Slide 1

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 2

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 3

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 4

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 5

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 6

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 7

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 8

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 9

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 10

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 11

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 12

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 13

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 14

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 15

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 16

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 17

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 18

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 19

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 20

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 21

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 22

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 23

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 24

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 25

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 26

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 27

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 28

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 29

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 30

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 31

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 32

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 33

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 34

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 35

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 36

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 37

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 38

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 39

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 40

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 41

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 42

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 43

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 44

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 45

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 46

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 47

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 48

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 49

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 50

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 51

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 52

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 53

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 54

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 55

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 56

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 57

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 58

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 59

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 60

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 61

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 62

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 63

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 64

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 65

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 66

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами


Slide 67

Исследование изменчивости уровня
Балтийского моря и механизмы формирования
экстремальных подъемов уровня (наводнений)
в Финском заливе

1) Разработка региональных прогнозов частоты и
интенсивности экстремальных событий в
прибрежных зонах Европейской России в XXI веке
и получение количественной и качественной
оценки риска возникновения экстремальных
явлений в различных прибрежных регионах в
современных и будущих климатических условиях.
2) Создание в Лаборатории Оценки Природных
Рисков (ЛОПР) высокотехнологичных
компьютерных решений в области создания
новых конфигураций и платформ для
эффективного моделирования экстремальных
событий.

Наводнение 1970 года в Восточном Пакистане
(сейчас Бангладеш), в дельте Ганга, считается одной из величайших
катастроф. Точное число жертв установить не удалось — погибло около
500 тыс. человек. Погибло примерно 60% населения, занятого в
прибрежной зоне ловом рыбы, и уничтожено 65% рыболовецких судов в
прибрежном районе, что существенно сказалось на снабжении белковой
пищей всего региона. Это наводнение, без сомнения можно считать
наиболее значительной катастрофой XX столетия.

Ураган Катрина (2005)

Наводнение, вызванное ураганом Катрина

Наводнения в С-Петербурге

10 сильнейших наводнений в Санкт-Петербурге
Дата

Максимальный
уровень подъёма
воды (см)

7 (19) ноября 1824 года

421

23 сентября 1924 года

380

10 (21) сентября 1777 года

321

15 октября 1955 года

293

29 сентября 1975

281

22 октября (2 ноября) 1752 года

280

2 (13) октября 1723 года

272

1 (12) ноября 1726 года

270

12 (25) ноября 1903 года

269

5 (16) ноября 1721 года

265

А.С. Пушкин МЕДНЫЙ ВСАДНИК
(описание наводнения 1824 г.)

Ужасный день!
Нева всю ночь
Рвалася к морю против бури,
Не одолев их буйной дури...
И спорить стало ей не в
мочь....
Поутру над ее брегами
Теснился кучами народ,
Любуясь брызгами, горами
И пеной разъяренных вод.
Но силой ветров от залива
Перегражденная Нева
Обратно шла, гневна, бурлива,
И затопляла острова.

Погода пуще свирепела,
Нева вздувалась и ревела,
Котлом клокоча
и клубясь,
И вдруг, как зверь остервенясь,
На город кинулась.
Пред нею
Всё побежало; всё вокруг
Вдруг опустело -- воды вдруг
Втекли в подземные подвалы,
К решеткам хлынули каналы,
И всплыл Петрополь как тритон,
По пояс в воду погружен.

Исторические наводнения в С-Петербурге
(1700 – 2010)
Всего опасных 279, особо опасных – 54, катастрофических - 3

Повторяемость наводнений в СанктПетербурге

Nevskaya Guba basin surface area is extended with Neva river delta

Данные об изменчивости
уровня Балтики

Самописцы уровня

Измерительная рейка

Расположение станций ежечасных наблюдений за
уровнем

Репрезентативность данных по уровню Балтики

Данные по атмосферному давлению и ветру

Изменчивость уровня моря в С-Петербурге

S e a le v e l (c m )

S t. P e te rsb u rg (G o rn y In stitu te )
800
700
600
500
400
1978

1980

1982

1984

1986

1988

Tim e (ye a s )

1990

1992

1994

1996

Сезонная составляющая изменчивости уровня (С-Петербург)

Приливы Балтийского моря

Spectrum of sea level variability in S-Petersburg

Спектры уровня моря

Взаимные спектры уровня в Финском заливе

Частотная передаточная функция

Стоячие волны в Финском заливе

Спектры атмосферного давления и ветра (С-Петербург)

Связь атмосферного давления и уровня моря (С-Петербург)

Связь ветра и уровня моря

Sea level (cm)

800
700
600
500
400

10

0.06

20

0.04
30
40

0.03
0.02
24

26

28

30

2

4

6

November

8

10

December, 1986

-10

-8

-6
-4
-2
max = 32.7 см

0

(dB)

12

Period (h)

Frequency (cph)

0.10

Численная модель
Батиметрия Балтийского моря

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

GEBCO 1-minute global bathymetric grid
http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/gebco/gebcoproducts.html

Численная модель POM
Medium resolution grid 631 * 391

2’ * 2’

Dx ≈ 1852 m
Dy = 3704 m

The Baltic Sea is considered as a
closed basin: the barotropic
transport through Kattegat and tidal
forcing are not taking into account

ROMS model for sea level variability
in Baltic
Driving forcing: wind stress and atmospheric pressure
from NCEP/NCAR Reanalysis with resolution 0.5°x 0.5°
and time step 1 hour

Case description:
Closed basin: Danish channels
are blocked
Constant stratification
No river discharge

Численное моделирование изменчивости
уровня Балтийского моря, вызываемой
воздействием атмосферы
Касательное ветровое напряжение:


U W U W , VW ,

( x ,  y )   A C D

-1
-3
где U W скорость ветра (м  с ),  A  1 . 3 кг  м
CD


 0 . 0008  0 . 000065 U W

(Wu, 1982)

Придонное трение:







( bx ,  by )  C B u b U b , C B v b U b ,

где U b  ( u b , v b ) придонная скорость потока
C B  0 . 0025

Пример моделирования случая наводнения в
Финском заливе (POM)

1

Klevanny

Wu

Monte Carlo numerical model of sea level variability
forced by random winds

Wx  Wy  0
2

Wx



2

Wy

 3 m/s

Seiche mode structure
T = 27 hours

It has sometimes been asked whether the sea level oscillations we observed
in the Gulf of Finland are caused by a local gulf mode or by basin-wide
eigen modes. These two alternatives are really two sides of the same coin.
Mathematically speaking, a local gulf mode is a superposition of several
eigen modes with close frequencies. (Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas
Nycander, Peter Lundberg, JGR, 2007)

Bror Jönsson, Kristofer Döös, Jonas Nycander, Peter Lundberg (JGR, 2007)

Диагностические расчеты, оценка
влияния ветра и атмосферного
давления

Correlation Pressure – Sea level

Regression coefficient “Pressure – Sea level”
(validity of “Inverse barometer law”)

Statistical parameters of relation “wind – sea level”

i

V i  u i , v i 

is the sea level variation,

vi

u i is the zonal wind,

is the wind vector

is the meridional wind.

(1)

 i   u i   vi   i

Regression:

 v uv   u  v

2

 

uv

2

 
2
u

 u uv   v  u

2

 

2
v

2

uv

  u v
2

2

     u    v  2 uv   
2

2

  i
2

Correlation:

r 
2

2

2

2

2

 u  ui
2

u i i
[ ui

2

2

2

2

 v  vi
2

 v i i

 ui

2

] i

2

2
2

(2)

Correlation between wind and sea level

r 
2

u i i
[ ui

2

2

 v i i
2

 ui ]  i

2
2

Regression coefficients “wind – sea level”

 i   u i   vi   i

Effect of the barotropic
transport between Kattegat
and the Baltic Sea

1998-2000

1998-2000

Cross-spectral analysis for wind and pressure – sea level
Kronstadt data (observations and modelling)
1992-2000

1992-2000

Sea level oscillations in Krondstadt

ЦУНАМИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ
ЧАСТИ КАСПИЙСКОГО МОРЯ

Сейсмичность в Каспийском регионе

Сейсмичность и сейсмогеодинамика в Каспийском
регионе (Уломов, 2005)

Районы и годы наблюдения цунами или
аномальных колебаний уровня в бассейне
Каспийского моря.

Моделирование гипотетического цунами в
Каспийском море
Магнитуда M ~ 8
Максимум смещения дна
Hmax ~ 5 м

Численный расчет волнового поля цунами в Каспийском море

Максимальные высоты цунами