кандидат физико-математических наук;
candidate of physical and mathematical sciences;
Цель. Изучение распространения речных вод при впадении в море, формирования плюма и вдольберегового плотностного течения, оценка характеристик плюмов и параметров их эво-люции в зависимости от расхода реки и гидрологических условий северо-западного шельфа Черного моря в отсутствие ветрового воздействия являются целью работы. Методы и результаты. Формирование и распространение плюма исследовались с помощью численного моделирования на основе трехмерной σ-координатной численной модели POM для расчета циркуляции в прибрежной зоне с учетом стока реки. Проведена серия численных экспе-риментов, учитывающих влияние сезонных изменений расходов и солености реки, а также стра-тификации морских вод на динамику плюма в диапазоне чисел Фруда Fr ≤ 1. Расчеты выполне-ны для прямоугольной области. В качестве входных параметров модели использованы средне-климатические данные расхода реки, температуры и солености речной и морской воды. Получе-ны количественные оценки характеристик плюмов и параметров их эволюции, оценки глубины, радиуса и положения центра плюма в зависимости от величины баланса сил плавучести (число Бургера) и инерции (числа Фруда и Россби), которые согласуются с данными гидрологических наблюдений, выполненных в условиях слабых ветров (со скоростью менее 5 м/с). Использова-ние TVD-схем в модели обеспечило монотонность численного решения для областей с большими пространственными градиентами гидрофизических параметров и существенно сни-зило вычислительную вязкость. Установлено, что расходы пресной воды, переносимой при-брежным течением, пропорциональны квадрату его доступной потенциальной энергии, зависи-мость описывается уравнением линейной регрессии с высокими коэффициентами детерминации (~ 0,95) и корреляции (~ 0,97). Выводы. Полученные соотношения для глубины и ширины плюма, расхода прибрежного течения можно использовать для оценки этих параметров по гидрологической информации или спутни-ковым данным при скорости ветра менее 5 м/с. В среднем через ~ 10 дней формируется квази-стационарный режим плюма, при котором расход прибрежного течения стабилизируется на уровне ~ 40 % от расхода реки, при этом ~ 60 % продолжает циркулировать в пределах плюма. Полученные результаты могут использоваться при планировании морских экспедиций, оценке влияния катастрофических сбросов воды в реках на гидрохимический режим и экологическое состояние прибрежной зоны
Purpose. The purpose of the work is to investigate the propagation of river waters as they flow into the sea, the formation of plume and along-coastal buoyancy current, as well as to assess the plume charac-teristics and their evolution parameters depending on river discharge and hydrological conditions of the Black Sea northwestern shelf in the absence of wind forcing. Methods and Results. The plume formation and propagation were studied by numerical simulation based on the three-dimensional σ-coordinate numerical model POM applied to calculate circulation in the coastal zone with due regard for river runoff. The performed series of numerical experiments took into account the impact both of the river seasonal changes in discharge and salinity, and the seawater stratification on plume dynamics within the range of Froude numbers up to 1. The calculations were done for a rectangular area. The average climate data on river discharge, sea- and river-water tempera-ture, and salinity were used as the model input parameters. The quantitative estimates of plume charac-teristics and evolution parameters, as well as its depth, radius and center position depending on the bal-ance of buoyancy forces (the Burger number) and inertia (the Froude and Rossby numbers) were ob-tained. They are consistent with the data of hydrological observations carried out under conditions of weak winds whose speed is less than 5 m/s. Application of the TVD schemes in the model has provided monotonicity of numerical solutions for the areas with high spatial gradients in hydrophysical parame-ters, and also significantly reduced the computational viscosity. It has been established that the discharg-es of freshwater transported by the coastal current are proportional to the square of its available potential energy; the dependence is described by a linear regression equation with high coefficients of determina-tion (~ 0.95) and correlation (~ 0.97). Conclusions. The obtained relationships for plume depth and width, and coastal current discharge can be used for assessing these parameters based on hydrological information or satellite data at the wind speed less than 5 m/s. On average, after ~ 10 days, a quasi-stationary regime is formed, in which the coastal current discharge stabilizes at ~ 40 % of the river discharge, at that the rest ~ 60 % continues to circulate within the plume. The obtained results can be used in planning marine expeditions and as-sessing the impact of catastrophic water discharges in rivers upon the hydrochemical regime and envi-ronmental state of the coastal zone.