физических механизмов их формирования, описание и прогноз, учет их возможного взаимодействия, расчет динамических нагрузок и оценка вероятности катастрофических явлений - это задачи исключительной важности.

Рамитие нефтегазового комплекса на шельфе о. Сахалин явилось мощным фактором развития его промышленного потенциала в последние годы, отодвинув на второй план традиционные сектора экономики. Соответственно, вопросам, связанным с промышленным освоением морских месторождений углеводородного сырья, и прежде всего проблеме безопасности, уделяется большое внимание. Строительство сложных технических объектов по добыче и транспортировке углеводородного сырья требует высокого уровня знаний о характере динамических процессов в районе их размещения. Важнейшее значение имеет точная оценка риска повреждения этих объектов, так как аварийные разливы нефти и иные техногенные воздействия мо1ут иметь катастрофические последствия для экосистем прилегающих районов и подорвать рыбную промышленность, также являющуюся одним из основных элементов экономики острова

Для безопасного проектирования промышленных объектов в прибрежной зоне чрезвычайно важны расчеты экстремальных нагрузок, связанных с морскими опасными явлениями, а также возможным сочетанием нескольких неблагоприятных факторов. Для дальневосточных берегов Россия основная опасность традиционно связывается с катастрофическими волнами цунами. Об их колоссальной разрушительной силе напомнило унесшее более 220 тысяч человеческих жизней цунами 26 декабря 2004 года в Индийском океане. Для северо-восточного шельфа о. Сахалин, помимо цунами (обычно ослабленного при прохождении через проливы Курильской гряды), грозную опасность представляют штормовые нагоны, а также такой фактор, как ледовые нагрузки. Ледовые объекты в данном районе могут иметь значительные размеры и массу, а также двигаться с большой скоростью под действием сильных приливных течений или ветра, в результате чего ледовые нагрузки могут быть очень велики Кроме экстремальных воздействий, для нормальной работы объектов по добыче и отгрузке углеводородного сырья необходимы надежные данные об особенностях динамических процессов в обычных условиях, близких к норме.

Помимо непосредственного размещения объектов по добыче и транспортировке нефти и газа на шельфе, развитие данного комплекса влечет за собой бурное развитие инфраструктуры на берегу, реконструкции портов, строительство рабочих поселков и т. д. Характерным примером является строительство завода по сжижению природного газа и специального терминала по его отгрузке в пос. Пригородное на юге Сахалина. Это подчеркивает, что к решению дайной задачи нельзя подходить локально, рассматривая только положение одного отдельно взятого объекта - необходим комплексный подход, включающий в себя достаточно большую акваторию и широкий круг физических явлений.

Резкое изменение глубины океана, наличие протяженного шельфа, играющего роль волновода, и береговой границы, от которой волны могут отражаться, приводят к существенному изменению волнового поля в прибрежной зоне по сравнению с открытым морем. Начало изучения этих аспектов было положено В. Манком [Munk, 1949; Munk et al 1956, 1962, 1964] В России в течение многих лет исследование особенностей динамических процессов на шельфе, инициаторами которого были С. JI. Соловьева и С. С. Лаппо, успешно развивалось в Институте морской геологии и геофизики ДВО РАН. Результаты анализа ряда прибрежных экспериментов, а также двух специализированных советско-американских экспедиций по изучению длинных волн в диапазоне периодов цунами в открытом океане и на шельфе, были обобщены в монографиях [Ефимов и др., 1985, Рабинович, 1993], а также диссертационной работе [Рабинович, 1998]. Необходимо также отметить ряд обобщений, сфокусированных на отдельных явлениях - цунами [Пелиновский, 1982; Куликов, 2005; Левин, Носов, 2005], приливах [Некрасов, 1975,1990], сгонно-нагонных явлениях [Герман, Левиков, 1988].

В большинстве указанных работ основное внимание уделялось прежде всего цунами и в целом особенностям длинных волн на шельфе в сравнительно высокочастотном диапазоне - шельфовый резонанс, краевые волны и их свойства, собственные колебания в заливах и бухтах, вопросы формирования естественного длинноволнового фона (что имело целью разработку эффективных методов выделения опасного сигнала на фоне шума при постановке удаленных регистраторов цунами). Этим важным вопросам, далеко не утратившим своей актуальности, уделено значительное внимание и в данной работе. Помимо этого, возникли новые задачи, связанные с интерпретацией и использованием для целей оперативного прогноза цунами данных, поступающих в реальном времени с удаленных регистраторов, установленных в Холмске, Северо-Курильске и Усть-Камчатске.

Однако в силу специфики основной задачи, связанной прежде всего с изучением динамических процессов в районе морских месторождений нефти и газа на шельфе Сахалина, юраздо больше внимания уделено существенно более низкочастотным явлениям - приливам, сюнно-нагонным колебаниям и сезонным вариациям. Существенно изменился и характер экспериментальных данных - если раньше это были преимущественно материалы измерений придонного I идростатического давления (уровня моря), то теперь на передний план вышли инструментальные измерения морских течений. По их количеству северо-восточный шельф Сахалина, вероятно, превосходит другие акватории у берегов России - только на одном Пильтун-Астохском месторождении было получено более 100 серий продолжительностью не менее двух недель. Такой объем информации дает возможность развивать методы расчета экстремальных скоростей течений редкой повторяемости, оценивать нагрузки на сооружения и прогнозировать вероятные дальность и направление распространение загрязнений непосредственно на основе инструментальных данных.

Особого внимания заслуживают измерения скорости и направления дрейфа льда, которые производились в конце 1980-х - начале 1990-х годов при помощи береговых радиолокационных станций. Необычный подход к организации наблюдений, позволивший получать ряды векторов скорости дрейфа в фиксированных точках, аналогичные скоростям течений, позволил детально исследовать особенности движения ледяного покрова под влиянием приливов и ветра - в частности, их существенную пространственную неравномерность. Так, скорости приливною дрейфа в районе PJIC Одопту в северной части изучаемого района на порядок выше чем на расположенной менее чем в 200 км южнее PJIC Комрво, в то же время реакция на воздействие ветра на последней была примерно в 1,5 раза слабее. Определение физических причин, порождающих подобные различия, является задачей, имеющей безусловно, большое научное и прикладное значение.

В последние годы одним из важнейших источников информации об океанологических процессах в различных акваториях является спутниковая альтиметрия. Основной целью ее использования в данной работе было изучение сезонной изменчивости циркуляции на шельфе Сахалина - это один из самых существенных элементов прогнозирования распространения загрязнений при различных аварийных ситуациях в районе нефтепромысла. Причем понять особенности сезонных перестроек Восточно-Сахалинского течения невозможно, если не рассматривать данное явление в масштабах всего Охотского моря. В то же время для это! о бассейна использование спутниковой информации для изучения сезонных вариаций наталкивается на большие сложности из-за недостаточной точности рекомендуемых Global Ocean Tide приливных поправок. Таким образом, решение указанной задачи потребовало разработки независимого метода оценки параметров нриливных волн, что, в свою очередь, позволило исследовать важные особенности пространственной изменчивости приливов на шельфе о. Сахалин - например, в проливе Лаперуза, где скорости приливных течений могут достигать величины 6 узлов

В реальных условиях конкретной акватории различные физические явления проявляются одновременно, обычно их разделяют при анализе в рамках развитого в [Ефимов и др., 1985] спектрального подхода, когда рассматриваются отдельно различные частотные диапазоны, в каждом из которых выделяются и детально рассматриваются конкретные физические явления, играющие важную роль в динамике изучаемой акватории. Значительное внимание в данной работе уделяется нарушениям стационарности волнового поля, анализу изменчивости спектра длинных волн в различных синоптических ситуациях, структуре аномальных явлений типа метеоцунами, формированию иифрагравитационных волн при штормах, и т. д.

Изучение динамических процессов на шельфе, особенно имеющее практическую направленность, должно учитывать то обстоятельство, что одни типы волновых движений всегда происходят на фоне других. Этот факт имеет ключевое значение при оценке экстремальных воздействий, когда очень важно учитывать возможность наложения нескольких различных факторов. К тому же, несмотря на значительные различия пространственных и временных масштабов, эти явления относятся к одному типу волновых движений, традиционно описываются в рамках уравнений мелкой воды, характер их реакции на изменения глубины моря в области шельфа и влияние береговой границы во имеют во многом сходный характер.

Именно эти обстоятельства определили предмет настоящей работы как комплексное изучение колебании уровня моря и скоростей морских течений на шельфе в широком диапазоне периодов: от нескольких десятков секунд до нескольких месяцев, охватывающее различные физические явления - инфрагравитационные волны, цунами, сейши в заливах и бухтах, приливы и приливные течения, сгонно-нагонные колебания и дрейфовые течения, сезонные вариации и сезонную изменчивость циркуляции.

Основной акцент в работе делается на исследовании волновых особенностей соответствующих явлений, а также их пространственной изменчивости, обусловленной вариациями прибрежного рельефа. В большинстве случаев океанский шельф достаточно близок к цилиндрическому, однако даже незначительные на первый взгляд вдольбереговые изменения могут быть причиной существенных различий в характере длинноволновых процессов. Так, для цунами это проявляется в степени выраженности шельфового резонанса и захватывающих свойств, что самым существенным образом определяет степень цунамиопасности прилегающих участков побережья В отношении приливов наиболее важным моментом является то, пересекают ли дисперсионные кривые шельфовых волн, рассчитанные для того или иного участка шельфа, диапазон суточных приливов - при выполнении этого условия скорости суточных приливных течений могут увеличиваться на порядок. Глубина шельфа и его протяженность оказывают значительное влияние на формирование под воздействием ветра сгон-но-наюнных колебаний и дрейфовых течений.

Только понимание физических особенностей проявления опасных природных явлений в различных акваториях позволяет надежно оценивать экстремальные и катастрофические воздействия на промышленные объекты и сооружения, расположенные на шельфе или в прибрежной зоне, что позволяет предпринять эффективные меры по повышению их безопасности, что особенно важно делать на этапе проектирования. Важнейшим элементом берегозащитных мероприятий является оценка риска цунами и штормовых нагонов для различных районов и дочгосрочный прогноз данных опасных явлений, в связи с чем большое внимание уделено методам распространения оценок, полученных для стационарных пунктов наблюдения, на прилегающие участки побережья, где планируется размещение новых объектов, но проводились непродолжительные (или совсем отсутствовали) наблюдения. Именно круг вопросов, связанных с этой проблематикой, занимает центральное место в данной работе, определяет ее актуальность практическую значимость.

Целью исследования было: выявление физических механизмов проявления длинноволновых процессов на шельфе в широком диапазоне периодов (инфрагравитационные волны, цунами, приливы, сгонно-нагонные колебания, сезонные вариации), комплексное описание характера их пространственной изменчивости в зависимости от вариаций прибрежного рельефа, разработка надежных методов прогноза возможного воздействия на прибрежные объекты как отдельных факторов, так и их возможных сочетаний.

Для реализации данной цели были поставлены следующие конкретные задачи:

Изучить пространственную изменчивость проявления шельфового резонанса с учетом реальной Tonoi-рафии, а также степени захвата энергии цунами при источнике в пределах материкового склона.

Разработать методы расчета экстремальных колебаний уровня моря и скоростей течений, учитывающие волновую природу различных составляющих, их пространственную изменчивость, а также вероятность наложения нескольких неблагоприятных факторов.

Исследовать характер изменчивости спектра длинноволновых колебаний при различных hoi одных условиях и разработать адекватные модели, объясняющие механизмы генерации длинных волн на шельфе атмосферными процессами.

Разработать физически обоснованные модели, описывающие не изотропный отклик дрейфа льда па воздействие ветра в зависимости от расстояния от берега.

Разработать методы прямого расчета параметров приливных волн по данным спутниковой альтиметрии, позволяющие использовать их для исследования особенностей приливного режима в окраинных морях и зоне шельфа.

Используемые материалы

Работа основана на анализе обширного фактического материала измерений колебаний уровня, скоростей морских течений и дрейфа льда. Часть используемых данных получена в ходе специальных экспериментов, проводившихся лабораторией цунами в районе Южных Курильских островов, юго-западном шельфе Камчатки и на юго-восточном побережье Сахалина (II. Д Ковалев, Г. С. Богданов, В. Н. Тупоршин). В их планировании и организации автор принимал непосредственное участие.

Другая часть получена при проведении совместных с Центром цунами СахУГМС (Г. Н. Ивельская) работ по организации регистрации длинных волн в порту Холмска и передаче данных в режиме реального времени на компьютер СПЦ, а также установке с аналогичной целью платформ «Хандар» в Северо-Курильске и Усть-Камчатске.

Совместно с Э. Като (СахУГМС), автором проанализированы материалы уровенных наблюдений на всех мареографных станциях на Сахалине и Курильских островах с целью исследования характеристик сгонно-нагоппых колебаний.

Большой объем материалов измерений колебаний уровня моря, скорости течений и дрейфа льда был выполнен на северо-восточном шельфе о. Сахалин гидрометеорологической партиен Дальневосточной морской инженерно-геологической экспедиции (ДМИГЭ), в настоящее время - Экологической компанией Сахалина. Эти материалы были проанализированы автором при подготовке большого количества отчетов, выполненных указанными организациями но заказам отечественных и зарубежных нефтедобывающих компаний.

Значительный объем инструментальных наблюдений за течениями на шельфе Сахалина был выполнен также Сахалинским институтом рыбного хозяйства и океанографии. Автор принимал самое активное участие в планировании и организации соответствующих экспериментов

В работе также использовались материалы наблюдений за уровнем Охотского моря и прилегающих акваторий, полученных при помощи альтиметра спутника Topex/Poseidon (1993-2002), предоставляемые на сайтах PO.DAAC.

Научная новизна работы связана в первую очередь со следующими результатами: Применительно к широкому кругу явлений (цунами, приливы и приливные течения, сгонно-нагонные колебания) выявлен физический механизм формирования пространственной изменчивости волнового поля на шельфе, обусловленных вдольбереговыми вариациями прибрежного рельефа.

Получены оценки энергетической значимости отдельных процессов и разработаны методы оценки экстремальных колебаний уровня и скоростей морских течений, позволяющие учитывать вероятность наложения различных опасных факторов, с учетом их изменчивости в различных точках исследуемой акватории по отношению к стационарному пункту наблюдений.

Раскрыт механизм формирования шельфовых волн на частотах нулевой групповой скорости, образующих стоячие колебания, видимое движение фазы связано со сменами знака в паре стационарных вихревых структур.

Предложена модель, адекватно отражающая не изотропный характер отклика дрейфа льда и течений на воздействие ветра в зависимости от расстояния от берега.

Разработан оригинальный, обладающий высокой точностью метод расчета амплитуд и фаз приливных волн из рядов альтиметрических данных в точках подспутникового трека.

Основные результаты работы

Показано, что в северной части северо-восточного шельфа о. Сахалин (от м. Елизаветы до зал. Лунский), дисперсионные кривые шельфовых волн пересекают линии частот суточных волн К] и О]. Южнее шельф более приглубый и не имеет выраженной кромки, здесь максимальные частоты шельфовых волн не достигают суточного диапазона. Это означает, что суточные шельфовые волны могут существовать только в северной части, вызывая скорости приливных течений более 1 м/с. Шельфовые волны образуют стоячие колебания из двух ячеек противоположных знаков, с узловой линией южнее зал. Лунский. Такая картина связана с близостью суточного диапазона к частоте нулевой групповой скорости первой моды в данном районе.

При помощи двумерной регрессионной модели дано объяснение физических особенностей формирования ветровых течений и дрейфа льда на шельфе в зависимости от расстояния от берега. Показан не изотропный характер отклика при различных направлениях ветра (наличие «эффективных» и «неэффективных» направлений, отвечающим максимальному и минимальному отклику, собственных векторов, возможность противоположного направлению вращения Земли отклонений дрейфового поворота). Выявлено значительное различие (в 1,5 раза) увеличение ветровых коэффициентов на PJIC Комрво по сравнению с более северной станцией Одопту, обусловленное более приглубым шельфом с менее выраженной кромкой (совместно с Е. А. Тихончук).

Разработан оригинальный метод определения гармонических постоянных приливных воли из альтимстрических рядов уровня в точках подспутниковых треков, учитывающий большую продолжительность, низкую частоту измерений и их нерегулярных характер. Высокая точность оценок позволила исследовать особенности пространственной структуры приливов в Охотском море, включая положение амфидромий (совместно с А. А. Романовым).

На основе данных альтиметра спутника Topex/Poseidon (1993-2002 гг.) дана характеристика сезонной изменчивости уровня в Охотском море, главной особенностью которой является наличие в зимний период отрицательной аномалии в его центральной части и высоких значений уровня по периферии, а также значительная интенсификация циклонической циркуляции (совместно с А. А. Романовым и О. С. Седаевой).

На примере Чилийского цунами (май 1960 г.) показана определяющая роль шельфо-вого резонанса с периодом около 80 минут в формировании значительных высот волн на побережье южных Курильских островов и Японии. При этом на небольшом участке в районе г. Мияко и Камаиси наблюдается резкое снижение интенсивности цунами, обусловленное уменьшением резонансного периода и коэффициента усиления (провал частотной характеристики) в результате сокращения ширины шельфа.

Разработан метод расчета высот цунами и штормовых нагонов редкой повторяемости, основанный на расчете передаточных коэффициентов от стационарного пункта наблюдений к различным точкам побережья методом численного моделирования. Преимущество метода связано с тем, что вычисление относительных высот является более точным по сравнению с абсолютными за счет уменьшения влияния сложно определяемых особенностей начального возмущения в очаге цунами (скорости ветра над открытым морем).

По результатам синхронных измерений длинных волн на юго-западном шельфе Камчатки и микрофлуктуаций атмосферного давления выявлено, что при существенном повышении спектра колебаний давления в диапазоне периодов цунами примерно также возрастает и уровень спектра длинных волн (при низкой когерентности), что указывает на нерезонансный механизм передачи энергии от атмосферы к океану. Предложено теоретическое объяснение данного явления, связанного с усилением на шельфе отраженных от берега вынужденных волн.

На основе опыта работы с регистраторами уровня Службы предупреждения о цунами для максимально эффективного использования информации о развитии волнового процесса разработан подход, направленный на изучение физических особенностей длинноволновых процессов в районе измерений, включающий три основных этапа а) расчет характеристик волн цунами, наблюдавшихся в данном пункте в прошлом б) численное моделирование распространения длинных волн в защищаемом районе в) определение вариаций спектральных характеристик измеряемых колебаний при различных погодных условиях для надежного выделения цунами на фоне шума (совместно с Т. Н Ивельской)

Практическая значимость работы

Большинство результатов данной работы ориентированы на решение задачи оценки риска, связанного с воздействием опасных морских явлений на промышленные объекты в прибрежной зоне В большей степени это касается вопросов долюерочного прогнозирования - так, разработанный метод детальной оценки цунамиопасности побережья, основанный на сочетании анализа сведений об исторических цунами и численного моделирования, использовался для оценки риска цунами побережья Сахалина по заказу Управления по архитектуре Сахалинской области. Аналогичный в идейном отношении метод построения карт высот штормовых нагонов редкой повторяемости применялся для южного, юго-восточного и западного побережья острова по специальным грантам комитета экономики администрации Сахалинской области.

Эти методы применялись также при построении карт высот волн цунами и штормовых паюнов редкой повторяемости для Курильских островов при выполнении работ в рамках «Программы развития Курильских островов.». Исследование собственных колебаний в бухте Лвачинская Губа с целью детального цунамирайонирования побережья в районе Пе-тропавловска-Камчасткого выполнялось по заказу администрации Камчатской области.

Метод композиции распределений различных составляющих использовался для расчета экстремальных колебаний уровня моря с учетом вероятности наложения цунами на прилив (отлив) или штормовой нагон (сгон) для районов планируемых водозаборных устройств Ногликскои ГРЭС и АЭС в п. Синпхо, КНДР.

Расчеты экстремальных колебаний уровня моря и скоростей морских течений для морских нефтегазоносных площадей были выполнены в рамках предпроектных изысканий при размещении объектов по промышленному освоению месторождений углеводородного на северо-восточном шельфе Сахалина.

Оценки характеристик приливного дрейфа и матриц ветровых коэффициентов Moi-ут быть использованы с целью оперативного прогнозирования дрейфа заданного ледового объекта на определенный момент времени при ожидаемых скорости и направлении ветра в различных точках северо-восточного шельфа о. Сахалин.

Досюверность полученных результатов

Использованные в работе материалы натурных наблюдений за колебаниями уровня моря (при дистанционных и контактных измерениях), скоростей морских течений и дрейфа льда отличались надежностью и высоким качеством. Точность измерений, синхронная регистрация длинноволновых процессов в нескольких точках шельфа, большая длительность записей шнволили получить надежные оценки. Достоверность полученных результатов анализа экспериментальных материалов подтверждается аналитическими расчетами и результатами численного моделирования, сопоставлением с другими опубликованными результатами.

Структура работы

Работа состоит из введения, 6 основных глав, заключения и списка литературы, который включает 215 источников. Работа изложена на 277 страницах текста, содержит 98 рисунков и 14 таблиц.

Автор выражает глубокую благодарность всем, кто способствовал успеху проведения этих исследований. Прежде всего следует отметить роль Е. А. Куликова и А. Б. Рабиновича, длительная совместная работа с которыми оказала определяющее влияние на формирование научного мировоззрения автора, выбор применяемых подходов и методов исследования. В течение mhoi их лет развивалось успешное сотрудничество с П. Д. Ковалевым - ключево й фигурой в ИМГиГ, в организации ряда уникальных экспериментов по измерению длинноволновых процессов в диапазоне периодов цунами.

Особую благодарность испытывает автор к В. Ф. Путову, В. С. Тамбовскому, Е Н. Морозову и В. Б. Красавцеву, а также всему коллективу Экологической компании Сахалина, получившим беспрецедентный по объему и качеству материал экспериментальных измерений на северо-восточном шельфе о. Сахалин. В сотрудничестве с коллегами из этой компании получена значительная часть результатов, вошедших в данную работу.

Невозможно не отметить многолетние совместные исследования с Э. Като (СахУГМС), в ходе которых проанализирован большой объем данных о колебаниях уровня моря и других I идрометеорологических параметров, полученных на береговых гидрометеорологических станциях.

Автор благодарен также Г. А. Кантакову (СахНИРО), организатору ряда интересных экспериментов по измерению течений на шельфе о. Сахалин.

Исключительно плодотворно в течение нескольких последних лет развивалось сотрудничество с А. А. Романовым (ИКП, Москва) в области анализа материалов наблюдений за уровнем моря, полученных при помощи нового измерительного средства - спутникового альтиметра.

Автор благодарен своим аспирантам [К. К. Попудрибко|, Д. П. Ковалеву, В. Ю. Савельеву, Т. II. Ивельской, О. С. Седаевой, Е. А. Тихончук и В. Н. Частикову, без плодотворной совместной работы с которыми многие научные результаты, вошедшие в данную работу, были бы невозможны.

Апробация pa6oibi и научные публикации

Результаты работы неоднократно докладывались на семинарах и заседаниях секции ученого совета ИМГиГ ДВО РАН (1983-2005 гг.), конференции по межведомственному проекту «Волна» (Севастополь, 1984 г., 1988 г.), на Всесоюзных совещаниях по цунами (Южно-Сахалинск, 1981 г.; Новосибирск, 1982 г.; Звенигород, 1983 г.; Горький, 1984 г.; Обнинск, 1985 г., 1988 г.), совещании по природным катастрофам и стихийным бедствиям в Дальневосточном регионе (Южно-Сахалинск, 1990 г.), международных симпозиумах по цунами (Новосибирск, 1989 г.; Ханья, Греция, 1998 г., 2005 г.; Москва, 2000 г., Петропавловск-Камчатский, 2004 г.); Генеральных ассамблеях IUGG (Болдер, США, 1995 г.; Бирмингем, Англия, 1999 г.; Саппоро, Янония, 2005 г.); международной конференции «Физические процессы на шельфе» (Светлогорск, 1996 г.); международной конференции «Стихия, строительство, безопасность» (Владивосток, 1997); Всероссийских научных конференциях «Физические проблемы экологии» (Москва, 1998-2000 гг.); международной конференции PACON

Москва, 1999 г.); Всероссийском симпозиуме «Сейсмоакустика переходных зон» (Владивосток, 1999 г), Международной научно-технической конференции «Современные методы и средства океанологических измерений» (Москва, 2000 г.); Международных совещаниях по Охотскому морю и проблеме льдов (Момбецу, Япония, 1996-2005 гг.); Международных конференциях PICES (Владивосток, 1995 г., 1999 г., 2005 г.; Пусан, Корея, 1997 г.; Немуро, Япония, 1998 г., Виктория, Канада, 2001 г.; Хакодате, Япония, 2000 г.; Циндао, Китай, 2002 г; Сеул, Корея, 2003 г.; Гонолулу, США, 2004 г.); международных конференциях ISOPE (Ставангер, Норвегия, 2001 г.; Китакюсю, Япония, 2002 г.; Тулон, Франция, 2004 г); международной конференции WESTPAC (Ханчжоу, Китай, 2004 г.); международной конференции IAHR (Санкт-Петербург, 2004 г.).

Основные результаты представленных исследований опубликованы в 44 статьях, из них 6 лично, остальные - в соавторстве. Преимущественно коллективный характер исследований обусловлен их экспериментальной направленностью, получением и обработкой материалов инструментальных измерений - поэтому большая часть полученных результатов опубликована совместно с коллегами по работе. В большинстве работ научные идеи, анализ данных наблюдений и их физическая интериретация с применением аналитических, эмпирических или численных моделей принадлежат автору.

Заключение Диссертация по теме "Физика атмосферы и гидросферы", Шевченко, Георгий Владимирович

Основные выводы главы 6

В результате анализа материалов наблюдений за уровнем моря на мареографных станциях Сахалина изучены их режимно-статистические характеристики - определены экстремальные значения ci онно-нагонных колебаний по наблюдениям, и рассчитаны их возможные редкой повторяемости, дана характеристика их сезонной изменчивости.

Разработан метод построения карт высот штормовых нагонов редкой повторяемости, основанный на сочетании анализа многолетних рядов на некоторых «опорных» станциях и расчета передаточных коэффициентов от них к различным пунктам на прилегающих участках побережья.

Метод оценки экстремальных колебаний уровня [Pugh, Vassie, 1976, 1979] основанный на расчете композиции распределений, модифицирован для пунктов, имеющих лишь короткие серии наблюдений, и применен для оценки возможных высот уровня редкой повторяемости на северо-восточном шельфе Сахалина. В данном районе наблюдается значительная пространственная изменчивость величины приливов, в то время как сгонно-нагонные колебания метеорологической природы имеют идентичный характер на различных участках данного района.

Данный метод также обобщен для учета суперпозиции распределений функцию распределения волн цунами, что важно для районов, где высоты цунами сопоставимы со штормовыми наюиами и приливами. Метод рассмотрен на примере порта Корсакова, но применен также к северо-восточному побережью Сахалина и Приморью.

На основе анализ данных береговых станций и спутниковой альтиметрии изучен характер сезонных вариаций уровня в Охотском море и прилегающих районах. Показано, что в зимнии период наблюдается резкая интенсификация циклонической циркуляции в море, при этом в центральной его части наблюдаются низкие, а вдоль побережья - высокие значения уровня. Данная интенсификация обусловлена усилением затока через проливы северной части Курильской гряды.

Осенью в северной части моря формируется обширная область с низкими значениями уровня, что обусловлено сгонным действием ветров северных румбов. При этом наблюдается интенсификация Восточно-Сахалинского течения. В отличие от зимнего периода, когда высокие скорости наблюдаются в районе материкового склона, осенью основной поток формируется в прибрежной зоне.

Большой объем инструментальных измерений скорости течений на северовосточном шельфе Сахалина (в среднем около 11000 часовых значений для летнего сезона в поверхностном, промежуточном и придонном слоях для летнего и 7500 для осеннего сезона) позволил применить метод композиции распределений для расчета экстремальных скоростей течений редкой повторяемости.

Расчеты проведены для летнего и осеннего сезона отдельно с учетом сезонной перестройки поля течений (осенней интенсификации Восточно-Сахалинского течения), а также сезонной изменчивости величины приливов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные при проведении исследований результаты можно сгруппировать следующим образом.

Влияние Toiioi рафии шельфа на характер распространения волн цунами

Получены оценки степени захвата энергии цунами Курильским шельфом. Установлено, что свойство захвата сильнее выражено в его южной и северной частях, слабее - в центральной. Показано, что основные сейсмоактивные зоны в данном районе лежат в областях, где в краевые волны может переходить 30-70% волновой энергии

На примере Чилийского цунами (май 1960 г.) выявлено, что на побережье южных Курильских островов и Японии реализуется шельфовый резонанс с периодом около 80 минут, при наличии составляющих с длиной волны порядка 1000 км в открытом океане. С этим эффектом связаны большие высоты волн на побережье и значительные разрушения, при этом в районе с более приглубым и коротким шельфом (Мияко, Камаиси) он значительно ослаблен.

Методами численного моделирования получены оценки резонансных периодов и пространственной структуры сейш в заливе Анива, бухтах Холмская и Авачинская Губа. Для Холмской бухты при всех цунами выделялись колебания с периодом около 8 минут, отвечающие одноузловой продольной моде бассейна. Япономорские цунами проявились преимущественно в более высокочастотном диапазоне, в то же время волны от удаленных источников (Камчатка, 1952 г, Чили, 1960 г.) были существенно более низкочастотными.

В бухте Авачинская губа спектры зарегистрированных цунами имеют пики на периодах 42, 30, 24 и 15 мин, отвечающие резонансным колебаниям, полученным по результатам моделирования. Выделена также нулевая мода собственных колебаний с периодом около 4,8 часа, которая шрает важную роль в формировании сгонно-нагонных явлений.

В ходе испытаний удаленных регистраторов цунами Сахалинской СПЦ (Холмск, Се-веро-Курильск, Усть-Камчатск) был разработан подход, ориентированный на повышение эффективности используемой информации о развитии волнового процесса, заключающийся в комплексном исследовании особенностей длинноволновых процессов в акватории, прилегающей к месту постановки прибора, и включающий три основных этапа:

1) расчет характеристик цунами, зарегистрированных в данном пункте в прошлом;

2) определение изменчивости спектра колебаний уровня в различных погодных условиях;

3) численное моделирование распространения длинных волн в прилегающей акватории.

Разработан метод оценки высот волн цунами (и штормовых нагонов) редкой повторяемости, основанный на расчете методом численного моделирования передаточных коэффициентов от пункта стационарных наблюдений к другим точкам побережья. Метод имеет преимущество за счет более точного определения относительных высот по сравнению с абсолютными Построены карты интенсивности цунами и нагонов для побережья о. Сахалин.

Формирование спектра длинных волн на шельфе

По результатам синхронных измерений длинных волн на юго-западном шельфе Камчатки и микрофлуктуаций атмосферно1 о давления выявлено, что при существенном повышении спектра колебаний давления в диапазоне периодов от нескольких минут до двух часов примерно также возрастает и уровень спектра длинных волн. При этом когерентность оставалась на достаточно низком уровне, что указывает на нерезонансный механизм передачи энергии от атмосферы к океану в диапазоне периодов волн цунами. Предложено теоретическое объяснение данного явления, связанное с усилением на шельфе отраженных от берега вынужденных волн.

Показано, что на шельфе Камчатки спектральные и взаимно-спектральные характеристики длинных волн на двух станциях соответствуют преимущественно обусловленным излученными волнами на линейном откосе стоячим колебаниям, в то время как аномальные колебания типа метеоцунами связаны с проявлением краевых волн с частотами Эйри (минимума групповой скорости первых мод). Краевые волны на частотах Эйри выявлены также и при метеоцунами на шельфе о. Шикотан. Полученные теоретические оценки коэффициентов возбуждения краевых мод подтверждают более эффективную генерацию волн на этих частотах.

По результатам анализа специального эксперимента на юго-восточном побережье о Сахалин выявлено образование двух типов инфрагравитационных волн - движущихся в сторону берега (период около 200 секунд) - с ними связано формирование волнового нагона, а также распространяющихся вдоль берега краевых волн с периодом около 50 секунд. С захваченными волнами связано формирование своеобразных ячеек, на границах которых наблюдаются струйные разрывные течения, оказывающих существенное влияние на прибрежную литодинамику.

Исследован механизм генерации шельфовых волн движущимся циклоном. Показано, что можно ожидать эффективной генерации захваченных волн на частотах, близких к частотам нулевой групповой скорости отдельных мод.

Приливы и приливные течения

На основе анализа большого количества данных наблюдений за уровнем, течениям и дрейфом льда, описана пространственная изменчивость амплитуд и фаз основных приливных волн, характера и величины приливов на северо-восточном шельфе о. Сахалин. Показано, что для главных суточных волн Ki и О] характерно быстрое увеличение амплитуд уровня от м. Левенштерна до зал. Чайво, и затем более плавное уменьшение далее на юг.

В прибрежной области от м. Елизаветы до зал. Лунский выделяется зона с сильными суточными приливными течениями, обусловленными влиянием захваченных шельфовых волн. На данном участке укладывается длина захваченных волн (около 300 км), южнее условие их существования не выполняется из-за изменения рельефа дна (более приглубый шельф с невыраженной кромкой). На расстоянии половины длины волны приливные течения имеют противоположную направленность, что создает локальные зоны дивергенции и конвергенции приливного происхождения, являющиеся причиной сложных движений ледяною покрова и изменчивости термохалинной структуры вод.

Полученные гармонические постоянные приливных течений позволяют предвычис-лять в оперативном режиме движение ледовых объектов или нефтяных пятен в любой точке шельфа на произвольный момент времени.

Изучение характера отклика дрейфа льда на шельфе на воздействие ветра

Для оценки влияния прибрежной топографии на формирование ветрового дрейфа предложен метод двумерной линейной регрессии. Рассчитаны матрицы ветровых коэффициентов, отражающие реакцию ледяного покрова на воздействие ветра в районе РЛС Одопту и Комрво. Показано, что влияние береговой границы приводит к неизотропному характеру отклика - для «эффективных» направлений ветра (северо-северо-западное и юго-юго-восточное) значения ветрового коэффициента составляют около 4% для первой и 6-7% для второй станции, для неэффективных - порядка 1%. Характер отклика устойчив для различных лет наблюдений для каждой РЛС. Увеличение отклика на РЛС Комрво объясняется характером топографии - основную роль играет отсутствие выраженной кромки шельфа в данном районе.

Для некоторых направлений ветра показано возможное отклонение дрейфа не только по часовой стрелке, что характерно для влияния вращения Земли, но и в противоположном направлении, что обусловлено влиянием берега. Существуют также собственные направления, для которых направления ветра и дрейфа совпадают, что отличает ветровой дрейф в области шельфа от наблюдаемого в открытом море.

Выявлено, что увеличение концентрации льда влияет на характеристики приливного и ветрового дрейфа аналогично приближению точки измерения к берегу - характеризующие их эллипсы сжимаются и приобретают более выраженную вдольбереговую ориентацию.

Анализ данных спутниковой альтиметрии

Разработан метод оценки гармонических постоянных приливов в точках подспутниковых треков по альтиметрическим наблюдениям. Построены карты пространственной измснчивости амплитуд и фаз приливных волн для Охотского моря, для главной полусуточной волны М2 получены все известные амфидромии, включая амфидромию у восточных берегов Сахалина, которая не была получена в ряде известных численных моделей. Для суточных волн определена амфидромия в проливе Лаперуза, являющаяся причиной аномально сильных приливных течений.

На основе очищенных от приливов данных береговых измерений и спутниковой альтиметрии изучена природа формирования зимнего максимума уровня моря у побережья о. Сахалин. Установлено, что высокие значения уровня формируются в холодный период года вдоль всего побережья Охотского моря при низких значениях в центральной его части, что указывает на интенсификацию циклонической циркуляции, включая Восточно-Сахалинское течение Данное явление происходит в результате усиления затока тихоокеанских вод через проливы северной части Курильской гряды.

Для осеннего сезона характерно понижение уровня в северной части моря и интенсификация Восточно-Сахалинскою течения под действием ветров северных и северозападных румбов - так называемого зимнего муссона.

Летом у берегов Сахалина наблюдаются низкие значения уровня, Восточно-Сахалинское течение ослаблено.

Расчет эксфемальных колебаний уровня и скоростей течений

На основе обработки многолетних материалов наблюдений за уровнем моря на станциях Сахалинского УГМС получены статистические характеристики сгонно-нагонных колебаний. Предложена вероятностная модель пуассонвского типа, характеризующая среднюю частоту нагонов за год. Установлено, что начиная с порогового значения 40 см (для некоторых станций 50 см) наблюдается хорошее соответствие между теоретическими и фактическими распределениями по критерию tf.

На основе сочетания анализа данных наблюдений на береговых самописцах уровня и численного моделирования построены карты высот штормовых нагонов редкой повторяемости для побережья Сахалина.

Метод композиции распределений, позволяющий учесть вероятность наложения сильного нагона на прилив, модифицирован для определения степени влияния приливных и метеорологических вариаций на оценку высоты волны цунами, что позволяет учитывать наложение нескольких неблагоприятных факторов, в зависимости от заданного периода повторяемости.

Разработана методика расчета экстремальных скоростей морских течений методом композиции приливной и непериодической составляющих. Для морских нефтегазоносных площадей на северо-восточном шельфе Сахалина получены оценки скоростей течений редкой повторяемости для поверхностного, промежуточного и придонного слоев. Расчеты проведены для летнего и осеннег о сезонов отдельно вследствие уменьшения величины приливов и одновременной интенсификации непериодической составляющей осенью, когда максимальные значения достигают 3 узлов.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора физико-математических наук, Шевченко, Георгий Владимирович, Южно-Сахалинск

1. Атлас океанов. Тихий океан. М.: ГУКО МО СССР, 1974.

2. Белышев А. П., Клеванцов Ю. П., Рожков В. А. Вероятностный анализ морских течений Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 264 с.

3. Бондаренко А. Л., Бычков В. С. Морские барические волны // Метеорология и гидрология. 1983. -№ 6. - С. 86-91.

4. Булгаков Р. Ф., Иванов В. В., Храмушин В. Н. и др. Исследование следов палеоцу-нами для цунамирайонирования // Физика Земли. 1995. - № 2. - С. 18-27.

5. Бычков В. С., Дуванин А. И., Лейбо А. Б. и др. Временная эволюция морских барических волн // Вестник московского университета. Сер. География. 1972. - № 1. - С. 99-101.

6. Бычков В. С., Стрекалов С. С. Морские нерегулярные волны. М. : Наука, 1971. — 132 с.

7. Верхунов А. В. Развитие представлений о крупномасштабной циркуляции Охотского моря // Комплексные исследования экосистемы Охотского моря. М. : ВНИРО, 1997.-С. 8-19.

8. Вольцингер Н. Е. Андросов А. А. Моделирование гидродинамической ситуации Исхода // Известия РАН ФАО. 2003. - Т. 39, № 4. - С. 532-546.

9. Герман В. X, Левиков С. П. Исследование непериодических колебаний уровня моря в синоптическом диапазоне частот при наличии приливов // Изв. АН СССР. ФАО. -1978.-Т. 14, №5.-С. 527-537.

10. Герман В. X., Левиков С. П. Вероятностный анализ и моделирование колебаний уровня моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.-231 с.

11. Гидрология и гидрохимия морей. Том IX. Охотское море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия. СПб.: Гидрометеоиздат, 1998. - 342 с.

12. Голицин Г. Г. Временной спектр пульсаций атмосферного давления // Изв. АН СССР. Сер. Геофизика 1964.-№8.-С. 1253-1258.

13. Го Ч. Н, Кайстренко В. М, Симонов К. В. Предварительные данные о цунамиопас-ности побережья Японского моря // Нестационарные длинноволновые процессы на шельфе Курильских островов. Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1984. - С. 138-141.

14. Го Ч. II., Кайстренко В. М., Пелиновский Е. Н., Симонов К. В. Количественная оценка цунамиопасности и схема цунамирайонирования Тихоокеанского побережья СССР // Тихоокеанский ежегодник. Владивосток, 1988. - С. 9-17.

15. Гопоровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Советское радио, 1967. -Т. 1.-439 с.

16. Грачев А. И., Куличков С. Н., Отрезов А. И. Свойства спектра внутренних гравитационных волн во время гроз // Изв. АН. ФАО. 1997. - Т. 33, № 5. - С. 631639.

17. Гудкович 3 М., Доронин Ю. П. Дрейф морских льдов. СПб.: Гидрометеоиздат, 2001.-111 с.

18. Гумбель Э. Статистика экстремальных значений. М.: Мир, 1965. - 450 с,

19. Давидан И. Н., Лопатухин Л. И., Рожков В. А. Ветровое волнение в Мировом океане.- Л : Гидрометеоиздат, 1985. -256 с.

20. Дарницкий В. Б., Лучин А. В. Особенности горизонтальной структуры климатических течений Охотского моря с месячной дискретностью// Комплексные исследования экосистемы Охотского моря М.: ВНИРО, 1997. - С. 19-25.

21. Дженкинс Г., Ватте Д Спектральный анализ и его приложения. М. : Мир, 1971. -Т. 1.-316 с.

22. Дуванин А. И. Уровень моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1956. - 59 с.

23. Дыхан Б. Д, Жак В. М., Куликов Е. А. и др. Первая регистрация цунами в открытом океане // ДАН СССР. 1981. - Т. 257, № 5. - С. 1088-1092.

24. Дуванин А. И. Приливы в море. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - 390 с.

25. Дущенко П. В., Ивельская Т. Н., Шевченко Г. В. Опыт использования телеметрических регистраторов уровня моря в службе предупреждения о волнах цунами // Вестник КРАУНЦ Науки о земле. Петропавловск-Камчатский, 2003. -№ 2. - С. 95-107.

26. Ефимов В. В., Куликов Е. А., Рабинович А. Б. и др. Волны в пограничных областях океана. JI.: Гидрометеоиздат, 1985. - 280 с

27. Жмурко В. Я. Радиолокационные наблюдения над дрейфом маркированных льдов. -Океанология. 1971.-Т. XI, вып. 6.-С. 1110-1115.

28. Зайцев А. И., Куркин А. А., Козелков А. С. и др. Моделирование цунами в Черном море // Известия Академии инженерных наук РФ. Прикладная математика и механика.- 2002.- Т. 3. С. 27-45.

29. Заякин Ю. Я., Лучинина А. А. Каталог цунами на Камчатке. Обнинск : ВНИИГМИМЦД, 1987. - 50 с.

30. Земцова А. И. Климат Сахалина. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 197 с.

31. Ивельская Т. Н., Храмушин В. Н., Шевченко Г. В. Мониторинг морских опасных явлений в порту города Холмск // Динамические процессы на шельфе Сахалина и Курильских островов. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2001. - С. 146-159.

32. Ивельская Т. Н., Шевченко Г. В. Спектральный анализ записей Шикотанского цунами 5 октября 1994 года// Проявления конкретных цунами. Цунами 1993 и 1994 годов на побережье России. Южно-Сахалинск : ИМГиГ ДВО РАН, 1997. - С. 105-118.

33. Каган Б. А. Гидродинамические модели приливных движений в море. Л. : Гидрометеоиздат, 1968. - 220 с.

34. Кадзиура К. Направленность излучения энергии цунами, возбужденного вблизи континентального шельфа // Волны цунами. Южно-Сахалинск, 1973. - С. 5-26. (Труды СахКНИИ., Вып. 32)

35. Кайстренко В. М., Пелиновский Е. Н., Симонов К. В. Накат и трансформация волн на мелководье // Метеорология и гидрология. 1985. - № 10. - С. 68-75.

36. Кайсгреико В. М., Като Э , Шевченко Г. В. Нагоны, цунами, волнение // Атлас бере-юв Сахалина. Владивосток : Дальпрес, 2002. - С. 16-17.

37. Като Э., Савельев В. Ю., Шевченко Г. В. Режимные характеристики ветра для острова Сахалин, полученные на основе инструментальных данных // Динамические процессы на шельфе Сахалина и Курильских островов. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2001.-С. 177-194.

38. Като Э., Савельев В. 10., Шевченко Г. В. Районирование острова Сахалин по расчетным скоростям ветра редкой повторяемости // Метеорология и гидрология. 2002. -№ 12.-С. 49-58.

39. Като Э., Миськов О. А., Шевченко Г. В. Штормовые нагоны на побережье острова Сахалин в конце XX века // Динамические процессы на шельфе Сахалина и Курильских островов Южно-Сахалинск : ИМГиГ ДВО РАН, 2001. - С. 160-176.

40. Като Э., Любицкий 10. В., Шевченко Г. В. Расчет экстремальных значений сгонно-нагонных колебаний уровня моря на юго-восточном побережье о. Сахалин// Колебания уровня в морях. Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат, 2003, с. 111-128.

41. Като Э., Любицкий Ю. В., Шевченко Г. В. Расчет высот штормовых нагонов редкой повторяемости для побережья залива Анива // Гидрометеорология и экология Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука, 2003. - С. 49-57.

42. Ковалев ПД. Технические средства для измерения длинных волн в океане. -Владивосток : Издательство ДВО РАН, 1993. 149 с.

43. Ковалев П. Д., Шевченко Г. В., Ковалев Д. П. Исследование длинноволновых процессов в северо-западной части Охотского моря в диапазоне периодов цунами // Вестник МАНЭБ. СПб. Южно-Сахалинск, 2001. -№ 11 (47). - С. 64-68.

44. Королев Ю. П., Шевченко Г. В. Особенности распространения волн цунами в районе Петропавловска-Камчатского // Вулканология и сейсмология. 2003. - № 6. - С. 6270.

45. Кочергин И. Е., Рыбалко С. И, Шевченко Г. В. и др. Некоторые результаты обработки инструментальных наблюдений за течениями на Пильтун-Астохской и Аркутун

46. Дагинской площадях северо-восточного шельфа Сахалина // Гидрометеорологические и экологические условия Дальневосточных морей: оценка воздействия на морскую среду. Владивосток, Дальнаука, 1999. - С. 96-113.

47. Крылов 10. М., Стрекалов С. С., Цыплухин В. Ф. Ветровые волны и их воздействие на сооружения. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 256 с.

48. Куликов Е. А. Дифракция волны Кельвина на неоднородностях линии берега // Волновые процессы в краевых областях океана. Южно-Сахалинск : СахКНИИ АН СССР, 1979.-С. 3-11.

49. Куликов Е. А., Рабинович А. Б., Томсон Р. Е. К вопросу о долгосрочном прогнозе цунами (на примере побережья Перу и северного Чили) // Океанология. 2005. - Т. 45, № 4. - С. 544-556.

50. Куликов Е. А , Шевченко Г. В. Генерация длинных волн флуктуациями атмосферного давления в полуограниченном океане // Нестационарные длинноволновые процессы на шельфе Курильских островов. Владивосток, 1984. - С. 15-18.

51. Куликов Е. А., Шевченко Г. В. Резонансное возбуждение шельфовых волн движущимся циклоном // Морской гидрофизический журнал. 1991, -№ 5. - С. 8-16.

52. Куликов Е. А. Генерация шельфовых волн атмосферными возмущениями // Изв. АН СССР. ФАО. 1987. - Т. 23, № 7. - С. 769-776.

53. Куликов Е. А. Регистрация уровня океана и прогноз цунами // Метеорология и I идрология. 1990. - № 6. - С. 75-82.

54. Куликов Е. А. Изучение цунами: измерение, анализ, моделирование : Автореф. дис. Д-ра физ-мат наук. М.: ИО РАН, 2005. - 36 с.

55. Ламб Г. Гидродинамика. Л.: ГИТТЛ, 1947. - 928 с.

56. Ландер А. В., Левшин Л. П., Писаренко В, Ф., Погребинский Г. А. О спектрально-временном анализе колебаний // Вычислительные и статистические методы интерпретации сейсмических данных (Вычислительная сейсмология, вып. 6). М. : Наука, 1973.-С. 15-23.

57. JIanno С. С. Скрипник А. В., Рабинович А. Б. О связи полей атмосферного давления и уровня северо-западной части Тихого океана// Метеорология и гидрология. 1978. -№12 - С. 50-55.

58. Левин Б В., Носов М. А. Физика цунами. М.: Янус-К, 2005. - 360 с.

59. Ле Блон П., Майсек Л. Волны в океане. -М.: Мир, 1981. Т. 2,365 с.

60. Ленонтьев И. О. Прибрежная динамика: волны, течения, потоки наносов. М. : ГНОС, 2001.-272 с.

61. Литвин Е. Н., Показеев К. В., Шевченко Г. В. и др. Метеоцунами на шельфе острова Шикотан // Морской гидрофизический журнал. 2000. - № 1. - С. 38-49.

62. Лихачева О. Н. Вынужденные колебания уровня у берегов Курильской гряды в синоптическом диапазоне частот // Океанология. 1984. - Т. 24, № 2. - С. 245-250

63. Лихачева О. Н., Рабинович А. Б. Сезонные и синоптические колебания уровня океана в Северо-Курильске // Нестационарные длинноволновые процессы на шельфе Курильских островов. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1984. - С. 93-109.

64. Любицкий 10. В. Расчет штормовых нагонов на юго-восточном побережье острова Сахалин // Метеорология и гидрология. 1983. -№ 10. - С. 73-79.

65. Марчук А. Г., Чубаров Л. Б., Шокин Ю. И. Численное моделирование волн цунами. Новосибирск . Наука, 1983. -174 с.

66. Мопии А. С., Озмидов Р. В. Океанская турбулентность. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.- 320 с.

67. Некрасов А. В. Приливные волны в окраинных морях. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. -247 с

68. Некрасов А. В. Энергетика океанских приливов Л. : Гидрометеоиздат, 1990. - 288 с.

69. Поплавский А. А., Храмушин В. Н., Непоп К. И. и др. Оперативный прогноз цунами на морских берегах Дальнего Востока России. Южно-Сахалинск : ИМГиГ ДВО РАН, 1997.-273 с.

70. Пелиновский Е. Н. Нелинейная динамика волн цунами. Горький: ИПФ АН СССР, 1982.-226 с.

71. Пелиновский Е. Н., Плинк Н. Л. Предварительные схемы цунамирайонирования побережья Усть-Камчатской зоны на основе одномерных расчетов (модельный очаг).- Горький : ИПФ АН СССР, 1980. 16 с.

72. Плинк II. Л. Исследование частотных свойств шельфа с целью цунамирайонирования // Теоретические и экспериментальные исследования по проблемам цунами. М.: Наука, 1977 - С. 140-147.

73. Поезжалова О. С., Шевченко Г. В. Вариации среднего уровня Охотского моря // Цунами и сопутствующие явления.- Южно-Сахалинск : ИМГиГ ДВО РАН, 1997. С. 131-144.

74. Поплавский А. А., Куликов Е. А, Поплавская Л. Н. Методы и алгоритмы автоматизированного прогноза цунами. М.: Наука, 1988. - 128 с.

75. Попудриико К. К., Путов В. Ф., Шевченко Г. В. Оценка характеристик морских течений на Пильтун-Астохской нефтегазоносной площади (северо-восточный шельф о. Сахалин // Метеорология и гидрология. 1998. -№ 4. - С. 82-95.

76. Путов В Ф., Шевченко Г. В. Пространственно-временная изменчивость уровня моря на северо-восточном троп Сахалин // Метеорология и гидрология. 1991. - № 10. - С. 94-101.

77. Путов В. Ф., Тамбовский В. С., Шевченко Г. В. Характеристика дрейфа льда у северо-восточного побережья о-ва Сахалин под влиянием приливов // Труды ААНИИ. -СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. Т. 443. - С. 124-137.

78. Рабинович А. Б., Жуков А. Б. Приливные колебания на шельфе острова Сахалин // Океанология. 1984 - Т. 24, № 2. - С. 238-244.

79. Рабинович А. Б., Скрипник А. В. Учет приливных и метеорологических вариаций уровня океана при оценке цунамиопасности в Северо-Курильске // Нестационарные волновые процессы на шельфе Курильских островов. Владивосток, 1984. - С. 81-92.

80. Рабинович А. Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. Л.: Гидрометеоиздат, 1993. - 240 с.

81. Рабинович А. Б., Левянт А. С. Влияние сейшевых колебаний на формирование спектра длинных волн у побережья Южных Курил // Океанология. 1992. - Т. 32, № 1. -С.29-38.

82. Рабинович А. Б., Шевченко Г. В. О двухтактном механизме диссипации приливной энергии в океане // Докл. АН СССР. 1984. - Т. 276, № 6. - С. 1470-1473.

83. Рабинович А. Б. Длинные волны в океане: захват, резонанс и морские природные катастрофы : Автореф. дис. д-ра физ-мат наук. М.: ИО РАН, 1998. - 38 с.

84. Рекомендации по расчету максимальной скорости дрейфа льда в шельфовой зоне морей СССР. Л.: ААНИИ, 1984. - 51 с.

85. Романенков Д. А. Прогностическое моделирование приливов в Охотском море : Автореф. дис. канд. геогр. наук. СПб.: РГГМИ, 1996. - 16 с.

86. Романов А. А., Седаева О. С., Шевченко Г. В. Сезонные колебания уровня Охотского моря по данным береговых мареографных станций и спутниковой альтиметрии // Исследования Земли из космоса. 2004. - № 6. - С. 59-72.

87. Оибиева Л. А. Изменчивость гармонических постоянных прилива как следствие нелинейных эффектов // Труды ГОИН. 1981. - Вып. 156. - С. 33-40.

88. Седаева О. С., Шевченко Г. В. О взаимосвязи сезонных вариаций уровня моря и ат-мосфсрно1 о давления в районе Курильской гряды // Динамические процессы на шельфе Сахалина и Курильских островов. Южно-Сахалинск, 2001. - С. 81-93.

89. Симонов К. В , Храмушин В. Н. Численные расчеты распространения волн цунами в районе Усть-Камчатска// Природные катастрофы и стихийные бедствия в Дальневосточном регионе. Владивосток, 1990. - С. 179-192.

90. Соловьев С. JI., Го Ч. П. Каталог цунами на западном побережье Тихого океана. М.: Наука, 1974.-310 с.

91. Соловьев С. JI., Го Ч. Н. Карты очагов и высот цунами в Тихом океане. 1977. -ГУГК, 1 л

92. Соловьев С. JI., Го Ч. II., Ким X. С. Каталог цунами в Тихом океане, 1969-1982. М. : МГК, 1986.-164 с.

93. Соловьев С. JI., Куликов Е. А. О восстановлении параметров очага цунами из спектральных характеристик волн у берега// ФАО. 1987. - Т. 23, вып. 1. - С. 91-98.

94. Стрскалов С. С., Дугинов Б. А. Метод расчета сейшевых колебаний, вызывающих явление «тягуна» в порту// Труды СоюзморНИИпроект. 1979. - Вып. 52. - С. 84-92.

95. Таблицы приливов Воды азиатской части СССР и прилегающих зарубежных районов. -JI. : Гидрометеоиздат, 1960.

96. Тамбовский В. С., Шевченко Г. В. Характеристика скорости дрейфа льда у северовосточного побережья острова Сахалин под влиянием приливов и ветра // Труды ДВНИГМИ. Тематический выпуск № 2. Владивосток, Дальнаука, 1999. С. 114-137.

97. Тамбовский В. С., Путов В. Ф., Шевченко Г. В. и др. Морфометрия и динамика льдов на акватории северо-восточного шельфа о. Сахалин // Охрана природы, мониторинг и обустройство Сахалинского шельфа.- Южно-Сахалинск, 2001 С. 123-142.

98. Тихонов В. И. Выбросы случайных процессов. М.: Наука, 1970. - 398 с.

99. Файп И. В., Шевченко Г. В., Куликов Е. А. Исследование лучевым методом эффекта захвата волн цунами Курильским шельфом // Океанология. 1983. - Т. 23, вып. 1. - С. 23-26.

100. Файн И. В. Частотные свойства Курильского шельфа // Генерация цунами и выход волн на берег. М.: Радио и связь. - 1984. - С. 80-83.

101. Фигуркин А. В. Океанологические условия шельфа и склона Охотского моря в холодную половину года и их влияние на нерест минтая : Автореф. дис. канд. геогр. наук. Владивосток, 2003. - 24 с.

102. Храмушин В. Н., Шевченко Г. В. Метод детального цунамирайонирования на примере побережья Анивского залива // Океанология. 1994. - Т. 34, № 2. - С. 218-233.

103. Шевченко Г. В., Файн А. В., Рабинович А. Б. и др. Оценка экстремальных колебаний уровня моря в районе устья реки Тымь // Природные катастрофы и стихийные бедствия в Дальневосточном регионе. Владивосток, 1990. - Т. 1. - С. 253-276.

104. Шевченко Г.В. О квазипериодической сезонной изменчивости гармонических постоянных приливов в северо-западной части Охотского моря // Метеорология и гидрология. 1996.-№ 8. - С. 90-99.

105. Шевченко Г. В. Вероятностные оценки риска морских наводнений в порту Корсакова // Цунами и сопутствующие явления.- Южно-Сахалинск, 1997. С. 91-105.

106. Шевченко Г. В. Штормовые нагоны на Курильских островах // Цунами и сопутствующие явления.- Южно-Сахалинск, 1997. С. 106-116.

107. Шевченко Г. В. Статистические характеристики штормовых нагонов в южной части о. Сахалин // Изв. РГО. 1997. - Т. 129, № 3. - С. 94-107.

108. Шевченко Г. В., Романов А. А. Определение характеристик прилива в Охотском море по данным спутниковой альтиметрии // Исследование Земли из космоса. 2004. -№ 1.-С. 49-62.

109. Шевченко Г. В., Романов А. А. Пространственная структура прилива в Охотском море на основе данных спутниковой альтиметрии. // Колебания уровня в морях. СПб: Гидрометеоиздат, 2003. - С. 92-110.

110. Шевченко Г. В. Расчет экстремальных скоростей течений методом композиции распределений (на примере Пильтун-Астохского месторождения нефти северовосточного шельфа о. Сахалин) // Метеорология и гидрология. 2004. - № 1. - С. 5373.

111. Шевченко Г. В., Кантаков Г. А. Мониторинг состояния вод при разведочном бурении на Пильтун-Астохской площади в августе-сентябре 2000 г. // Водные ресурсы 2004. -Т. 31, № 2. - С. 247-256.

112. Шевченко Г. В., Кантаков Г. А., Частиков В. Н. Анализ данных инструментальных измерений течений в проливе Лаперуза // Известия ТИНРО. 2005. - Т. 140. - С. 203227.

113. Шевченко Г. В., Любицкий Ю. В., Като Л. Н. Проявления штормовых нагонов в южной части острова Сахалин. Препринт. - Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1994 44 с.

114. Шевченко Г. В. Об усилении низкочастотной компоненты цунами на шельфе Курильской гряды (по записям чилийского цунами, май 1960) // Проявление конкретных цунами. Цунами 1993 и 1994 годов на побережье России. Южно-Сахалинск, 1997. -С.145-154.

115. Щетников Н. А. Цунами на побережье Сахалина и Курильских островов по марео-графным данным 1952-1968 гг. Владивосток: ДВО АН СССР, 1990. - 165 с.

116. Adams I К., Buchwald V. Т. The generation of continental shelf waves // J. Fluid Mech. -1969 -35, pt. 4.-P. 816-826.

117. Aida I, Date D. and Koyama M. On the characteristics of long-period fluctuations of the water level observed at Miyagi-Enoshima // Bui. Earth Res. Inst. -1970. -Vol.48. -P. 983997.

118. Andersen, О. В., Woodwort P. L. and Flather R.A. Intercomparison of recent of ocean tide models// J. Geophys Res. 1995. - Vol. 100(C12). - P. 25261-2528

119. Aota M., Matsuyama M. Tidal current fluctuations in the Soya Current// Journal of Oceanography. 1987. - Vol.43. - P.276-282.

120. Benada J. Robert, MERGED GDR (TOPEX/POSEIDON) Generation B. Handbook Version 2, December 20,2002.

121. Bercman S. С, Symons J. M. The Tsunami of May 22, 1960 as recorded at tide stations / U.S. Department of commerce. Coast and geodetic survey. Washington 25, D.C. - 1960. -T8, B3. - 79 p.

122. Bowen A. J. and Huntley D. A. Waves, long waves and nearshore morphology // Marine Geol.- 1984.-Vol. 60.-P. 1-13.

123. Buchwald V. T. On the divergent shelf waves// J. Mar. Res. 1973. - Vol. 31. - P. 105 -115.

124. Buchwald V. T. Diffraction of shelf waves by an irregular coastline. Lecture Notes in Physics. — New York: Springer, 1977. - P. 188-193.

125. Buchwald V. Т., de Szoeke R. A. The response of continental shelf to a traveling pressure disturbances // Austral. J. Mar. Freshwater Res. 1973. - Vol.24. - P. 143-158.

126. Budaeva V. D., Makarov V. G. A peculiar water regime of currents in the area of eastern shelf of Sakhalin// PICES Sci. Reports. Sidney; Canada, 1999. - No. 12. - P. 131-138.

127. Chemyawsky J. Y., Foreman M. G. G., Crawford W. R., Henry R. F. Ocean tides from the TOPEX/POSEIDON sea level data// J. of atmospheric and oceanic technology. — 2001. — Vol. 18, No. 4.-P. 649-664.

128. Clarke D. J. Long edge waves over a continental shelf // Deut. Hydr. Zeit. 1974. - B. 27. -Ht. l.-S. 1-8.

129. Choi В. H., Kim D. H. and Fang Y. Tides in the east Asian seas from a fine-resolution global ocean tide model // MTS Journal. 1999. - Vol. 33, No. 1. - P. 36-44.

130. Cox D. С., Mink J. F. The tsunami of 23 May 1960 in the Hawaiian Islands// Bulletin of seismological society of America. 1963. - Vol. 53, No. 6. - P. 1191-1210.

131. Crawford W. R., Chernyawsky J. Y. Observations of sea level anomalies in Bering Strait and surrounding seas using satellite altimetry observations// PICES: Eleventh Annual Meeting, Program & Abstracts (October 18-26,2002, Qingdao, China). P. 140.

132. Djumagaliev V. A., Rabinovich A. B. Long wave investigations at the shelf and in the bays of South Kuril Islands // J. Korean Society Coastal and Ocean Engineering. 1993. -Vol.5 , No 4.-P. 318-328.

133. Donn W. L and Ewing M. Stokes1 edge waves in Lake Michigan // Science. 1956. - Vol. 124.-P. 1238-1242

134. Eckart С : The ray-particle analogy. J. Mar. Res. -1950/ No9. - P. 139-144.

135. Eckart C. Surface waves in water of variable depth // Mar. Phys. Lab., Scripps. Inst. Oceanogr. -1951. -Wave Rep. -N.100.- S10. -Ref. 51-12. 99 p.

136. Emery W.J., Hamilton K. Atmospheric forcing of interannual variability in the Northeast Pacific Ocean- connections with EI Nino // J Geophy. Res. 1985. - Vol. 90, No CI. - P. 857-868

137. Fissel, D.B. and C.L. Tang, Response of sea ice drift to wind forcing on the northeastern Newfoundland shelf//J. Geophys. Res. 1991. - Vol. 96, NoClO. - P. 18,397-18,409.

138. Hibler W.D. Ill Ice dynamics// The Geophysics of Sea Ice. New York: Plenum press, 1986. - P.577-640.

139. Foreman M., and R.Thomson Three-dimensional model simulations of tides and buoyancy currents along the west coast of Vancouver Island// J. Phys. Oceanogr. 1997. - Vol. 27, No 7.-P. 1300-1325.

140. Gallagher B. Generation of surf beat by non-linear wave interactions // J. Fluid Mech. -1971.-Vol. 49.-P. 1-20.

141. Garcia A.W., Houston J.R1. Tsunami runup predictions for southern California coastal communities, USA // Proceedings of IUGG Conference on Tsunamis and Tsunami Research. Wellington- The Royal Society of New Zealand. 1974. - Bui. 15. - P. 5 -17.

142. Gill A. E., Schumann E. N. The generation of long waves by the wind // J. Phys. Oceanogr. 1974-Vol. 4, No 1.-P.83-90.

143. Godin G. The analysis of tides. Toronto, Canada: Toronto press, 1972. - 264 p.

144. Gossard E.E. Spectra of atmospheric scalars // J. Geophys. Res. -1960. -Vol. 65. -P. 3339 -3351.

145. Go, Ch. N., Kaistrenko, V.M. and Simonov, K.V., A two-parameter scheme for tsunami ha/ard /oning//J. Marine Geodesy. -1985. Vol. 9, No 4. - P. 469-476.

146. Guza R T. and Inman D. C. Edge waves and beach cusps // J. Geophys. Res. -1975. -Vol. 80. -P. 2997-3012.

147. Hams F. J. On the use of windows for harmonic analysis with the discrete Fourier transform // Proc. IEEE 1978 -Vol. 66. -P. 51 - 83.

148. Hashimoto A., Aida I, Sakashita S. and Koyama M. On the characteristics of long period fluctuations of the water observed around Oshima Island // Bui. Earth Res. Inst -1986. -Vol. 61.-P. 129-142.

149. Hasselmann K. On the mass and momentum transfer between short gravity waves and large-scale motions//J. Fluid Mech. -1971. -Vol. 50. -P. 189 -205.

150. Hatori, T, and Takahasi, R.: On the Iturup tsunami of Oct. 13, 1963, as observed along the coast of Japan// Bui. Earthq. Res. Inst. 1964. Vol. 42. - P. 543-554.

151. Herron T. J., Tolstoy I. and Kraft D. W. Atmospheric pressure background fluctuations in the mesoscale range // J. Geophys. Res. -1969. -Vol. 74. -P. 1321 1329.

152. Hirose N., Fukomori I. and Yoon J.H. Assimilation of Topex/Poseidon altimeter data with a reduced gravity model of the Japan Sea// Journal of Oceanography. 1999. - Vol.55. -P.53-64

153. Holman R A. Infragravity energy in the surf zone // J. Geophys. Res. -1981. -Vol. 86. -P. 6422 6450.

154. Huntley D. A., Guza R. T. and Thornton E. B. Field observations of surf beat, 1, Progressive edge waves // J. Geophys. Res. -1981. -Vol. 86. -P. 6451 6466.

155. Kimball B. A. and Lemon E. R. Spectra of air pressure fluctuations at the soil surface // J. Geophys Res. -1970. -Vol. 75. -P. 6771 6777.

156. Kovalev P.D., Rabinovich A.B., Shevchenko G.V. Investigation of long waves in the tsunami frequency band on the southwestern shelf of Kamchatka // Natural Hazards. -1991. -Vol.4, No. 2/3.- P.141-159.

157. Kowalik, Z., and I. Polyakov, Tides in the Sea of Okhotsk. J. Phys. Oceanogr. - 1998. Vol. 28, No 7.-P. 1389-1409.

158. Lamb H. Hydrodynamics. 6-th edn. -New York: Dover, 1932. 928 p.

159. LeBlond, P.H., and Mysak, L.A. Trapped waves and their role in shelf dynamics// The Sea. New-York: J. Wiley, 1977. - Vol. 6. - P. 459 - 495.

160. Longuet-Higgins M. S. and Stewart R. W. Radiation stress and mass transport in gravity waves, with application to "surf-beats" // J. Fluid Mech. -1962. -Vol. 13. -P. 481 504.

161. Longuet-Higgins M.S., Stewart R.W. Radiation stresses in water waves: a physical discussion, with applications // Deep-Sea Res. -1964. -Vol.11. -N.4. -P.529-562.

162. Martin, S., Drucker R. and Yamashita K. The production of ice and dense shelf water in the Okhotsk Sea polynyas// J. Geophys. Res. 1998. - Vol. 103, No С12. - P. 27,771-27,782.

163. Mellor, G L., Oey L.-Y., Ezer T. Sigma coordinate pressure gradient errors and the sea-mount problem // Journal of Atmospheric and Oceanic technology. 1998. - Vol. 15. -P.1122-1131

164. Middleton J. H., Cahill M. L. and Hsieh W. W. Edge waves on the Sydney coast // J. Geophys. Res. -1987. -Vol. 92. -P. 9487 9493.

165. Miller G R. Relative spectra of tsunamis // Rep. NOAA -JTRE-73. Honolulu: University of Hawaii, 1972.-P. 7.

166. Miller G R, Munk W.H., Snodgrass F.E Long-period waves over California's borderland. Part II. Tsunamis //J. Marine Research 1962 - Vol.20, № 1. -P.31-41.

167. Mizuta G, Fukamachi Y, Ohshima КI et al Structure and seasonal variability of the East Sakhalin Current// J. Phys Oceanogr. 2003. - Vol. 33. - P. 2430-2445.

168. Monmoto A., Yanagi Т., and Kaneko A. Tidal corrections of altimetric data in the Sea of Japan//J. Oceanography-2000 Vol.36.-P.31-41.

169. Munk W. H. Surf beats // Trans. Amer. Geophys. Union. -1949. -Vol. 30. P. 849 -854.

170. Munk W. H., Snodgrass F. E. and Carrier G. F. Edge waves on the continental shelf // Science. -1956. -Vol. 123. P. 127-132.

171. Munk W.H. Long ocean waves // The Sea: Ideas and observations in progress in study of the sea. New-York: J.Wiley, 1962. Ch.l. - P.647-663.

172. Munk W.H., Snodgrass F. E., Gilbert F. Long waves on the continental shelf // J. Fluid Mech 1964. -Vol. 20, No 4. -P. 529-544.

173. Munk W. H., Snodgrass F.E., Wimbush M. Tides off shore: transition from California coastal to deep-sea waters // Geoph. Fluid Dyn. 1970. - Vol. 1. - P. 161-235.

174. Nakano M., Unoki S. On the seiches (the secondary undulations of tides) along the coast of Japan//Records Oceanogr. Works in Japan.-1962.-Spec. No.6. P. 169-214.

175. Odamaki M. Tides and tidal currents along the Okhotsk Coast of Hokkaido // J. Oceanography. 1994. - Vol. 50. - P.265-279.

176. Odamaki M., Iwamoto K. Currents and tidal observations by hydrographic Department of Marine Safety Agency, off the Okhotsk coat of Hokkaido // PICES Sci. Reports. Sidney; Canada, 1999.-N.12.-P. 149-152.

177. Ogura S. The tides in the seas adjacent to Japan// Bui. hydrographic department. Imp. Japan Navy Tokyo, 1933. - Vol.7 - 189 p.

178. Oh IS., Rabinovich A.B., Park M.S. et al. Seasonal sea level oscillations in the East Sea (Sea of Japan)//J. Oceanolog. Soc. of Korea. 1993.-Vol.28, No.l. - P.l- 12.

179. Okada, Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space//Bul. Seism. Soc. America 1985. - Vol. 75. - P. 1135-1154.

180. Preller, R.H., and Hogan P.J. Oceanography of the Sea of Okhotsk and the Japan (East) Sea// The Sea 1988. - Vol.11. - P. 429-481.

181. Patullo J., Munk W, Revelle R. et al. The seasonal oscillation in the sea level // J. Mar. Res 1955.-Vol. 14, No 1.-P. 88-155.

182. Pugh D.T. Tides, surges and mean sea-level. New-York: J. Wiley & sons, 1987. 462 p.

183. Pugh D Т., Vassie J M. Extreme sea levels from tide and surge probability // Proc. 16th Coast Eng Conf.-Hamburg, 1979.-Vol.1.-P.911-930.

184. Pugh D T , Vassie J M. Tide and surge propagation offshore in the Dowsing region of the North Sea// Deutche Hydrographiche Zetschrift. 1976. - Heft 5. - P.445-463.

185. Rabinovich A.B., Shevchenko G.V., and Sokolova S.E. An estimation of extreme sea levels in the northern part of the Sea of JapanII La mer. Tokyo: Franco - Japanese ocean-ographical society. - 1992. - Vol. 30. - P. 179 - 190.

186. Rabinovich, A.B., Monserrat, S. Generation of Meteorological Tsunamis (Large Amplitude Seiches) Near the Balearic and Kuril Islands // Natural Hazards. -1998.- Vol. 18.-P. 27-55.

187. Rascon О A., Villareal A.G. On a stohastic model to estimate tsunami risk // J. of Hydraulic Research. 1975. -Vol. 13, No 4. - P. 383 - 403

188. Ray R.D. A global ocean tide model from Topex/Poseidon altimetry: GOT99.2. NASA Tech. Memo. 209478.- 1999.

189. Romanov A A , Sedaeva O.S., Shevchenko G.V. Seasonal and tidal variations of the sea level between Hokkaido and Sakhalin Islands based ob satellite altimetry and coastal tide gauge dataII J. Pacific Oceanography. 2004. - Vol. 2, No. 1-2. - P. 117-125.

190. Smith R. Asymptotic solutions for high-frequency trapped wave propagation// Philos Trans. Roy. Soc. London. 1970. - A268, No. 189. - P. 289-324.

191. Suhayda J. N. Standing waves on beaches // J. Geophys. Res. -1974 -Vol. 79. -P. 3065 -3071.

192. Sudzuki K., Kanari S. Tides in the Sea of Okhotsk// Marine Sci. 1986. - Vol. 18, № 7. -P 445-463

193. Takahasi R.andAida I. Spectral analyses of long period ocean waves observedat Izu-Oshima // Bui Earth Res. Inst. -1962. -Vol. 40. P. 561 - 573.

194. Takahasi R , Haton T. A summary report on the Chilean tsunami of May 1960 // Report on the Chilean tsunami / Field investigation committee for Chilean tsunami. Tokyo, 1961. -P. 23-34

195. Terada T. Secondary undulations of tides caused by cyclonic storm // Proc. Tokyo Math. Phys. Soc. 1912. - 2-nd. ser. - Vol. 6. - P. 196-201.

196. Tikhonchuk E., Shevchenko G. Features of the ice drift response to the wind Influence on the Northeastern Shelf of Sakhalin // Proceedings of the 17th International Symposium on Ice. Saint -Petersburg, 2004. - Vol.2. - P. 154-162.

197. Thompson W. B. and Van Dorn W. G. Coastal response to tsunamis // Proc. Internat. Tsunami Sympos, IUGG, 6-9 August, Sidney, В. C., Canada. -1985. P. 254 - 263.

198. Thorndike, A S , and R. Colony. Sea ice motion response to geostrophic winds// J. Geophys. Res 1982. - Vol. 87, No. C8. - P. 5845-5852.

199. Ursell F. Edge waves on a sloping beach // Proc. Roy. Soc. London. -1952. -Vol. A214. -P. 79-97.

200. Woodworth P. L. The worldwide distribution of the seasonal cycle of mean sea level. Inst, of Oceanogr. Sci.: Rep Bidston, 1984. - No 190. - 94 p.

201. Wunsch C. Bermuda sea-level in relation to tide, weather and baroclinic fluctuations // Rew Geophys. Space Phys. 1972. - Vol. 10.- No. 1. - P. 1-49.

202. Yoshida K. On the ocean wave spectrum with special reference to the beat phenomena and the 1-3 minute waves // J. Oceanogr. Soc. Japan. 1950. - Vol. 6, No. 2. - P. 49-56.

203. Yoshida, K. A. A hypothesis on transmission of energy of tsunami waves// Rev. Oceanogr. Works in Japan. 1959. - Vol. 5. - P. 14-23.