Морской гидрофизический журнал. 2021; 37: 288-304
Гидродинамические условия деградации Бакальской косы (Западный Крым)
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-3-288-304Аннотация
Цель. Цель работы – исследование морфодинамических особенностей развития Бакальской косы под воздействием морского ветрового волнения и зыби: оценка межгодовых вариаций площадей намывов (размывов) береговой линии Бакальской косы; анализ межгодовой изменчивости параметров ветрового волнения; определение характеристик поверхностного волнения (или сочетаний нескольких), ответственных за процессы эрозии или аккумуляции донного материала в прибрежной зоне.
Методы и результаты. На основе анализа спутниковых снимков за 1984–2016 гг. определены площади намывов или размывов береговой линии Бакальской косы. С использованием спектральной волновой модели получены временны́е ряды основных параметров ветрового волнения и зыби (значительные высоты волн, направления распространения) в прибрежной зоне Бакальской косы за 1984–2016 гг. с дискретностью по времени в 1 ч. С помощью дискриминантного анализа определены характеристики поверхностного волнения, ответственные за процессы деформации береговой линии.
Выводы. Анализ спутниковых снимков косы позволил выделить три периода в истории развития Бакальской косы: 1985–1997, 1998–2007 и 2007–2016 гг. Первый период – промежуток относительной стабильности. В 1998 г. произошел сильнейший размыв, после чего в течение 10 лет чередовались случаи намыва и размыва со слабой тенденцией к общему размыву. В 2007 г. наступил третий период, который можно определить как период деградации косы, сопровождающийся безвозвратной потерей пляжевого материала. В качестве основных параметров, определяющих гидродинамику акватории Бакальской косы, выбраны: суммарная продолжительность штормов; средние и максимальные значительные высоты ветровых волн и зыби. Статистические характеристики параметров ветрового волнения испытывают довольно сильную межгодовую изменчивость. Cогласно средним и максимальным показателям, наиболее развито ветровое волнение с направлениями, близкими к нормали к береговой линии (ЗЮЗ и ЗСЗ). Применение дискриминантного анализа позволило с высокой статистической достоверностью заключить, что направление итогового (среднегодового) волнового воздействия на прибрежную зону, определяющего происходящие в ней процессы (эрозию или аккумуляцию песка), задается волнением ССЗ направлений, причем вклад зыби является преобладающим. Степень воздействия определяется сильными штормами с направлениями, близкими к нормали к береговой линии, а именно ЗЮЗ.
Список литературы
1. Горячкин Ю. Н., Косьян Р. Д. Образование нового острова у берегов Крыма // Океанология. 2020. Т. 60, № 2. С. 323–330. doi:10.31857/S0030157420020033
2. Современное состояние и эволюция Бакальской косы / В. А. Иванов [и др.] // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2012. Вып. 26, т. 1. С. 8–15.
3. Харитонова Л. В., Иванча Е. В., Алексеев Д. В. Влияние штормовых нагонов и ветровых волн на морфодинамические процессы в районе Бакальской косы // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 1. С. 79–90. doi:10.22449/0233-7584-2015-1-79-90
4. Фомин В. В., Алексеев Д. В., Харитонова Л. В. Моделирование морфодинамики Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2013. Вып. 27. С. 374–380.
5. Горячкин Ю. Н., Репетин Л. Н. Штормовой ветро-волновой режим у черноморского побережья Крыма // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2009. Вып. 19. С. 56–69.
6. Горячкин Ю. Н., Удовик В. Ф., Харитонова Л. В. Оценки параметров потока наносов у западного берега Бакальской косы при прохождении сильных штормов в 2007 году // Морской гидрофизический журнал. 2010. № 5. С. 42–51.
7. Ветро-волновые условия Азово-Черноморского побережья Украины / В. А. Наумова [и др.] // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. 2010. Вып. 259. С. 263–283.
8. Харитонова Л. В., Фомин В. В. Статистические характеристики ветрового волнения в прибрежной зоне Западного Крыма по данным ретроспективных расчетов за 1979– 2010 гг. // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2012. Вып. 26, т. 1. С. 24–33.
9. Дивинcкий Б. В. Гидродинамические условия вод в районе Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. Вып. 4. С. 31–39. doi:10.22449/2413-5577-2018-4-31-39
10. Divinsky B. V., Kosyan R. D. Influence of the climatic variations in the wind waves parameters on the alongshore sediment transport // Oceanologia. 2020. Vol. 62, iss. 2. P. 190–199. doi:10.1016/j.oceano.2019.11.002
11. Руднев В. И. Особенности рельефа дна прибрежной зоны Бакальской косы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2018. Вып. 4. С. 15–21. doi:10.22449/2413-5577-2018-4-15-21
12. Руднев В. И., Дивинский Б. В., Косьян Р. Д. Изменения топографии прибрежной зоны Бакальской косы с 2018 по 2019 годы // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2020. Вып. 1. С. 22–35. doi:10.22449/2413-5577-2020-1-22-35
13. Divinsky B. V., Kosyan R. D. Spatiotemporal variability of the Black Sea wave climate in the last 37 years // Continental Shelf Research. 2017. Vol. 136. P. 1–19. http://dx.doi.org/10.1016/j.csr.2017.01.008
14. Divinsky B., Kosyan R. Parameters of wind seas and swell in the Black Sea based on numerical modeling // Oceanologia. 2018. Vol. 60, iss. 3. P. 277–287. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2017.11.006
15. Клекка У. Р. Дискриминантный анализ // Факторный, дискриминантный и кластерный анализ / Под ред. И. С. Енюкова. М. : Финансы и статистика, 1989. С. 79–138.
Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal. 2021; 37: 288-304
Hydrodynamic Сonditions of the Bakalskaya Spit Degradation (Western Crimea) over the Past 30 Years
https://doi.org/10.22449/0233-7584-2021-3-288-304Abstract
Purpose. The paper is aimed at studying the morphodynamic features of the Bakalskaya Spit evolution being influenced by the sea wind waves and swell, namely assessment of inter-annual variations in the alluvial (erosion) areas of the Bakalskaya Spit coastline, analysis of inter-annual variability of the wind wave parameters, determination of the surface wave characteristics (or a combination of a few ones) responsible for the processes of the bottom material erosion or accumulation in the coastal zone.
Methods and Results. Based on the analysis of satellite images for 1984–2016, the areas of the bottom material accumulation or erosion of the Bakalskaya Spit coastline were determined. Application of the spectral wave model permitted to obtain time series of the main parameters of wind waves and swell (significant wave heights and propagation directions) in the Bakalskaya Spit coastal zone with the 1 hr time resolution for the period from 1984 to 2016. The characteristics of surface waves responsible for the coastline deformation were revealed using the discriminant analysis.
Conclusions. Analysis of satellite images of the spit made it possible to distinguish three periods in the history of the Bakalskaya spit evolution: 1985–1997, 1998–2007 and 2007–2016. The first period was characterized by relative stability. The strongest erosion took place in 1998; after that the alluvial and erosion cases alternated for 10 years weakly tending to general erosion that constituted the second period. The third one that began in 2007 can be defined as the period of spit degradation accompanied by the irreversible loss of beach material. The basic parameters conditioning hydrodynamics of the Bakalskaya Spit water area are: total duration of storms; average and maximum values of significant heights of wind waves and swell. Statistical characteristics of the wind waves’ parameters are of a fairly strong inter-annual variability. According to the average and maximum indices, the wind waves directed close to the normal to the coastline (WSW and WNW) are the most developed. The applied discriminant analysis permitted to draw a statistically reliable conclusion that the direction of the final (average annual) wave impact on the coastal zone, conditioning the processes of sand accumulation or erosion was set by the waves directed to NNW, at that the swell contribution was dominant. The impact degree is determined by strong storms with the directions close to the normal to the coastline, namely, the WSW ones.
References
1. Goryachkin Yu. N., Kos'yan R. D. Obrazovanie novogo ostrova u beregov Kryma // Okeanologiya. 2020. T. 60, № 2. S. 323–330. doi:10.31857/S0030157420020033
2. Sovremennoe sostoyanie i evolyutsiya Bakal'skoi kosy / V. A. Ivanov [i dr.] // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2012. Vyp. 26, t. 1. S. 8–15.
3. Kharitonova L. V., Ivancha E. V., Alekseev D. V. Vliyanie shtormovykh nagonov i vetrovykh voln na morfodinamicheskie protsessy v raione Bakal'skoi kosy // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2015. № 1. S. 79–90. doi:10.22449/0233-7584-2015-1-79-90
4. Fomin V. V., Alekseev D. V., Kharitonova L. V. Modelirovanie morfodinamiki Bakal'skoi kosy // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2013. Vyp. 27. S. 374–380.
5. Goryachkin Yu. N., Repetin L. N. Shtormovoi vetro-volnovoi rezhim u chernomorskogo poberezh'ya Kryma // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2009. Vyp. 19. S. 56–69.
6. Goryachkin Yu. N., Udovik V. F., Kharitonova L. V. Otsenki parametrov potoka nanosov u zapadnogo berega Bakal'skoi kosy pri prokhozhdenii sil'nykh shtormov v 2007 godu // Morskoi gidrofizicheskii zhurnal. 2010. № 5. S. 42–51.
7. Vetro-volnovye usloviya Azovo-Chernomorskogo poberezh'ya Ukrainy / V. A. Naumova [i dr.] // Naukovі pratsі Ukraїns'kogo naukovo-doslіdnogo gіdrometeorologіchnogo іnstitutu. 2010. Vyp. 259. S. 263–283.
8. Kharitonova L. V., Fomin V. V. Statisticheskie kharakteristiki vetrovogo volneniya v pribrezhnoi zone Zapadnogo Kryma po dannym retrospektivnykh raschetov za 1979– 2010 gg. // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon i kompleksnoe ispol'zovanie resursov shel'fa. Sevastopol' : EKOSI-Gidrofizika, 2012. Vyp. 26, t. 1. S. 24–33.
9. Divinckii B. V. Gidrodinamicheskie usloviya vod v raione Bakal'skoi kosy // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon morya. 2018. Vyp. 4. S. 31–39. doi:10.22449/2413-5577-2018-4-31-39
10. Divinsky B. V., Kosyan R. D. Influence of the climatic variations in the wind waves parameters on the alongshore sediment transport // Oceanologia. 2020. Vol. 62, iss. 2. P. 190–199. doi:10.1016/j.oceano.2019.11.002
11. Rudnev V. I. Osobennosti rel'efa dna pribrezhnoi zony Bakal'skoi kosy // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon morya. 2018. Vyp. 4. S. 15–21. doi:10.22449/2413-5577-2018-4-15-21
12. Rudnev V. I., Divinskii B. V., Kos'yan R. D. Izmeneniya topografii pribrezhnoi zony Bakal'skoi kosy s 2018 po 2019 gody // Ekologicheskaya bezopasnost' pribrezhnoi i shel'fovoi zon morya. 2020. Vyp. 1. S. 22–35. doi:10.22449/2413-5577-2020-1-22-35
13. Divinsky B. V., Kosyan R. D. Spatiotemporal variability of the Black Sea wave climate in the last 37 years // Continental Shelf Research. 2017. Vol. 136. P. 1–19. http://dx.doi.org/10.1016/j.csr.2017.01.008
14. Divinsky B., Kosyan R. Parameters of wind seas and swell in the Black Sea based on numerical modeling // Oceanologia. 2018. Vol. 60, iss. 3. P. 277–287. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2017.11.006
15. Klekka U. R. Diskriminantnyi analiz // Faktornyi, diskriminantnyi i klasternyi analiz / Pod red. I. S. Enyukova. M. : Finansy i statistika, 1989. S. 79–138.
