Исследование пространственной структуры резонансных колебаний в бассейнах со сложной геометрией
На правах рукописи
ЧЕРНОВ АНТОН ГРИГОРЬЕВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ В БАССЕЙНАХ СО СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ 01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Нижний Новгород – 2010
Работа выполнена на кафедре «Прикладная математика» Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева и в лаборатории «Волновой динамики и прибрежных течений» Института морской геологии и геофизики ДВО РАН
Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Куркин Андрей Александрович
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, Троицкая Юлия Игоревна кандидат физико-математических наук, доцент Козырев Олег Рамазанович
Ведущая организация: Институт океанологии РАН
Защита состоится « » марта 2010 г. в часов на заседании диссертационно го совета Д 212.165.10 при Нижегородском государственном техническом уни верситете по адресу:
603600, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24, корп. 1, ауд.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государ ственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.
Автореферат диссертации размещен на сайте:
http://www.nntu.ru/RUS/aspir-doktor/avtoreferat/ Автореферат разослан « » февраля 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, к.ф.-м.н., доцент Л.Ю. Катаева
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы диссертации Построение гидродинамических моделей природных волновых процессов в естественных водоемах (моря, озера и водохранилища) является одной из о с новной задач механики жидкости. Трудности исследования волновых р ежимов в реальных бассейнах переменной глубины и изрезанной береговой линией очевидны: даже в приближении мелкой воды (длина волны много больше глу бины бассейна) приходится решать двумерные нелинейные уравнения гидр о динамики с переменными коэффициентами в области со сложной, а, зачастую, и движущейся границей. Практическая важность таких исследований связана с возбуждением резонансных колебаний больших амплитуд, способствующих интенсификации природных катастрофических явлений, таких как штормовые волны и цунами. В теоретическом плане исследование резонансов в линейном приближении сводится к решению задачи Штурма-Лиувилля для оператора волнового поля, в общем случае интегро-дифференциального, в заданной об ласти. Аналитические методы здесь эффективны в случае простой геометрии задачи, когда удается разделить пространственные переменные. В случае пр и родных водных бассейнов переменные, как правило, не разделяются (двумер ная топография дна, изрезанная береговая линия), и здесь необходимы числен ные методы решения задачи Штурма-Лиувилля. Имеются, однако, принципи альные ограничения соответствующих краевых задач, связанные с большими размерами водных бассейнов. В этом случае краевая задача формулируется только для части водного бассейна (залива, незамкнутого моря), при этом на открытой границе предполагается выполнимость условий полного ухода волны из расчетной области (эти условия сами по себе достаточно трудно сформули ровать для дифференциальной системы высокого порядка или интегрально дифференциальных операторов). На практике, волна, покидая расчетную об ласть, может снова вернуться в нее в силу переотражения на неровном рельефе дна вне расчетной области. Поэтому исследование волновых процессов в во д ных бассейнах с открытыми границами не может быть сделано только теорети чески, и здесь необходимы экспериментальные данные, позволяющие оцени вать применимость приближенных теоретических моделей и возможности мо дернизации граничных условий на открытых границах. Получение эксперимен тальных данных о длинноволновых колебаниях связано с развертыванием раз несенной системы датчиков на акваториях в десятки и сотни километров, что представляет собой чрезвычайно трудную практическую задачу. Объем и каче ство имеющегося экспериментального материала в настоящий момент явно не достаточно для определения резонансных свойств реальных морских аквато рий. Такие условия, в частности, реализуются для водных бассейнов Дальнего Востока России, где большинство заливов являются открытыми, так что обмен между ними и прилегающими морями является существенным. Из вышесказан ного вытекают следующие цели диссертационной работы, посвященной иссле дованию длинноволновых колебаний в реальных природных бассейнах:
Выполнить численные расчеты резонансных характеристик в бассейнах разного типа (с узким выходом, полуоткрытые, открытые) с помощью метода передаточных функций.
Экспериментально исследовать длинноволновые колебания в акваториях окраинных морей Дальнего Востока России (Татарский пролив, залив Терпе ния, Амурский залив), с использованием распределенной сети автономных ма реографов.
Провести сопоставление экспериментальных данных и результатов чис ленного моделирования;
изучить отклик природных систем на внешнее воздей ствие катастрофического характера (цунами, глубокие циклоны).
Усовершенствовать конечно-разностную реализацию решения уравнений нелинейной мелкой воды для изучения длинноволновых колебаний в разно масштабных акваториях, а именно: применить теорию вложенных расчетных сеток, разработать новые многопроцессорные вычислительные алгоритмы.
Методы исследования Для описания физических процессов используется нелинейная теория мелкой воды со смешанными граничными условиями в виде полного отраже ния энергии волны на берегу и свободного ухода волны на открытых границах.
Для нахождения резонансных колебаний используется метод передаточных функций. При численном моделировании используются эффективные вычисли тельные конечно-разностные алгоритмы;
алгоритмическая и низкоуровневая оптимизация разработанных программных алгоритмов, а также их распаралле ливание. В работе применяются принципы и технологии создания проблемно ориентированных программных комплексов нового поколения, характеризую щиеся интегрированностью моделирующих, информационных и интерфейсных компонент. Для экспериментальных исследований используются разработан ные с участием автора автономные и кабельные регистраторы волновых пр о цессов.
Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту Научная новизна диссертационной работы определяется полученными оригинальными результатами:
1. Проведен крупномасштабный долговременный эксперимент по регистра ции длинноволновых процессов на шельфе морей Дальнего Востока Рос сии. Впервые получено свыше 100 000 часов непрерывных записей вол новых процессов с секундной дискретностью. Получены уникальные за писи последних цунами: Симуширского 16 ноября 2006 года, Невельско го 2 августа 2007 года, Индонезийского 3 января 2009 года, и Симушир ского 15 января 2009 года.
2. Выполнены расчеты резонансных частот и пространственной структуры резонансных колебаний для заливов, бухт, и шельфа морей Дальнего Вос тока России методом передаточных функций. В частности, доказана воз можность существования продольной одноузловой сейши между входом и удаленной частью бухты в полуоткрытых бассейнах, когда градиент глубин на открытой границе ограничивает излучение волновой энергии в океан.
Показано, что 8 – 10 минутные колебания, соответствующие нулевой мо 3.
де (мода Гельмгольца) активно возбуждаются под воздействием цунами.
Продемонстрировано, что пространственная структура этой моды, явля ется сильно неоднородной, в частности возможно десятикратное увели чение амплитуды волны в удаленной от входа области бассейна.
Экспериментально и численно изучены резонансные эффекты при рас 4.
пространении волн вдоль градиента глубин. Доказано существование за хваченных волн с периодами около 90 мин и амплитудой 15 – 20 см, рас пространяющихся между мысами Свободный и Терпения (расстояние км) вдоль Охотоморской впадины.
Показано, что колебания уровня воды на Южных Курилах, вызванные 5.
Индонезийским 3 января 2009 года, и Симуширским 15 января 2009 года цунами, обусловлены захваченными волнами сравнительно медленно распространяющихся вдоль тихоокеанского побережья.
Усовершенствован программный комплекс решения нелинейной уравне 6.
ний мелкой воды на вращающейся сфере (NAMI-DANCE 4.8) для моде лирования волновых процессов в разномасштабных бассейнах (океан – море – бухта) c помощью метода вложенных сеток в рамках одного вы числительного эксперимента.
Достоверность результатов Достоверность полученных результатов обоснована корректностью по становок задач математической физики, использованием известных подходов к численному моделированию гидродинамических процессов и современных ме тодов спектрального анализа, сравнением результатов численного моделирова ния с результатами, полученными в ходе экспериментальных исследований.
Практическая значимость результатов работы Результаты настоящей работы могут быть использованы при разработке рекомендаций уменьшения урона от опасных морских явлений в портах Не вельск, Холмск, Корсаков, Поронайск, Владивосток и на побережье. Получен ные результаты позволят повысить достоверность расчетов при строительстве и модернизации портов и других объектов на побережье и шельфе. Записи цуна ми могут быть полезны при решении проблемы конструирования и настройки приборов для службы раннего оповещения цунами. Экспериментальные данные и результаты численного моделирования пространственной структуры рез о нансных колебаний позволят оценить их вклад в биологические и экологич е ские процессы.
Полученные результаты, показывающие возможность образования резо нансных колебаний в бассейнах со сложной геометрией, могут быть использ о ваны для прогнозирования появления захваченных волн в океане, которые мо гут интенсифицировать процессы перераспределения донных наносов и изме нения береговой линии, а также приводить к аномальным и кратковременным наводнениям локального характера, наблюдаемым в прибрежной зоне. Ряд ис следованных здесь эффектов должен проявляться в приложении к динамике ат мосферы в силу общности математических моделей механики жидкости и газа.
Результаты настоящей работы были использованы при создании карты цунамирайонирования Сахалинского побережья Татарского пролива.
Полученные результаты используются в российских и международных исследовательских проектах, выполняемых с участием автора диссертации.
Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались на сле дующих конференциях:
Генеральной Ассамблеи Европейского геофизического союза (Вена, Ав стрия, 2007, 2008);
Международной конференции «Литодинамика контактной зоны океана» (Москва, 2009);
Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (Таганрог – Ростов-на-Дону 2007, Уфа 2008, Кеме рово – Томск, 2009);
Всероссийской молодежной научно-технической конфе ренции «Будущее технической науки» (Н. Новгород, 2007, 2008);
II – IV Саха линских молодежных научных школах «Природные катастрофы: изучение, мо ниторинг, прогноз» (Южно-Сахалинск, 2007 – 2009);
Международной научно практической конференции по графическим информационным технологиям и системам (Н. Новгород, 2007, 2008);
Международной научно-технической кон ференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (Москва, 2006).
Результаты диссертации неоднократно докладывались на семинарах Ин ститута Морской Геологии и Геофизики ДВО РАН, Нижегородского государст венного технического университета им. Р.Е. Алексеева, Института океанологии РАН, научной школы член-корреспондента РАН Б.В. Левина, Технического университета среднего востока, Анкара, Турция.
Публикации По теме диссертации опубликовано 30 печатных работ, из них: 5 статей в изданиях рекомендованных ВАК, 1 глава к книге, 5 статей в рецензируемых журналах, 19 – в тезисах международных и российских конференций.
Личный вклад автора Работы с соавторами [Ч 1 – Ч 6, Ч 9, Ч 17] выполнены на паритетных на чалах, а в работах [Ч 7, Ч 8, Ч 10 – Ч 16, Ч 18 – Ч 30] личный вклад Чернова А.Г. является основным. В большинстве работ автору принадлежит выполнение натурных и численных экспериментов, а также участие в обсуждении и интер претации полученных результатов.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во Введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цели, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту, практическая значимость результатов работы, апробация, список публикаций по теме диссер тации.
Первая глава является в основном вводной, в ней обсуждаются основ ные подходы, применяемые к изучению резонансных колебаний в бассейнах со сложной геометрией. Описан метод изучения пространственной структуры р е зонансных колебаний в бассейнах со сложной геометрией численно и экспери ментально. Дано краткое описание приборного парка, разработанного при уч а стии автора, который был использован при получении экспериментальных дан ных, использованных в настоящей работе. Рассмотрены основные изменения, внесенные в программный комплекс мелкой воды NAMI-DANCE, используе мый для численного моделирования. При расчетах длинноволновых процессов на небольших акваториях в нем используется классическая нелинейная теория мелкой воды M2 gm M MN M M2 N2 0, (1) gD 2D 7 / t xD yD x N2 gm N MN N M2 N2 0, (2) gD 7/ t xD yD y 2D M N 0, (3) t x y где смещение водной поверхности;
t – время;
x и y – горизонтальные коор динаты;
M и N – компоненты расхода воды вдоль осей x и y;
D = h(x, y) + полная глубина и h(x, y) – невозмущенная глубина воды;
g – ускорение свобод ного падения;
m – коэффициент шероховатости дна (используется формула Маннинга для параметризации донного трения). В рамках такой модели дисс и пация волновой энергии в придонном турбулентном слое параметризуется квадратичным трением.
На морских границах расчетных областей (например, в проливах) ставит ся условие свободного ухода, которое является точным в рамках линейной тео рии мелкой воды и простейшей геометрии 0, (4) gh t n где производная от уровня вычисляется по нормали к внешней границе расчетной области.
На береговой границе задается либо условие полного отражения (5) n (обычно эта граница выбирается на глубине 10 – 20 м в последних морских точках), либо условие набегания волны на берег, так что система мелкой воды решается в области с подвижной границей D h( x, y) 0. (6) Усовершенствованная автором конечно-разностная реализация данной модели, входящая в состав исследовательского комплекса NAMI-DANCE [Кур кин, 2005;
Ч 10;
Ч 15;
Ч 26], использовалась в настоящей работе. NAMI DANCE, предназначенный изначально для моделирования цунами и являю щийся модификацией известного японского кода TUNAMI, был доработан, в частности, для решения задач моделирования свободных колебаний в заливах и бухтах:
Изменена система сохранения данных, если для моделирования цунами в первую очередь важна общая картина распространения волн по всему иссле дуемому бассейну и в меньшей степени мареографные записи в конкретных точках, то в настоящей работе необходимо получение записей на равномерной сетке цифровых мареографов включенных в модель за достаточно длительное время.
Основные вычислительные процедуры распараллелены для многопроцес сорных систем с общей памятью (SMP) для увеличения скорости расчетов [Ч 26]. В настоящее время использование распараллеленной версии дает двух кратное превосходство в скорости расчетов на процессорах типа Intel Core2 уже широко распространенных на ноутбуках и рабочих станциях.
Используемая методика расчетов, является развитием идей изложенных в [Pelinovsky, Yalciner, 2007] для случая замкнутых акваторий. Идея метода свя зана с изучением отклика системы на короткое (дельта-образное) воздействие (функции Грина), и ее последующем спектральном представлении. В качестве начальных условий при численных экспериментах задавалось положительное возвышение водной поверхности вида:
( x x0 ) 2 y0 ) (y ( x, y, t 0) H1. (7) d12 d Временной шаг для расчета выбирался из условия Куранта для конечно разностных схем:
xу ghmax, (8), tt где х и у – шаг расчетной сетки по осям х и у (в наших расчетах расстояния между узлами сетки по оси х и у одинаковые);
t – шаг по времени;
hmax – мак симальная глубина бассейна.
Равномерная сетка «цифровых мареографов» – точек, в которых сохраня лось возвышение свободной поверхности воды, задается на каждом шаге по времени. Мареографы устанавливаются в точках удаленных от берега не менее чем на один узел расчетной сетки, что определяется особенностью вычисления граничных условий на границе «берег – море», на глубинах более двух метров.
Расчет проводится на время достаточное для получения устойчивых статисти ческих оценок спектральной плотности мощности (СПМ) волнового процесса.
В качестве метода оценки СПМ использовался метод Уэлча [Марпл-мл., 1990].
Полученные оценки спектральной плотности мощности сравниваются с резуль татами спектрального анализа натурных данных в соответствующих точках, близких к месту установки донных регистраторов гидростатического давления, кабельных или автономных. По графику СПМ находятся частоты устойчивых колебаний (пики на графике) и для них вычисляется средняя спектральная ам плитуда для соответствующего пика:
A2( j ) S ( )d. (9) Полученные в ходе численных и натурных экспериментов данные ис пользуются далее для построения и изучения карт распределений спектральных амплитуд резонансных колебаний в природных бассейнах со сложной геомет рией.
Вторая глава посвящена экспериментальному и численному исследова нию длинноволновых колебаний в бассейнах со сложной геометрией. Рассмат риваются особенности проявления близких и удаленных цунами на примере бассейна с узким входом (бухта торгового порта Холмск). Исследована особен ность усиления нулевой моды собственных колебаний при совпадении рез о нансной частоты с частотой внешнего шельфа. Выполнен анализ натурных данных, полученных при проведении натурных экспериментов в акватории бухты для штормовых условий и при регистрации волн цунами от удаленного (Симуширского, 2006) и близкого (Невельского, 2007) источников. Показано, что при шторме происходит значительное усиление колебаний на периоде 2,8 мин, соответствующем первой моде сейшевых колебаний при слабом уси лении на периоде 8 мин (нулевая мода сейши). Доказано, что значительное уси ление волн цунами на периоде 8 мин обусловлено совпадением периодов нуле вой моды сейши бухты и моды шельфового резонанса прилегающего района.
Исследована пространственная структура сейшевых колебаний с периодом 2,8 и 8 минут (рис. 1).
а) б) Рис. 1. Пространственные распределения средней амплитуды колебаний для резонансных периодов 2,8 (а) и 8 мин (б) в Холмской бухте Для акваторий с широким входом, на примере бухты Алексеева на остро ве Попова, исследована пространственная структура нулевой (мода Гельмголь ца) [Рабинович, 1993] и первой мод свободных колебаний в случае, когда свал глубин на свободной границе ограничивает излучение волновой энергии во внешнюю акваторию. Показано, что при этом узловая линия располагается по перек бухты, а сами волновые движения происходят между удаленной частью бухты и градиентом глубин на выходе (рис. 2,б). Экспериментально подтвер ждена возможность десятикратного усиления длинноволновых колебаний в диапазоне волн цунами внутри акватории по сравнению с внешним шельфом (рис. 2,а).
На основе анализа данных натурных экспериментов, выявлены собствен ные колебания залива Терпения с периодом 39 и 90 минут, особенно хорошо проявляющиеся в районе мысов Терпения и Свободный. При сравнении син хронных записей натурных данных с регистраторов, установленных в районах Охотского, Остромысовки, Взморья, Поронайска, м. Терпения [Ч 7;
Ч 9;
Ч 11] выявлено убывание энергии этих колебаний в глубине залива и усиление в рай оне мысов Терпения и Свободный. Численное моделирование подтвердило вы вод о том, что резкий градиент глубин играет роль волновода для захваченных волн с данными периодами.
а) б) Рис. 2. Пространственные распределения средней амплитуды колебаний для резонансных периодов 10,5 (а) и 2,7 мин (б) в бухте Алексеева В третьей главе рассмотрены результаты экспериментальных исследо ваний длинноволновых процессов, выполненных на Курильских островах на разнесенной сети автономных регистраторов гидростатического давления и температуры, которые были установлены в труднодоступных точках в районе мысов Кастрикум и Ван-дер-Линда (о. Уруп) и м. Ловцова (о. Кунашир), в бух тах Церковная и Малокурильская (о. Шикотан). Развертывание сети непрерыв ных долговременных наблюдений за волновыми процессами на Курильских островах было выполнено при непосредственном участии автора. Впервые бы ли получены длительные – от пяти месяцев до года синхронные цифровые за писи волновых процессов с секундной дискретностью.
В результате удалось получить уникальные записи трех цунами – Индо незийского 3 января 2009 года (только в бухте Малокурильская), Симуширско го 15 января 2009 года (в бухте Малокурильская, в Курильске и на м. Ван-дер Линда) и от землетрясения в Самоа 29 сентября 2009 года (м. Терпения, м. Ван дер-Линда м. Ловцова, Южно-Курильск, б. Малокурильская, б. Подмаячная).
Кроме того, была получены записи волновых процессов для различных погод ных условий в различные сезоны, что позволило выявить резонансный отклик шельфа [Куликов, 1987] на различные события – близкие и удаленные цунами, прохождение барических возмущений.
Рис. 3. Оценки спектральной плотности мощности для полученных экспериментально (верхний ряд )записей волновых процессов на шельфе о. Уруп и для модельных записей Чилийского цунами 1960 г (внизу) Также выполнено численное моделирование трансокеанского Чилийского цунами 1960 г., являющегося одним из наиболее сильных событий для данного района. Цифровые мареографы были установлены в тех же точках, что и авто номные регистраторы сети непрерывных наблюдений. Сравнение спектральных оценок плотности мощности показало хорошее согласие наблюдаемых и мо дельных частот, в частности для Охотоморского шельфа о. Уруп основной пе риод шельфового резонанса составляет около 20 минут (рис. 3). Схожие оценки были получены в [Файн, 1980, 1984].
Необходимо отметить, что полученные численно и экспериментально оценки частотно-избирательных свойств акватории и выявленные существен ные отличия характера отклика колебаний уровня моря на различных станциях, на штормовые условия, и слабое цунами могут быть полезны при создании сис темы оперативного предупреждения опасных морских явлений (цунами).
В Заключении перечислены основные результаты диссертационной ра боты.
Выполнены расчеты резонансных частот и пространственной структуры резонансных колебаний для заливов, бухт, и шельфа морей Дальнего Востока России методом передаточных функций. В частности, доказана возможность существования продольной одноузловой сейши между входом и удаленной ча стью бухты в полуоткрытых бассейнах, когда градиент глубин на открытой границе ограничивает излучение волновой энергии в океан.
Проведен крупномасштабный долговременный эксперимент по регистра ции длинноволновых процессов на шельфе морей Дальнего Востока России.
Впервые получено свыше 100 000 часов непрерывных записей волновых пр о цессов с секундной дискретностью. Получены уникальные записи последних цунами: Симуширского 16 ноября 2006 года, Невельского 2 августа 2007 года, Индонезийского 3 января 2009 года, и Симуширского 15 января 2009 года.
Показано, что 8 – 10 минутные колебания, соответствующие нулевой мо де (мода Гельмгольца) активно возбуждаются под воздействием цунами. Про демонстрировано, что пространственная структура этой моды, является сильно неоднородной, в частности возможно десятикратное увеличение амплитуды волны в удаленной от входа области бассейна.
Экспериментально и численно изучены резонансные эффекты при рас пространении волн вдоль градиента глубин. Доказано существование захвачен ных волн с периодами около 90 мин и амплитудой 15 – 20 см. распространяю щихся между мысами Свободный и Терпения (расстояние 220 км) вдоль Охо томорской впадины.
Показано, что колебания уровня воды на Южных Курилах, вызванные Индонезийским 3 января 2009 года, и Симуширским 15 января 2009 года цу нами, обусловлены захваченными волнами сравнительно медленно распростра няющихся вдоль тихоокеанского побережья.
Усовершенствован программный комплекс решения нелинейной уравне ний мелкой воды на вращающейся сфере (NAMI-DANCE 4.8) для моделирова ния волновых процессов в разномасштабных бассейнах (океан – море – бухта) c помощью метода вложенных сеток в рамках одного вычислительного экспери мента.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Куликов Е.А. Генерация шельфовых волн атмосферными возмущениями // Из вестия АН СССР. ФАО. 1987. Т. 23. № 7. С. 769 – 776.
Куркин А.А. Нелинейная и нестационарная динамика длинных волн в прибрежной зоне. – Н. Новгород: НГТУ, 2005. 330 с.
Марпл-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения / Пер. с англ. – М.: Мир, 1990.
Рабинович А.Б. Длинные гравитационные волны в океане: захват, резонанс, излучение. – СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. 326 с.
Файн И.В. Расчет захваченных волн для района Курильской гряды // В сб.:
Волновые процессы в северо-западной части Тихого океана. - Владивосток:
ДВНЦ АН СССР, 1980. С. 87 – 92.
Файн И.В. Частотные свойства Курильского шельфа // Генерация цунами и вы ход волн на берег. – М., 1984. С. 80 – 83.
Yalciner A.C., Pelinovsky E. A short cut numerical method for determination of pe riods of free oscillations for basins with irregular geometry and bathymetry // Ocean engineering. V. 34. 2007. С. 747 – 757.
СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В изданиях рекомендованных ВАК:
Ч 1. Зайцев А.И., Ковалев Д.П., Левин Б.В., Пелиновский Е.Н., Чернов А.Г., Ялчинер А. Невельское цунами 2 августа 2007 года: инструментальные дан ные и численное моделирование. // Доклады Академии Наук. 2008. Т. 421. № 2. С. 1 – 4.
Ч 2. Зайцев А.И., Ковалев Д.П., Левин Б.В., Пелиновский Е.Н., Чернов А.Г., Ялчинер А. Цунами на Сахалине 2 августа 2007 года: мареографные данные и численное моделирование. // Тихоокеанская геология. 2009. Т. 28. № 5. С.
30 – 35.
Ч 3. Ковалев П.Д., Шевченко Г.В., Ковалев Д.П., Чернов А.Г., Золотухин Д.Е.
Регистрация Симуширского и Невельского цунами в порту города Холмска.
// Тихоокеанская геология. 2009. Т. 28. № 5. С. 36 – 43.
Ч 4. Левин Б.В., Чернов А.Г., Шевченко Г.В., Ковалев П.Д., Ковалев Д.П., Куркин А.А., Лихачева О.Н., Шишкин А.А. Первые результаты регистрации длинных волн в диапазоне периодов цунами в районе Курильской гряды на разнесенной сети станций. // Доклады Академии Наук. 2009. Т. 427. № 2. С.
1 – 6.
Ч 5. Шевченко Г.В., Ковалев П.Д., Богданов Г.С., Шишкин А.А., Лоскутов А.А., Чернов А.Г. Регистрация цунами у берегов Сахалина и Курильских островов. // Вестник ДВО. 2008. № 6. С. 23 – 33.
В книгах:
Ч 6. Ковалев П.Д., Шевченко Г.В., Ковалев Д.П., Чернов А.Г. Глава 7 в книге «Невельское землетрясение и цунами 2 августа 2007 года» // Под ред. Леви на Б.В., Тихонова И.Н. – М.: Янус-К, 2009. 204 с.
В рецензируемых журналах:
Ч 7. Лухнов А.О., Ковалев П.Д., Куркин А.А., Полухина О.Е., Чернов А.Г.
Организация и проведение натурного эксперимента по изучению волновой динамики на восточном шельфе о. Сахалин // Известия АИН им. А. М. Про хорова. Прикладная математика и механика. 2007. Т. 20. С. 33 – 39.
Ч 8. Лухнов А.О., Чернов А.Г., Куркин А.А., Полухина О.Е. Проблемы созда ния аппаратно-программного комплекса для исследования гидродинамики шельфовой зоны // Известия АИН им. А.М. Прохорова. Прикладная матема тика и механика. 2006. Т. 18. С. 120 – 123.
Ч 9. Чернов А.Г., Ковалев П.Д., Куркин А.А., Шевченко Г.В., Лухнов А.О.
Исследование особенностей гидродинамических условий прилегающего к озеру Изменчивое участка взморья // Известия АИН им. А. М. Прохорова.
Прикладная математика и механика. 2007. Т. 20. С. 8 – 16.
Ч 10. Чернов А.Г., Лухнов А.О., Куркин А.А., Полухина О.Е. Развертывание распределенной вычислительной системы на основе открытых технологий // Известия АИН им. А. М. Прохорова. Прикладная математика и механика.
2006. Т. 18. С. 111 – 114.
Ч 11. Чернов А.Г., Лухнов А.О., Куркин А.А., Полухина О.Е., Ковалев П.Д., Ковалев Д.П. Натурный эксперимент по регистрации захваченных волн в районе м. Острый (Охотское море) // Известия АИН им. А.М. Прохорова.
Прикладная математика и механика. 2006. Т. 18. С. 91 – 98.
В тезисах международных и российских конференций:
Ч 12. Chernov A.G., Kurkin A.A., Lukhnov A.O., Kovalev D.P., Shevchenko G.V.
Instrumental water level measurements in the Sea of Okhotsk shelf and analysis of the results // Geophysical Research Abstracts. 2008. V. 10. Р. 10332.
Ч 13. Chernov A.G., Kurkin A.A., Lukhnov A.O., Kuznetsov K.I. Sakhalin island coastal zone wave dynamics under the ice: in-situ measurements and observed da ta analysis // Geophysical Research Abstracts. 2008. V. 10. Р. 10373.
Ч 14. Kurkin A.A., Chernov A.G., Bezruk I.V., Kuznetsov K. I. Field observations of sea surface state near Ostry cape (eastern shelf of Sakhalin Island) // EGU Gen eral Assembly, Vienna, Austria, April 15-20, 2007. Geophysical Research Ab stracts, Vol. 9, EGU07-A-05358, 2007.
Ч 15. Yalciner A.C., Zaytsev A., Chernov A., Ozer C., Dilmen D. I., Insel I., Peli novsky E., Kurkin A., Karakus H., Kanoglu U. Database Development by Model ing for Tsunami Mitigation Strategies for Fethiye Town Turkey // Geophysical Research Abstracts. 2008. V. 10. Р. 06811.
Ч 16. Zaitsev A.I., Kovalev D.P., Kurkin A.A., Levin B.V., Pelinovsky E., Chernov A.G., Yalciner A.C The 2007 Sakhalin Island tsunami: observations and modeling // Geophysical Research Abstracts. 2008. V. 10. Р. 02306.
Ч 17. Горбунов А.О., Ковалев П.Д., Шевченко Г.В., Чернов А.Г. Изучение ус ловий замывания протоки озера Изменчивое (о. Сахалин) // Литодинамика донной контактной зоны океана: Материалы Международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора В.В. Лонгинова. – Мо сква, ИО РАН. М.: ГЕОС, 2009. – С. 72-74.
Ч 18. Ковалев П.Д., Иволгин В.И., Ковалев Д.П., Куркин А.А., Чернов А.Г.
Приборное обеспечение исследований гидродинамики в прибрежной зоне моря // Литодинамика донной контактной зоны океана: Материалы Между народной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессо ра В.В. Лонгинова. – Москва, ИО РАН. М.: ГЕОС, 2009. С. 149-150.
Ч 19. Кузнецов К.И., Безрук И.В., Куркин А.А., Чернов А.Г. Первичная обра ботка результатов натурного эксперимента по регистрации краевых волн // Сб. тезисов, материалы Тринадцатой Всероссийской научной конф. студен тов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-13, Ростов-на-Дону, Таганрог):
Материалы конференции, тез. докладов. Екатеринбург – Ростов-на-Дону – Таганрог: Изд-во АСФ России. 2007. С. 541 – 542.
Ч 20. Кузнецов К.И., Куркин А.А., Чернов А.Г. Спектральный анализ волно вых режимов Охотского моря // Всероссийская конференция студентов, ас пирантов и молодых ученых по физике. 14-16 ноября 2007 г. Материалы конференции. Владивосток. Изд-во Дальневосточного университета. 2007. С.
95 – 96.
Ч 21. Кузнецов К.И., Чернов А.Г., Куркин А.А. Изучение особенностей гидро динамических условий в шельфовой зоне Охотского моря // Сборник тези сов, материалы Четырнадцатой Всероссийской научной конференции сту дентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-14, Уфа): Материалы конфе ренции, тезисы докладов. Екатеринбург – Уфа: Изд-во АСФ России. 2008. С.
463 – 464.
Ч 22. Кузнецов К.И., Чернов А.Г., Куркин А.А. Исследование волновых режи мов южной части Охотского моря по результатам годовых непрерывных на блюдений // Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз: тез исы докладов Третья Сахалинской молодежной школы, Южно-Сахалинск, 3- июня 2008 г./ отв. Ред. О.Н. Лихачева. – Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2008. С. 114 – 117.
Ч 23. Лухнов А.О., Куркин А.А., Полухина О.Е., Чернов А.Г. Создание рас пределенной вычислительной системы для решения задач математического моделирования геофизических процессов с использованием открытых техно логий // КОГРАФ 2007-2008. Материалы Международной научно практической конференции по графическим информационным технологиям и системам. Н. Новгород: НГТУ, 2008. С. 4 – 6.
Ч 24. Чернов А.Г. Метод изучения пространственной структуры свободных колебаний в заливах и бухтах Сахалина // Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз: тезисы докладов Четвертая Сахалинской молодежной школы, Южно-Сахалинск, 2-5 июня 2009 г./ отв. Ред. О.Н. Лихачева. – Юж но-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2009. С. 111 – 113.
Ч 25. Чернов А.Г. Натурные наблюдения и численное моделирование резо нансных колебаний в заливе Терпения (Охотское море) // Сборник тезисов, материалы Пятнадцатой Всероссийской научной конференции студентов физиков и молодых ученых (ВНКСФ-15, Кемерово - Томск): Материалы конференции, тезисы докладов. Екатеринбург – Ростов-на-Дону – Таганрог:
Изд-во АСФ России. 2007. С. 557 – 558.
Ч 26. Чернов А.Г., Зайцев А.И., Куркин А.А. Оптимизация программного ком плекса моделирования волн цунами AVI-NAMI для многопроцессорных сис тем // КОГРАФ 2007-2008. Материалы Международной научно-практической конференции по графическим информационным технологиям и системам. Н.
Новгород: НГТУ, 2008. С. 10 – 11.
Ч 27. Чернов А.Г., Кузнецов К.И., Куркин А.А. Исследование длинноволновых колебаний в южной части Охотского моря // Сб. тезисов, материалы Четыр надцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и моло дых ученых (ВНКСФ-14, Уфа): Материалы конф., тез. докладов. Екатерин бург – Уфа: Изд-во АСФ России. 2008. С. 478 - 479.
Ч 28. Чернов А.Г., Кузнецов К.И., Куркин А.А., Шевченко Г.В. Исследование влияния волн на трансформацию береговой линии (по результатам натурных наблюдений) // Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз: те зисы докладов Третья Сахалинской молодежной школы, Южно-Сахалинск, 3-6 июня 2008 г./ отв. Ред. О.Н. Лихачева. – Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2008. С. 117 – 120.
Ч 29. Чернов А.Г., Куркин А.А., Лухнов А.О., Полухина О.Е. Методика иссле дования опасных морских явлений шельфовой зоны // Материалы междуна родной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы ра диоэлектронного приборостроения». 24-28 октября 2006 г., г. Москва. – Мо сква: МИРЭА, 2006. Ч. 2. С. 113 – 115.
Ч 30. Чернов А.Г., Куркин А.А., Лухнов А.О., Полухина О.Е. Особенности применения информационных технологий при проведении натурных геофи зических экспериментов // КОГРАФ 2007-2008. Материалы Международной научно-практической конф. по графическим информационным технологиям и системам. Н. Новгород: НГТУ, 2008. С. 12 – 13.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Введение Глава 1. Аналитические и численные методы изучения пространственной структуры резонансных колебаний жидкости 1.1 Введение 1.2 Основные уравнения 1.3 Метод передаточных функций 1.4 Приборы и методы натурных наблюдений 1.5 Метод обработки результатов 1.6 Выводы Глава 2. Исследование длинноволновых колебаний в бассейнах со сложной геометрией 2.1 Введение 2.2 Особенности сейшевых колебаний в бухтах с узким входом 2.3 Резонансные колебания в полуоткрытых акваториях 2.4 Свободные колебания в заливах 2.5 Выводы Глава 3. Особенности шельфового резонанса на примере Курильских ос т ровов 3.1 Введение 3.2 Регистрация близких и удаленных цунами на Курильских островах 3.3 Моделирование шельфовых колебаний, вызванных цунами 3.4 Выводы Заключение Список литературы Чернов Антон Григорьевич ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ В БАССЕЙНАХ СО СЛОЖНОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ Автореферат Подписано в печать 15.02.2010. Формат 60 84 1/ Бумага офсетная № 1. Усл. печ. л. 1.
Тираж 100 экз. Заказ.
Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина,