РГП «Казгидромет»
Министерства энергетики
Республики Казахстан
Добавлено: 27 декабря 2016 01:35, Изменено: 02 августа 2017 09:16

 

Каспийское море в последнее время все больше подвергается антропогенному воздействию, связанному с  активным хозяйственным освоением его акватории. В этих условиях знание гидрологического режима моря и его изменений,  в значительной  степени определяющих экологическую обстановку, имеют практическую значимость. Однако, гидрологический режим, и особенно его изменчивость, слабо изучены. В условиях недостатка данных наблюдений роль математического моделирования режима моря существенно возрастает, поскольку позволяет без значительных материальных затрат проводить численные эксперименты по диагнозу и прогнозу гидрологического состояния вод с учетом антропогенного воздействия. Такой подход, когда изучение колебаний уровня по натурным данным сочетается с гидродинамическим моделированием и численными экспериментами, расширяет возможности научного анализа.

Применительно к проблеме исследования колебаний уровня Каспийского моря путем численного гидродинамического моделирования решаются в основном следующие задачи:

  • выявление роли различных факторов, формирующих колебания уровня в специфических физико-географических условиях;
  • разработка методов расчета уровня и его экстремальных характеристик для обеспечения гидротехнического, промышленного и коммунального проектирования и строительства;
  • изучение режима колебаний уровня в областях, недостаточно или совсем не освещенных натурными данными;
  • вероятностная оценка будущего уровенного режима при осуществлении различных крупных хозяйственных мероприятий  (строительство плотин, защитных дамб, изъятия стока рек  и  т.д.);
  • разработка методов прогноза колебаний уровня.

Для  решения  указанных  задач  используется  гидродинамический модуль  MIKE 21, разработанный в Датском гидравлическом институте (ДГИ). Гидродинамический модуль MIKE 21 является  основным  модулем   всей  системы   моделирования  MIKE 21 и обеспечивает  гидродинамический базис для вычислений.  Он моделирует изменения уровня воды и потоков в ответ на явления,  происходящие в водоеме. Уровни воды и потоки разлагаются в прямоугольной  координатной сетке, охватывающей интересующее пространство, при условии наличия батиметрических данных, коэффициентов шероховатости дна, поля ветра, гидрографических граничных условий и т.д. Гидродинамический  модуль модели  решает  систему вертикально интегрированных уравнений неразрывности  и  сохранения  количества движения в двух горизонтальных измерениях, добиваясь хорошего пространственного и временного разрешения, и исследует влияние быстро изменяющихся под действием атмосферных процессов возмущений в этом слое  на динамику нижележащего слоя.

Прогнозирование сгонно-нагонных явлений на Каспийском море 

для различных районов казахстанского побережья

Сгонно-нагонные колебания уровня моря представляют собой кратковременные непериодические изменения морского уровня под воздействием ветра и атмосферного давления. В результате этого воздействия в поверхностном слое моря возникает поступательное движение воды, вызывающее перемещение водных масс, что приводит к кратковременным колебаниям уровня моря у берега. Обширные мелководья, малые уклоны дна и суши,  конфигурация береговой черты, активная   деятельность  ветра  создают  благоприятные условия для развития в Северном Каспии значительных сгонно-нагонных колебаний уровня воды. В прибрежной зоне Прикаспийской низменности из-за сгонно-нагонных колебаний уровня моря происходят существенные изменения гидролого-морфологических, гидрохимических и экологических процессов.
В современный период при высоком стоянии фонового уровня Каспийского моря нагонные явления сопровождаются затоплением больших, ранее незатопляемых участков Казахстанского побережья, принося огромные убытки хозяйственным объектам, населению и экологии региона. При сгонах падение уровня моря в Северном Каспии может достигать 2,5 м. Это приводит к нарушению работы водозаборов, обмелению портовых акваторий и судоходных морских каналов, сокращению площадей нерестилищ и площадей нагула ценных промысловых рыб, в первую очередь – осетровых, изменению ландшафтной структуры прибрежных территорий, опустыниванию прибрежных районов. При сгонах обсыхают обширные мелководья вдоль берегов, а также на устьевом баре Урала, в результате чего гибнет рыба в отшнурованных водоемах и лужах, обсыхают орудия лова и прекращается рыбный промысел. В открытой более отдаленной от берега части моря при значительных сгонах ухудшаются условия для прохода судов,  и они идут с недогрузкой. Сгоны лимитируют проход на мангышлакском пороге.
Причиняемый ущерб может быть значительно   снижен заблаговременным предупреждением (прогнозом) штормового сгона (нагона).
Прогноз составляется в табличной форме два раза в неделю (вторник и пятница) для двух экономических районов Казахстана (Атырауской и Мангистауской областей), примыкающих к Каспийскому морю. Основой прогноза являются численные прогнозы погоды Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ЕЦСПП). Прогнозы уровня моря составляются для восьми пунктов, выбранных таким образом, чтобы учитывались морфометрические условия и специфика  синоптических процессов, развивающихся в этом регионе. Дискретность расчета (прогноза) уровня  моря 1 час, заблаговременность – до 120 часов (5 сут.). В таблице также представлены максимальный, минимальный и средний уровни за период прогноза.  При угрозе возникновения опасных сгонов и нагонов морские прогнозы уточняются каждый день. На основе этих таблиц выполняется оценка точности прогноза гидродинамическим  методом путем сравнения измеренного и прогнозируемого хода уровня моря. Ниже приведен пример прогностических таблиц для Северного и Среднего Каспия.
Разработанная в Казгидромете система прогнозирования колебаний уровня моря позволяет выдавать прогностическую информацию в любом заданном потребителем пункте.

Еженедельный бюллетень по Каспийскому морю

На основе полученных результатов гидродинамического моделирования составляется прогноз уровня моря, и производится выпуск бюллетеня в электронной и печатной версиях.

В летнем еженедельном бюллетене по Каспийскому морю приводится обзор предыдущего состояния моря за неделю,  дается прогноз его уровня на 5 дней вперед в графическом виде, также мы помещаем схему расположения пунктов наблюдений  и прогнозирования уровня Каспия.  В нашем бюллетене приводятся таблица критериев опасности сгонно-нагонных явлений на северо-восточном побережье Каспийского моря и таблица выбранных для пунктов прогнозирования максимальных, минимальных и средних значений уровня моря на период заблаговременности.
В зимнее время выходит зимний вариант. В нём отображается состояние водной поверхности Каспийского моря, дается прогноз уровня в незамерзающей части моря, также в зимнем бюллетене дается обзор ледовой обстановки на казахстанских станциях, приводятся графики хода температуры воды по морским станциям, космические снимки.

Прогнозы волнения

Большое значение для районов Среднего Каспия имеют прогнозы волновой обстановки. Для решения этой задачи была разработана методика прогноза волнения, которая успешно внедрена в производство и в настоящее время Казгидромет осуществляет выпуск бюллетеня и прогнозов волнения с заблаговременностью 5 суток для 3-х квадратов открытой акватории Каспийского моря, а также бухт Баутино и Курык. В соответствии с договорами разработана методика и  выпускаются прогнозы волнения для районов нефтедобычи. В качестве входной характеристики также используется информация, получаемая из Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды.

Мониторинг ледовой обстановки на Каспийском море

В течение зимнего периода выпускаются еженедельные обзоры ледовой обстановки на Каспийском море. После окончания ледового периода на основании материалов срочных наблюдений по каждой морской гидрометеорологической станции ежегодно составляются сводные таблицы основных характеристик ледового режима Каспийского моря, публикуемые затем в «Ежегодных данных о режиме вод Каспийского моря. Казахстанское побережье»:

Сведения об основных элементах ледового режима Каспийского моря


Кроме того, обзор ледового режима публикуется в «Ежегодных данных о режиме вод Каспийского моря».

Продукция:

- Бюллетень по Каспийскому морю

- Прогноз уровня Каспийского моря (Северный и Средний Каспий)

- Бюллетень по волнению для Среднего Каспия

- Обзор сгонно-нагонных явлений

- Обзор ледовых условий на Каспийском море

- Прогноз волнения и ветра на 5 суток