Меню

Ветровое волнение баренцево море

Справочные данные по режиму ветра и волнения Баренцева, Охотского и Каспийского морей

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку «Купить» и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО «ЦНТИ Нормоконтроль»

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Справочные данные по режиму ветра и волнения Баренцева, Охотского и Каспийского морей содержат методику расчетов и сведения, необходимые для правильной классификации судов по районам плаваний при разработке норм и правил Российского морского регистра судоходства, для проектирования судов и сооружений, оценки условий плавания, планирования работ в открытом море и на шельфе, а также для решения других вопросов, связанных с судоходством.

Оглавление

Часть 1. Методы расчета режима ветра и волнения

1 Краткая характеристика справочных данных по режиму ветра и волнения Баренцева, Охотского и Каспийского морей в соответствии с требованиями Российского морского регистра судоходства

2 Подходы к созданию нового поколения справочных данных по режиму ветра и волнения

2.1 Гидродинамические модели, используемые при расчетах ветра и волнения на морях и океанах

2.2 Проверка соответствия результатов модельных расчетов данным измерений

3 Особенности временной структуры ветра

4 Основные расчетные параметры волнения

4.1 Высоты видимых волн

4.2 Периоды и длины видимых волн

4.3 Высоты гребней волн

4.4 Совместное распределение высот и периодов волн

4.5 Спектральные характеристики волнения

5 Волновой климат (Режимные характеристика волнения)

5.1 Оперативные статистики

5.2 Экстремальные статистики волн

Часть 2. Справочные данные по режиму ветра и волнения Баренцева, Охотского и Каспийского морей

1 Баренцево море

2 Охотское море

3 Каспийское море

Дата введения 01.02.2020
Добавлен в базу 05.05.2017
Актуализация 01.02.2020

Этот документ находится в:

  • Раздел Экология
    • Раздел 47 СУДОСТРОЕНИЕ И МОРСКИЕ СООРУЖЕНИЯ
      • Раздел 47.020 Судостроение и морские сооружения в целом
        • Раздел 47.020.01 Судостроение и морские сооружения, общие аспекты
  • Раздел Строительство
    • Раздел Нормативные документы
      • Раздел Отраслевые и ведомственные нормативно-методические документы
        • Раздел Проектирование и строительство морских сооружений

Организации:

30.09.2003 Утвержден Российский морской регистр судоходства
Разработан Государственный океанографический институт Госкомгидромета
Разработан Российский морской регистр судоходства
Разработан СПбГУ
Издан Российский морской регистр судоходства 2003 г.

Чтобы бесплатно скачать этот документ в формате PDF, поддержите наш сайт и нажмите кнопку:

РОССИЙСКИЙ МОРСКОЙ РЕГИСТР СУДОХОДСТВА

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

ПО РЕЖИМУ ВЕТРА И ВОЛНЕНИЯ БАРЕНЦЕВА, ОХОТСКОГО И КАСПИЙСКОГО МОРЕЙ

Справочные данные по режиму ветра и волнения Баренцева, Охотского и Каспийского морей содержат методику расчетов и сведения, необходимые для правильной классификации судов по районам плаваний при разработке норм и правил Российского морского регистра судоходства, для проектирования судов и сооружений, оценки условий плавания, планирования работ в открытом море и на шельфе, а также для решения других вопросов, связанных с судоходством. Данные, содержащиеся в настоящем пособии, заменяют соответствующие разделы ранее изданных Регистром СССР справочных данных «Ветер и волны в океанах и морях» (Л.: Транспорт, 1974).

Работа выполнена в Санкт-Петербургском отделении Государственного океанографического института. Институте высокопроизводительных вычислений и информационных систем и на кафедре океанологии Санкт-Петербургского государственного университета. Ответственные исполнители работ: Л.И. Лопатухин, А.В. Бухановсккй, А.Б. Дегтярев, В.А Рожков.

© Российский морской регистр судоходст»#, 2003

через 6 часов за 30 лет с 15 интервалами в частотном диапазоне и 24 значениями по направлению (через 15 е ) шагом по частоте составляет примерно 3,15-10 15 чисел для 52 миллионов спектров. Если добавить сведения о видимых элементах волн, то объем информации еще увеличится на несколько порядков.

Поэтому, с целью ограничения объема выходных данных, повышения их информативности и ускорения расчетов, в полном объеме информация сохраняется только для некоторых специально отобранных точек. Для других узловых точек сетки сохраняется только интегральная информация о волнении (высота волны, средний период, направление распространения). Для анализа ветро-волнового режима Баренцево море разделено на 11 однородных районов, Охотское — на 9, Каспийское — на 8. В каждом районе для последующего статистического анализа выделено несколько точек, представляющих особый интерес.

Карп Варением моря. Сплошными линиями указано разделение на районы, принятое в настоящем справочнике (номера районов приведены арабскими цифрами). Штриховыми линиями указано разделение на районы моря, приведенное в [3] (номера районов указаны римскими цифрами)

В данном пособии, с целью ограничения объема представляемой расчетной информации по морским районам, на основе анализа полученных расчетных данных некоторые однородные районы объединены друг с /футом. В результате, в данном пособии

информация представлена для 5 районов Баренцева и Охотского морей и трех районов Каспийского моря. На рис. 2.1 — 2.3 приведены карты морей и рассматриваемые объединенные районы.

Карта Охотского мори. Сплошными линиями указано разделение на районы, использованное в настоящем справочнике (номера районов приведены арабскими цифрами). Штриховыми линиями указано разделение на районы моря, приведенное в [3] (номера районов указаны римскими цифрами)

Проверка результатов расчетов по модели с данными измерений волномерными буями на Баренцевом море, с буровых платформ в Охотском море и донными волнографми на Каспийском море показала приемлемость использованной модели для расчета режима ветра и волнения.

Карга Каспийского мор*. Сплошными линиями указано разделение на районы, использованное в настоящем справочнике (номере районов приведены арабскими цифрами). Разделение на районы, приведенное в [3] частично совпадает с настоящим разделением.

Читайте также:  Отдых дивноморск 2021 частный сектор рядом с морем

2.2 Проверка соответствия результатов модельных расчетов данным измерений

Смысл проверки (верификации) состоит в сопоставлении характеристик модельных расчетов с данными измерений, изначально не использовавшимися при идентификации параметров модели. Целью сопоставления является определение степени возможных различий, которые могут быть как систематическими, так и случайными вследствие не учета в модели ряда управляющих факторов.

Поскольку для расчета по гидродинамической модели WAVEWATCH III используются данные реанализа NCEP/NCAR по полям скорости ветра, возможные различия между результатами расчетов и данными измерений могут быть следствием как погрешности модельного поля ветра, так и несовершенства самой гидродинамической модели волнения. С этой целью предварительно выполнено сопоставление полей ветра NCEP/NCAR на высоте 10 (м), с данными долгосрочных наблюдений. Поскольку поле смешанного волнения в Западной части Баренцева моря определяется также режимом ветра в Норвежском, Гренландском морях и Северной Атлантике, для сопоставлешм использованы как данные инструментальных измерений на судах погоды (А/ и I), так и измерений на буях в Баренцевом море. Краткая характеристика исходных данных приведена в табл. 2.1.

Характеристика рялов скорости приводного ветра по инструментальным измерениям

е 28’ в.д.) с 1975 по 1981 гг. Для сопоставления с данными на береговой ГМС использованы данные по ближайшей морской точке из массива реанализа — 58°05’с.ш., 144°20’в.д.

Сопоставление фрагментов реализаций модуля скорости вара по инструментальным измерениям (I) и данным рсанализа (2). Баренцево морс. Номера соответствуют данным из табл. 2.1

В качестве примера на рис. 2.5 приведены результаты сопоставления фрагментов временных рядов модуля |Й| скорости ветра для четырех характерных месяцев (январь,

апрель, июль, октябрь). Из рисунка видно, что в зимний сезон согласование данных измерений и модельных данных весьма удовлетворительно, в летний сезон согласование несколько хуже из-за преобладания локальных ветров. Это принципиально не сказывается на статистике ветра.

Сопоставление фрагментов реализаций модуля скорости ветра по инструментальным измерениям (I) и данным рсанализа (2). Охотское морс, (а) — январь, (б) — апрель, (в) — июль, (г) — октябрь

Для сопоставления модельных расчетов волнения с данными измерений использованы результаты, полученные в точках 73N, 44Е (май 1992 — январь 1993 гг.) и 72.0N-31.0E (январь 1990 — декабрь 1992 гг.). В качестве примера, на рис. 2.6 приведен фрагмент реализаций значительных высот волн И, для января 1993 г. в точке 73N-44E. Из рис. 2.6 видно удовлетворительное согласование модельных расчетов и инструментальных измерений. Небольшие различия во времени между максимумами и минимумами кривых на этом рисунке можно объяснить несовпадением пространственных узлов расчетной сетки и места измерения волнения.

Сопоставление результатов расчетов значительной высоты волн по модели WAVEWATCH 1П (1) и данным инструментальных измерений (2). Баренцево морс, 73N-44E

Для статистического сопоставления значительных высот и средних периодов воли воспользуемся трехлетним рядом измерений в точке 74.5N-31.0E. На рис. 2.7 приведены квантильные биплоты этих характеристик: по оси абсцисс отложены члены

вариационного ряда результатов гидродинамического моделирования, а по оси ординат -инструментальных измерений. Из рис. 2.7 видно хорошее согласование модельных расчетов и данных измерений за период с 1990 по 1992 гг. даже для сильных штормов.

Квантильные б и плоты соответствия высот (а) и периодов (б) волн по данным измерений и модельным расчетам. Баренцево море, 74.JN-3l.0E, 1990- 1992 гг.

СОДЕРЖАНИЕ

Часть 1. Методы расчета режима ветра и волнения. 5

1 Краткая характеристика справочных данных по режиму ветра и волнения

Баренцева, Охотского и Каспийского морей в соответствии с требованиями Российского морского регистра судоходства. 7

2 Подходы к созданию нового поколения справочных данных по режиму

ветра и волнения. 8

2.1 Гидродинамические модели, используемые при расчетах ветра и волнения

на морях и океанах. 9

2.2 Проверка соответствия результатов модельных расчетов данным измерений. 14

3 Особенности временной структуры ветра. 17

4 Основные расчетные параметры волнения. 19

4.1 Высоты видимых волн. 19

4.2 Периоды и длины видимых волн. 20

4.3 Высоты гребней волн. 21

4.4 Совместное распределение высот и периодов волн. 23

4.5 Спектральные характеристики волнения. 26

5 Волновой климат (Режимные характеристики волнения). 34

5.1 Оперативные статистики. 34

5.2 Экстремальные статистики во ли. 44

Часть 2. Справочные данные по режиму ветра и волнения

Баренцева, Охотского и Каспийского морей. 55

1 Баренцево море. 57

2 Охотское море. 115

3 Каспийское море. 172

МЕТОДЫ РАСЧЕТА РЕЖИМА ВЕТРА И ВОЛНЕНИЯ

Введение

Ветровое волнение относится к геофизическим процессам мелкомасштабного диапазона изменчивости с характерными временными масштабами от долей до нескольких десятков секунд и пространственными масштабами от сантиметров до нескольких сотен метров. Волнение является вероятностным процессом, свойства которого описываются набором статистических характеристик (параметров). Размеры волн определяются набором внешних факторов (условий волнообразования), в частности, скоростью ветра, продолжительностью его действия, разгоном и тд. При неизменных условиях волнение является квазистационарным, квазиоднородным процессом. Условия волнообразования любой акватории не остаются неизменными; изменения связаны с прохождением барических образований (синоптическая изменчивость), годовой ритмикой (сезонная изменчивость) и долгопериодными вариациями циркуляционных процессов (межгодовая изменчивость). Такая разномасштабная изменчивость позволяет определить режим волнения (или волновой климат) как ансамбль состояний волновой поверхности с учетом указанной изменчивости. В справочниках и пособиях она представлена различными статистическими характеристиками: спектрами волн, режимными распределениями и их числовыми характериаиками (например, средними значениями, дисперсией, квантилями и т.п.). Режимные распределения элементов волн и скоростей ветра характеризуют изменчивость параметров распределений из промежутка квазистационарности. Изменчивость параметров спектров и вероятность их появления описываются климатическими спектрами волн. Принципиальная схема, поясняющая разнообразие волнения на промежутке квазистационарности и режимные характеристики воли приведены на рис. В.1.

Читайте также:  Пираты карибского моря корабль лорда беккета

Принципиальная схема составления выборки для расчета режима волнения

Пространственная и временная детализация режимных характеристик, полнота и разнообразие набора статистик зависит от целевой направленности изданий. Требования Российского морского регистра судоходства 1 позволяют ограничиться сведениями о ветре и волнении для конечного набора квазиоднородных районов каждой из рассматриваемых акваторий Баренцева, Охотского и Каспийскою морей. Сложившаяся практика проектирования и эксплуатации судов и средств океанотехники позволяет разделить режимные характеристики ветра и волн на экстремальные и оперативные. Первые определяют так называемый режим выживания сооружения или судна, а вторые — режим их повседневной эксплуатации. При расчетах оперативных характеристик, как правило, используют стандартные процедуры. Наибольшие трудности возникают при оценке экстремальных характеристик, как в силу их наибольшей важности и ответственности за конечный результат расчетов, так и из-за нерешенности многочисленных методических проблем.

1 Краткая характеристика справочных данных по режиму ветра и волнения Баренцева, Охотского и Каспийского морей в соответствии с требованиями Российского морского регистра судоходства

Регистр СССР в 1962 г. подготовил и издал справочные данные по морям, омывающим берега СССР [1], а в 1965 г. вышло первое издание справочных данных по ветру и волнению океанов (2]. В 1974 г. Регистром подготовлено и издано справочное пособие но режиму ветра и волнения в океанах и морях [3]. Это пособие до настоящего времени не потеряло своей актуальности и используется при решении многочисленных прикладных задач, например, для проектирования судов, их классификации по районам плавания, планирования работы морского и промыслового флотов и т.д. В издании 1974 г. по данным визуальных наблюдений за волнением и измерений ветра в табличном и графическом виде представлены сведения о повторяемости ветра и волнения по градациям для отдельных районов и сезонов, приводятся другие элементарные статистические данные (средние значения, дисперсии, параметры распределений и т.п.). В справочнике 1974 г. Баренцево море разделено на три крупных района. Охотское — на четыре. Каспийское — на три.

Начиная с 70-х гг., в связи с освоением шельфа морей России, потребовались более детальные, чем ранее, сведения о ветре и волнении. Откликаясь на эти требования, Регистром были изданы правила для плавучих буровых установок [4] и дополнения к ним

[5] . В этих изданиях впервые были приведены подробные данные о совместных распределениях высот и периодов волн, но для морей в целом, т.е. без детализации по районам. В правилах издания 1987 г. [5] сведения об экстремальных, возможных 1 раз в 50 и 100 лет, ветре и волнах детализированы по районам. Однако с момента указанных публикаций прошло достаточно много времени. В 80-е гг. Главным управлением навигации океанографии МО СССР были изданы Гидрометеорологические карты морей

[6] . Гидрометеорологической службой были опубликованы справочники по шельфу [7, 8] и по проекту «Моря СССР» [9, 10, 11]. Данные издания содержат широкий набор сведений о гидрометеорологических характеристиках, но не ориентированы на специфику требований и сферу деятельности Регистра. Изданные за рубежом справочные пособия [12,13,14), в основном отражают самые общие закономерности режима ветра и волнения или относятся к конкретному нефтегазоносному месторождению и не репрезентативны для моря в целом.

В настоящее время развитие мореплавания, судостроения и освоение шельфа влекут за собой повышение требований к составу, полноте и достоверности сведений о режиме ветра и волнения. В то же время появилась возможность в значительной степени удовлетворить эти требования благодаря использованию современной информационной базы данных, совершенствованию старых и разработке новых методов гидродинамического и вероятностного моделирования полей ветра и волн.

2 Подходы к созданию нового поколения справочных данных по режиму ветра и волнения

С середины 70-х гг. проводятся инструментальные измерения волнения с автоматических буев и буровых установок. Данные этих измерений получены, в основном, в прибрежных районах и, несмотря на их многочисленность, не всегда отражают режим волнения в открытых районах океанов и морей. Измерения успешно используются для проверки численных моделей расчета волнения и для решения специфических задач исследования волнового климата.

1975 год можно считать началом спутниковых измерений волнения. Накопленные в результате спутниковых измерений данные позволили в 1996 г. создать первые атласы по режиму волнения [15, 16]. Эти данные отражают пространственно-временную изменчивость режима волнения больших акваторий. Однако достоверность спутниковой информации не удовлетворяет требованиям Регистра и нуждается в дополнительных исследованиях.

Освоение шельфа океанов и морей повлекло за собой многочисленные дополнительные требования к составу, полноте и достоверности сведений о волновом климате. Такие сведения особенно необходимы для районов, где наблюдения не проводятся или проводятся крайне редко. Поэтому для указанных районов разработана концепция определения режимных характеристик волнения [17]. В основе концепции лежит подход, основанный на получении режимных сведений путем расчетов волнения по гидродинамическим моделям. Принятый подход базируется на том факте, что в настоящее время модели, описывающие уравнение баланса волновой энергии в спектральной форме, достигли весьма высокого уровня, как в учете факторов волнообразования, так и в вычислительном плане. По этим моделям по заданному полю ветра или атмосферного давления рассчитываются частотно-направленные спектры, а по ним — высоты и периоды волн в узлах сеточной области. Возможности модельных расчетов волнения за длительные промежутки времени (годы и десятилетия) существенно расширились после выполнения большого и трудоемкого международного проекта по реанализу метеорологических данных [18]. В результате в свободном и частично ограниченном доступе в интернете имеются данные по полям атмосферного давления и ветра, служащие входной информацией для расчета волн. Подход, основанный на гидродинамическом моделировании для создания базы данных для расчета режима ветра и волнения, получил наибольшее распространение, признан и одобрен как научной общественностью, так и потребителями информации о ветре и волнении во всем мире. Статистическая обработка результатов гидродинамического моделирования является одним из важнейших этапов исследований, требует анализа и синтеза результатов расчетов, получения ансамбля реализаций, исследования достоверности рассчитанных статистик и создания справочных данных по режиму ветра и волнения.

Читайте также:  Волнение моря сегодня у гагры

2.1 Гидродинамические модели, используемые при расчетах ветра и волнения на морях и океанах

Любую, предложенную на сегодняшний день гидродинамическую модель волнения можно описать следующим образом [19,20]:

dN dN . dN- dN — dN, dN . _

— +—(p + —0 + —к +— B + —со = G,

at дq> ae dk ap K a©

где jV- спектральная плотность волнового действия — является функцией от широты 88 Gin+ Gd + Gds, (2.3)

где G* — поступление энергии от ветра к волнам;

Gw слабо-нелинейное взаимодействие в спектре ветрового волнения;

G* — диссипация волновой энергии;

В настоящее время все предложенные модели различаются формой представления функции источников и методами численной реализации расчетной схемы решения уравнения (2.1). Имеется огромное количество моделей, с той или иной полнотой и достоверностью учитывающих слагаемые в соотношении (2.3). Все модели, в принципе, можно разделить на три большие группы: спектральные дискретные; спектральные параметрические; интегральные.

К интегральным моделям, в частности, относятся полуэмпирические соотношения, принятые в различных руководствах по расчету волнения. Строительных Нормах и Правилах (СНиП) и т.д.

Параметрические спектральные модели (впервые такая модель была предложена Клаусом Хассельманом) при описании спектра волнения рассматривают не каждую гармонику отдельно, а несколько параметров, аппроксимирующих спектр. В зависимости от числа параметров модели могут быть шести, пяти и даже однопараметрическими. В этих моделях решается система уравнений в частных производных для параметров спектра. Обзор имеющихся параметрических моделей можно найти в ряде публикаций (см., например, [21]). Преимущество параметрических моделей состоит в быстроте реализации расчетов. По этой причине они до недавнего времени достаточно широко использовались, особенно в прикладных расчетах. Однако по мере развития вычислительной техники

параметрические модели постепенно отживают свой век и, видимо, будут использоваться для экспресс-анализа режима волнения. Кроме того, недостатками параметрических моделей являются использование эмпирических соотношений между факторами волнообразования и параметрами спектра, неоднозначный учет волн зыби и отсутствие возможности адекватного отображения формы спектров. Последнее обстоятельство из-за необходимости описания спектрального волнового климата существенно сужает область применимости спектральных параметрических моделей.

Спектральные дискретные модели наиболее теоретически обоснованы и отличаются, в основном, степенью подробности описания нелинейных взаимодействий. Наиболее широкое распространение получили разработанные международными коллективами ученых модели WAM (Wave Model) н Wave Watch, а также SWAN (Simulating Waves Near Shore) — для мелководья. Эти модели открыты для широкого круга пользователей интернета. Спектральные дискретные модели успешно используются для расчетов волнения в различных районах океанов, включая решения конкретных прикладных задач, в частности, определения режима волнения на конкретных нефтегазоносных месторождениях. Например, модели WAM и Wave Watch употреблены для моделирования волн, как в отдельных океанах, так и для всего Мирового океана с целью изучения долговременной изменчивости волнового климата. Имеется обширная литература по результатам их использования (см., например, [22, 23, 24]). Модель Wave Watch, в ее наиболее современной версии 2.22 [25], использована при создании базы данных для расчета режимных характеристик ветра и волнения Баренцева, Охотского и Каспийского морей. В качестве входной информации использованы данные по полям атмосферного давления ветра, полученные в результате рсанализа, выполненного в Национальном центре США по прогнозу состояния окружающей среды и Национальном центре атмосферных исследований (NCEP/NCAR). Сеточная расчетная область для Баренцева моря охватывает почти всю северную Атлантику (от 60° с.ш. до 81° с.ш. и от 30° зщ. до 60° в.д.), что позволяло учесть проникновение на акваторию моря зыби и ветровых волн из Атлантического океана. Для Охотского моря сеточная область включает в себя северную часть Тихого океана (от 35° с.ш. до 65° с.ш. и от 135° в.д. до 165° вщ.). Каспийское море является закрытым бассейном, и расчетная сеточная область распространяется на все море (от 36° 42’с.ш. до 47° 18’с.ш. и от 46° 48’в.д. до 54° 48’ в.д.). Шаг сетки обусловлен исходными данными реанализа. При пересчете полей давления и ветра на более мелкую сетку используется также методика, разработанная в компании ИНФОМАР, которая успешно применяется при расчетах полей волнения, течений и уровня моря для потребностей освоения нефтяных и газовых месторождений шельфа морей России.

Компьютерная реализация расчетов по гидродинамической модели для Баренцева, Охотского и Каспийского морей проводилась на вычислительных мощностях Института высокопроизводительных вычислений и информационных систем (ИВВиИС). Подготовка данных и тестовые расчеты проводилась на персональных компьютерах под управлением операционной системы Linux. Серийные расчеты в разное время проводились на двух суперкомпьютерах и одном вычислительном кластере собственной сборки ИВВиИС. Расчеты ветра и волнения выполнялись для каждых 6 часов (4 синоптических срока в сутки) на временном интервале 30 лет (4x365x30*43800 сроков для каждой расчетной точки). 30-летний расчетный период выбран в соответствии с рекомендациями Всемирной Метеорологической Организации (ВМО) для учета возможной межгодовой изменчивости волнения. В результате создаются огромные массивы данных. Например, для Баренцева моря только информация по двумерным спектрам 5(со,0) в более чем 1200 морских точках

Источник

Adblock
detector