Морской гидрофизический журнал. 2020; 36: 437-450
Сейши, вызываемые атмосферными возмущениями в диапазоне периодов метеоцунами, у побережья южной половины острова Сахалин
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-4-437-450Аннотация
Цель. Исследование четырех синоптических ситуаций, при которых наблюдалось повышение энергии сейш в прибрежной зоне южной половины о. Сахалин, и рассмотрение их возможно метеорологического происхождения – цель данной работы.
Методы и результаты. Использовались записи волнения, полученные в Институте морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук в 2008 г. с помощью приборов, установленных в 8 пунктах прибрежной зоны южной части о. Сахалин, а также синоптические карты, предоставленные Сахалинским управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Рассмотрены четыре синоптические ситуации повышения энергии сейш для всех пунктов наблюдения в диапазоне существования метеоцунами. Показано, что амплитуды основной части наблюдаемых волн превышают критерий, равный 4 xrms, и поэтому рассматриваемые события могут быть отнесены к метеоцунами, при этом их энергия распределена практически по всему диапазону волн цунами. В отсутствие метеоцунами энергия колебаний уровня моря в диапазоне 4–120 мин уменьшается на порядок. Поскольку колебания наблюдаются в прибрежной зоне, обладающей резонансными свойствами, то приход метеоцунами в эти области приводит в конечном итоге к возбуждению сейш, которые и регистрируются. Показано, что холодные фронты генерируют в прибрежной зоне метеоцунами, которые в свою очередь возбуждают сейши.
Выводы. Описаны условия генерации морских волн атмосферными возмущениями в диапазоне периодов цунами 2–120 мин. Установлено, что перемещение протяженного холодного фронта в направлении восток – юг приводит к возбуждению сейш большой амплитуды в районах расположения всех населенных пунктов южной половины о. Сахалин. Для синоптической ситуации с двумя холодными фронтами, движущимися над островом, возможно возбуждение сейш большой амплитуды в местах, вблизи которых перемещается холодный фронт.
Список литературы
1. Monserrat S., Vilibic I., Rabinovich A. B. Meteotsunamis: atmospherically induced destruc-tive ocean waves in the tsunami frequency band // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2006. Vol. 6, iss. 6. P. 1035–1051. https://doi.org/10.5194/nhess-6-1035-2006
2. Toward the predictability of meteotsunamis in the Balearic Sea using regional nested atmosphere and ocean models / L. Renault [et al.] // Geophysical Research Letters, 2011. Vol. 38, iss. 10. L10601. https://doi.org/10.1029/2011GL047361
3. Rabinovich A. B. Seiches and Harbour Oscillations. Handbook of Coastal and Ocean Engineering / Ed. Y. C. Kim, Singapore : World Scientific Publishing, 2009. P. 193–236. https://doi.org/10.1142/9789812819307_0009
4. Fresh evidence relating the great Adriatic surge of 21 June 1978 to mesoscale atmospheric forcing / M. Orlić [et al.] // Journal of Geophysical Research. Oceans. 2010. Vol. 115, iss 6. C06011. https://doi.org/10.1029/2009JC005777
5. Hibiya T., Kajiura K. Origin of the Abiki phenomenon (a kind of seiche) in Nagasaki Bay // Journal of the Oceanographicalal Society of Japan. 1982. Vol. 38. P. 172–182. https://doi.org/10.1007/BF02110288
6. Rabinovich A. B., Monserrat S. Meteorological tsunamis near the Balearic and Kuril Islands: Descriptive and statistical analysis // Natural Hazards. 1996. Vol. 13, iss 1. P. 55–90. https://doi.org/10.1007/BF00156506
7. Meteorological tsunamis on the coasts of British Columbia and Washington / R. E. Thomson [et al.] // Physics and Chemistry of the Earth. 2009. Vol. 34. P. 971–988. https://doi.org/10.1016/j.pce.2009.10.003
8. Vilibic I., Sepic J. Destructive meteotsunamis along the eastern Adriatic coast: Overview // Physics and Chemistry of the Earth, Parts. 2009. Vol. 34, iss. 17. P. 904–917. https://doi.org/10.1016/j.pce.2009.08.004
9. A study of meteorologically and seismically induced water level and water temperature oscillations in an estuary located on the west coast of India (Arabian Sea) / P. Mehra [et al.] // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2012. Vol. 12. P. 1607–1620. https://doi.org/10.5194/nhess-12-1607-2012
10. Alfonso-Sosa E. Meteotsunamis revelan la intensificación rápida de los huracanes // Preprint. 2018. 25 p.
11. Ржеплинский Г. В., Матушевский Г. В., Ещенко Л. А. Необычные волны зыби // Метеорология и гидрология. 1975. № 3. С. 68–73.
12. Рабинович А. Б. Длинные волны гравитации океана: захват, резонанс и излучение. СПб. : Гидрометеоиздат, 1993. 325 с.
13. Режим, диагноз и прогноз ветрового волнения в морях и океанах / Под ред. Е. С. Нестерова. Москва, 2013. 337 с. URL: http://method.meteorf.ru/publ/books/wind.pdf (дата обра-щения: 29.06.2020).
14. Ковалев Д. П., Шевченко Г. В., Ковалев П. Д. Распространение метеоцунами у побережья о. Сахалин // Геодинамические процессы и природные катастрофы. Опыт Нефтегорска: Всероссийская научная конференция с международным участием, Южно-Сахалинск, 26–30 мая 2015 г.: сборник материалов / Под ред. Б. В. Левина, О. Н. Лихачевой. Владивосток : Дальнаука, 2015. Т. 1. С. 312–315.
15. Метеоцунами на Сахалине и Южных Курильских островах / П. Д. Ковалев [и др.] // Вестник ДВО РАН. 2017. № 1. С. 79–87.
16. Numerical study of Balearic meteotsunami generation and propagation under synthetic gravity wave forcing / M. Licer [et al.] // Ocean Modelling. 2017. Vol. 111. P. 38–45. https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2017.02.001
17. Rabinovich A. B., Monserrat S., Fain I. V. Numerical modeling of extreme seiche oscillations in the region of the Balearic Islands // Oceanology, 1999. Vol. 39, iss. 1. P. 12–19.
18. Influence of the Atmospheric Wave Velocity in the Coastal Amplication of Meteotsunamis / M. Marcos [et al.] Eds. A. C. Yalçiner, E. N. Pelinovsky, E. Okal, C. E. Synolakis // Subma-rine Landslides and Tsunamis. Dordrecht : Springer, 2003. P. 243–249. (NATO Science Series (Series IV: Earth and Environmental Sciences); Vol. 21). https://doi.org/10.1007/978-94-010-0205-9_25
19. Whitmore P., Knight B. Meteotsunami forecasting: sensitivities demonstrated by the 2008 Boothbay, Maine, event // Natural Hazards, 2014. Vol. 74, iss. 1. P. 11–23. https://doi.org/10.1007/s11069-014-1056-0
20. Sepic J., Vilibic I., Fine I. Northern Adriatic meteorological tsunamis: Assessment of their potential through ocean modeling experiments // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2015. Vol. 120, iss. 4. P. 2993–2310. https://doi.org/10.1002/2015JC010795
21. Modern Approaches in Meteotsunami Research and Early Warning / I. Vilibic [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2016. Vol. 3, iss. 57. P. 1–7. https://doi.org/10.3389/fmars.2016.00057
22. De Jong M. P. C., Holthuijsen L. H., Battjes J. A. Generation of seiches by cold fronts over the southern North Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2003. Vol. 108, iss. C4. 3117. doi:10.1029/2002JC001422
23. Raichlen F. Harbor resonance // Estuary and coastline hydrodynamics / Ed. A. T. Ippen. New York : McGraw-Hill Book Co., 1966. P. 281–340.
24. Зернов Н. В., Карпов В. Г. Теория радиотехнических цепей. Л. : Энергия, 1972. 816 с.
25. Иваненков Г. В., Матушевский Г. В., Ржеплинский Г. В. Резонансное возбуждение поверхностных волн в море холодными атмосферными фронтами // Известия Академии наук СССР. Физика атмосферы и океана. 1977. Т. 13, № 1. С. 80–87.
26. Мастерских М. А., Сиротов К. М. О расчете скорости ветра в узких зонах холодных атмосферных фронтов над водной поверхностью морей и океанов // Труды ГМЦ РФ. 1992. Вып. 324. С. 130–134.
27. Air-sea interaction processes in warm and cold sector of extratropical cyclonic storms ob-served during FASTEX / P. Ola G. Persson [et al.] // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2005. Vol. 131, iss. 607. P. 877–912. https://doi.org/10.1256/qj.03.181
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2020; 36: 437-450
Seishes Excited by the Atmospheric Disturbances within the Range of the Meteotsunami Periods nearby the Southern Part of the Sakhalin Island
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-4-437-450Abstract
Purpose. The aim of the paper is to study four synoptic situations, in which the seiches energy in-crease was observed in the coastal zone of the southern part of the Sakhalin Island, and to consider their possible meteorological origin.
Methods and Results. Records of the waves obtained in the Institute of Marine Geology and Geophys-ics in 2008 using both the instruments installed in eight points in the coastal zone of the southern part of the Sakhalin Island, and the synoptic maps provided by the Sakhalin Hydrometeorological Service Department, were used. For all the observation points, four synoptic situations characterized by in-crease of the seiches energy within the meteotsunami existence range were considered. It is shown that the amplitudes of the main part of the observed waves exceed the criterion equal to 4 xrms. There-fore the events under consideration can be related to meteotsunami; at that, their energy is distributed almost all over the whole range of tsunami waves. When meteotsunami is absent, energy of the sea level oscillations in the range 4–120 min is reduced by an order. Since fluctuations are observed in the coastal zone possessing the resonant properties, arrival of meteotsunamis to these areas eventually results in exciting the seiches which are recorded. It is shown that in the coastal zone, cold fronts generate meteotsunamis, which, in their turn, give rise to seiches.
Conclusions. The conditions for generating sea waves by the atmospheric disturbances within the range of the tsunami periods 2–120 minutes are described. It is found that movement of an extended cold front in the east-south direction leads to generation of the large-amplitude seiches in the region of the southern part of the Sakhalin Island, just where all the settlements are located. At a synoptic situation when two cold fronts are moving over the island, generation of high-amplitude seiches is possible in the places, near which a cold front is passing.
References
1. Monserrat S., Vilibic I., Rabinovich A. B. Meteotsunamis: atmospherically induced destruc-tive ocean waves in the tsunami frequency band // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2006. Vol. 6, iss. 6. P. 1035–1051. https://doi.org/10.5194/nhess-6-1035-2006
2. Toward the predictability of meteotsunamis in the Balearic Sea using regional nested atmosphere and ocean models / L. Renault [et al.] // Geophysical Research Letters, 2011. Vol. 38, iss. 10. L10601. https://doi.org/10.1029/2011GL047361
3. Rabinovich A. B. Seiches and Harbour Oscillations. Handbook of Coastal and Ocean Engineering / Ed. Y. C. Kim, Singapore : World Scientific Publishing, 2009. P. 193–236. https://doi.org/10.1142/9789812819307_0009
4. Fresh evidence relating the great Adriatic surge of 21 June 1978 to mesoscale atmospheric forcing / M. Orlić [et al.] // Journal of Geophysical Research. Oceans. 2010. Vol. 115, iss 6. C06011. https://doi.org/10.1029/2009JC005777
5. Hibiya T., Kajiura K. Origin of the Abiki phenomenon (a kind of seiche) in Nagasaki Bay // Journal of the Oceanographicalal Society of Japan. 1982. Vol. 38. P. 172–182. https://doi.org/10.1007/BF02110288
6. Rabinovich A. B., Monserrat S. Meteorological tsunamis near the Balearic and Kuril Islands: Descriptive and statistical analysis // Natural Hazards. 1996. Vol. 13, iss 1. P. 55–90. https://doi.org/10.1007/BF00156506
7. Meteorological tsunamis on the coasts of British Columbia and Washington / R. E. Thomson [et al.] // Physics and Chemistry of the Earth. 2009. Vol. 34. P. 971–988. https://doi.org/10.1016/j.pce.2009.10.003
8. Vilibic I., Sepic J. Destructive meteotsunamis along the eastern Adriatic coast: Overview // Physics and Chemistry of the Earth, Parts. 2009. Vol. 34, iss. 17. P. 904–917. https://doi.org/10.1016/j.pce.2009.08.004
9. A study of meteorologically and seismically induced water level and water temperature oscillations in an estuary located on the west coast of India (Arabian Sea) / P. Mehra [et al.] // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2012. Vol. 12. P. 1607–1620. https://doi.org/10.5194/nhess-12-1607-2012
10. Alfonso-Sosa E. Meteotsunamis revelan la intensificación rápida de los huracanes // Preprint. 2018. 25 p.
11. Rzheplinskii G. V., Matushevskii G. V., Eshchenko L. A. Neobychnye volny zybi // Meteorologiya i gidrologiya. 1975. № 3. S. 68–73.
12. Rabinovich A. B. Dlinnye volny gravitatsii okeana: zakhvat, rezonans i izluchenie. SPb. : Gidrometeoizdat, 1993. 325 s.
13. Rezhim, diagnoz i prognoz vetrovogo volneniya v moryakh i okeanakh / Pod red. E. S. Nesterova. Moskva, 2013. 337 s. URL: http://method.meteorf.ru/publ/books/wind.pdf (data obra-shcheniya: 29.06.2020).
14. Kovalev D. P., Shevchenko G. V., Kovalev P. D. Rasprostranenie meteotsunami u poberezh'ya o. Sakhalin // Geodinamicheskie protsessy i prirodnye katastrofy. Opyt Neftegorska: Vserossiiskaya nauchnaya konferentsiya s mezhdunarodnym uchastiem, Yuzhno-Sakhalinsk, 26–30 maya 2015 g.: sbornik materialov / Pod red. B. V. Levina, O. N. Likhachevoi. Vladivostok : Dal'nauka, 2015. T. 1. S. 312–315.
15. Meteotsunami na Sakhaline i Yuzhnykh Kuril'skikh ostrovakh / P. D. Kovalev [i dr.] // Vestnik DVO RAN. 2017. № 1. S. 79–87.
16. Numerical study of Balearic meteotsunami generation and propagation under synthetic gravity wave forcing / M. Licer [et al.] // Ocean Modelling. 2017. Vol. 111. P. 38–45. https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2017.02.001
17. Rabinovich A. B., Monserrat S., Fain I. V. Numerical modeling of extreme seiche oscillations in the region of the Balearic Islands // Oceanology, 1999. Vol. 39, iss. 1. P. 12–19.
18. Influence of the Atmospheric Wave Velocity in the Coastal Amplication of Meteotsunamis / M. Marcos [et al.] Eds. A. C. Yalçiner, E. N. Pelinovsky, E. Okal, C. E. Synolakis // Subma-rine Landslides and Tsunamis. Dordrecht : Springer, 2003. P. 243–249. (NATO Science Series (Series IV: Earth and Environmental Sciences); Vol. 21). https://doi.org/10.1007/978-94-010-0205-9_25
19. Whitmore P., Knight B. Meteotsunami forecasting: sensitivities demonstrated by the 2008 Boothbay, Maine, event // Natural Hazards, 2014. Vol. 74, iss. 1. P. 11–23. https://doi.org/10.1007/s11069-014-1056-0
20. Sepic J., Vilibic I., Fine I. Northern Adriatic meteorological tsunamis: Assessment of their potential through ocean modeling experiments // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2015. Vol. 120, iss. 4. P. 2993–2310. https://doi.org/10.1002/2015JC010795
21. Modern Approaches in Meteotsunami Research and Early Warning / I. Vilibic [et al.] // Frontiers in Marine Science. 2016. Vol. 3, iss. 57. P. 1–7. https://doi.org/10.3389/fmars.2016.00057
22. De Jong M. P. C., Holthuijsen L. H., Battjes J. A. Generation of seiches by cold fronts over the southern North Sea // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2003. Vol. 108, iss. C4. 3117. doi:10.1029/2002JC001422
23. Raichlen F. Harbor resonance // Estuary and coastline hydrodynamics / Ed. A. T. Ippen. New York : McGraw-Hill Book Co., 1966. P. 281–340.
24. Zernov N. V., Karpov V. G. Teoriya radiotekhnicheskikh tsepei. L. : Energiya, 1972. 816 s.
25. Ivanenkov G. V., Matushevskii G. V., Rzheplinskii G. V. Rezonansnoe vozbuzhdenie poverkhnostnykh voln v more kholodnymi atmosfernymi frontami // Izvestiya Akademii nauk SSSR. Fizika atmosfery i okeana. 1977. T. 13, № 1. S. 80–87.
26. Masterskikh M. A., Sirotov K. M. O raschete skorosti vetra v uzkikh zonakh kholodnykh atmosfernykh frontov nad vodnoi poverkhnost'yu morei i okeanov // Trudy GMTs RF. 1992. Vyp. 324. S. 130–134.
27. Air-sea interaction processes in warm and cold sector of extratropical cyclonic storms ob-served during FASTEX / P. Ola G. Persson [et al.] // Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2005. Vol. 131, iss. 607. P. 877–912. https://doi.org/10.1256/qj.03.181
