КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-17-20015
НазваниеРоль опасных гидрометеорологических явлений в развитии процессов абразии берегов Азовского моря
Руководитель Яицкая Наталья Александровна, Кандидат географических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Субтропический научный центр Российской академии наук" , Краснодарский край
Конкурс №91 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-711 - Геоэкология и природопользование
Ключевые слова Азовское море, опасные гидрометеорологические явления, гидродинамика, температура, соленость, лед, волнение, сгонно-нагонные явления, абразия берегов
Код ГРНТИ37.25.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В рамках проекта для побережья Азовского моря с 1980 по 2022 гг. на основе полевых и дистанционных методов, анализа архивных и фондовых материалов, расчетных методов и численного моделирования планируется получить качественные и количественные характеристики распространения и скоростей развития опасных экзогенных рельефообразующих процессов, таких как абразия берегов и экзарация берегов и дна ледяными образованиями. Выполнить оценку влияния опасных штормовых и сгонно-нагонных явлений на абразионные процессы побережья Азовского моря, выделить участки берега с типовыми рельефообразующими факторами. Впервые планируется провести регулярный мониторинг в зимний период на побережье моря по реперной сети за характером формирования, разрушения и воздействия льда и ледяных образований на побережье и морскую прибрежную часть моря с помощью подводных и надводных беспилотных аппаратов. На основе модели морской циркуляции будет проведена оценка сезонной и многолетней изменчивости термогидродинамических и ледовых характеристик акватории Азовского моря. Многокритериальный анализ полученных результатов с привлечением вековой базы данных гидрометеорологических наблюдений позволит выявить причинно-следственные связи с региональными и глобальными изменениями климата, определить механизмы происходящих изменений гидрометеорологического режима в регионе, влияющих, в частности, на силу ветрового волнения, нагонных явлений, повторяемость экстремальных гидрометеорологических явлений. Новые фундаментальные результаты, полученные в рамках проекта, в будущем могут найти практическое применение для планирования устойчивого развития береговой зоны, краткосрочного и долгосрочного прогнозирования и раннего выявления чрезвычайных ситуаций не только в рассматриваемом районе, но и в других областях.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В результате первого года выполнения проекта подготовлены данные атмосферного воздействия на основе результатов расчетов по негидростатической атмосферной региональной модели WRF для проведения ретроспективных расчетов морской циркуляции за период с 1980 г. по 2022 г. Подготовлены данные для задания на жидкой границе с Черным морем, в том числе рассчитаны гидрологические характеристики Черного и Азовского морей с пространственным разрешением 3.3 км. Подготовлены граничные условия для модели Азовского моря на основе рассчитанных гидрологических характеристик Черного и Азовского морей. Подготовлены данные по топографии, стоку рек для задания в модели INMOM Азовского моря. Проведены тестовые и калибровочные расчеты. Выполнена верификация модели по данным натурных и спутниковых наблюдений.
На основе анализа открытых архивов данных ДЗЗ сформирован архив космоснимков Проекта среднего, высокого и сверхвысокого разрешения, отражающие положение абразионных клифов Азовского моря с 1977 по 2022 гг. Рассчитаны среднемноголетние скорости абразии для северного, южного и восточного побережья Азовского моря на основе архива космоснимков высокого и сверхвысокого разрешения, и составлена карта интенсивности береговых процессов. Выделены конкретные участки береговой зоны для последующего натурного обследования. Составлена карта среднемноголетней скорости абразии для побережья Азовского моря за период с 1980 по 2022 гг. В рамках Проекта впервые на основе данных ДЗЗ выполнены оценки темпов отступания клифа на северном побережье Азовского моря.
На основе анализа данных ДЗЗ высокого и среднего разрешения, результатов математического моделирования и данных наблюдений выполнен анализ основных рельефообразующих факторов побережья Азовского моря в зимний период 2014-2024 гг. и составлена карта воздействия на берег и прибрежную зону Азовского моря. Несмотря на общую тенденцию сокращения площади льда Азовского моря, практически ежегодно отмечаются случаи навалов и надвигов льда на берега. Наибольшее число случаев отмечено в январе и феврале и зафиксировано для восточной части Таганрогского залива. Косы Азовского моря часто подвергаются надвигам льда из-за геоморфологических особенностей дна. Наименьшая вероятность навалов и надвигов льда наблюдается в западной части моря, что обусловлено низкой вероятностью образования льда в исследуемый период. Однако, район Арабатской косы характеризуется высокой степенью торосистости льда из-за выноса дрейфующего льда в этот район. Площадь припая за исследуемый период также сокращается.
Рассчитанные максимальные значения динамической нагрузки позволили выявить районы побережья, подверженные высокой степени опасности эрозии от ветрового волнения. При наличии частично разрушенного ледяного покрова, на участках берега с максимальной динамической нагрузкой могут формироваться навалы льда с большей интенсивностью.
Практически для всего побережья Азовского моря характерно сочетание штормового волнения и ледовых явлений с различной степенью воздействия, за исключением восточного побережья собственно моря, где не отмечается припай и навалы льда, а значения динамической нагрузки средние и ниже, и южное побережье, где основное воздействие – ветро-волновое.
На фоне изменения климата факторы динамики береговой зоны Азовского моря в зимний период и степень их воздействия изменяются. Морской ледяной покров Азовского моря сокращается, а скорость ветра имеет тренд на увеличение в зимние месяцы, что приводит к высокой штормовой динамической нагрузке на берег.
На следующем этапе исследования будут выполнены рекогносцировочные обследования выделенных участков и также оценка влияния динамического и ледового воздействия на абразию берегов Азовского моря.
В ходе экспедиционных работ проведено измерение расстояния от реперных точек до кромок береговых клифов на мониторинговых площадках и получены результаты темпов размыва берегов. В ходе экспедиционных исследований заложен профиль берегового вала, пляжа и подводного берегового склона в пределах косы Долгой. Кроме того, заложены три дополнительных новых репера для более точной оценки распределения скоростей абразии. В пределах участка акватории Азовского моря, примыкающего к западному коренному берегу косы Долгой, проведено дистанционное обследование донного рельефа и подводных ландшафтов. Исследования на данном участке прибрежной акватории проводились на удалении до 100 м от линии прибоя. Были изучены и видео документированы, микро- и наноформы донного рельефа.
Выявлено потенциально два участка активизации абразионных процессов (в с. Петрушино Неклиновского района Ростовской области и по дороге следования в п. Ясенская переправа, Ясенского района Краснодарского края, в пределах пересыпи Ханского озера). На основании полученных результатов, а также исходя из задач исследования планируется экспедиционный выезд в период январь-февраль 2025 г., с целью обследования навалов льда на берег, обследования рельефа дна моря в районах навалов, закладки профилей, а также измерения скоростей отступания берега для сравнения с полученными данными.
Отчет и приложения к отчету опубликованы на официальной странице руководителя проекта https://subtropras.ru/yaitskaya-natalya-aleksandrovna_1/.
Публикации
1.
Коршенко Е., Панасенкова И., Фомин В.
Hydrodynamic Response to Different Atmospheric Forcing Resolutions
Water. MDPI. Basel, Switzerland, Water 2024,16,3493. https:// doi.org/10.3390/w16233493 (год публикации - 2024)
10.3390/w16233493
2.
Яицкая Н., Магаева А.
Wind, wave, and ice impacts on the coastal zone of the Sea of Azov
Water. MDPI. Basel, Switzerland, Water 2024,16 (год публикации - 2025)
10.3390/ w17010036
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В результате выполнения работ выполнен ретроспективный анализ гидрометеорологических и гидродинамических условий Азовского моря с 1980 по 2022 гг. с помощью комплекса моделей, включающего региональную негидростатическую атмосферную модель WRF (Weather Research and Forecasting Model) и российскую модель морской циркуляции INMOM (Institute of Numerical Mathematics Ocean Model) с встроенной в неё моделью динамики-термодинамики льда. Выполнен анализ гидрометеорологических и гидродинамических характеристик, проведено сравнение с сезонным и многолетним распределением рассматриваемых параметров над акваторией и в море с данными прибрежных ГМС с 1980 по 2022 гг. Показано, что модели с необходимой точностью воспроизводят значения всех характеристик и результаты могут быть использованы для подробного описания многолетних пространственно-временных изменений гидрометеорологического и гидродинамического режимов в азовоморском секторе.
На основе собранных в рамках проекта многолетних данных наблюдений на береговых створах и мониторинговых участках за практически 50-летний период рассчитаны среднемноголетние скорости размыва берегов Азовского моря и выделены участки, наиболее подверженные этому процессу для дальнейших рекогносцировочных обследований и тщательных натурных наблюдений. Наиболее продолжительные непрерывные ряды скоростей абразии удалось восстановить для 14 реперных точек, объединив данные наблюдений и результаты дешифрирования космоснимков за период с 2000 по 2025 гг. На основе полученных результатов пространственно-временного анализа интенсивности абразионных процессов и геоморфологической схемы выполнено районирование берегов Азовского моря. Для каждого района рассчитаны скорости отступания берегов и выделены районы с максимальными и сопоставимыми между собой темпами разрушения.
Выполнен комплексный анализ динамики абразионных берегов Азовского моря, штормового волнения, динамической нагрузки и пространственно-временной динамики морского льда для двух районов с наибольшими скоростями абразии – на севере Таганрогского залива Азовского моря (северный район) и на границе собственно моря и залива на юго-востоке (южный район) с 2000 по 2025 гг. с использованием данных численного моделирования, дистанционного зондирования Земли и многолетних полевых наблюдений. Показано, что наличие морского льда снижает динамическую нагрузку в среднем в 1.5 раза, ограничивая штормовое воздействие на побережье. Полученные результаты позволили установить, что до 2009 г. ключевыми факторами разрушения берегов северного района являлись геологическое строение и волновая активность, а ежегодное образование припайного льда выступало в качестве дополнительного лимитирующего фактора в зимнее время, выполняющего защитную функцию от волновой деятельности. С 2010 г. существенно увеличилось количество штормов в феврале, июле-октябре и декабре, усугубляющееся скачкообразным ростом числа опасных нагонов в год и после 2010 г. ключевым фактором в разрушении берегов северного района становится накопленное действие постепенного увеличения штормовой и нагонной активности, в том числе в летне-осенний сезон. Для южного района основным фактором интенсификации абразионных процессов на протяжении всего периода исследования является штормовая активность и экстремальные нагоны. Несмотря на то, что лёд ежегодно наблюдается в исследуемых районах в среднем около двух месяцев, защитная функция морского льда, в том числе припая, на основе имеющихся данных для двух районов не выявлена. Максимальные скорости абразии берегов Азовского моря зафиксированы в годы с экстремальными гидрологическими событиями – нагонами или штормами, или сочетания штормов и нагонов, – происходящими до или после ледового сезона.
В 2025 г. проведено пять полноценных полевых выезда на побережье Азовского моря в пределах Ростовской области и Краснодарского края. Экспедиции были проведены в январе, феврале, марте, июне, сентябре. Такое количество экспедиций для наблюдения внутригодовых темпов и интенсивности абразии на исследуемой территории выполнено впервые.
Основная цель всех полевых выездов заключалась в рекогносцировочном обследовании береговой зоны и получение натурных данных о темпах отступания берегов на мониторинговых участках Азовского моря, для оценки сезонной динамики. Проводилось измерение расстояния от реперных точек до кромок береговых клифов на мониторинговых площадках, определение темпов разрушения берегов, оценка и размещение новых реперных точек наблюдений за береговой абразией, фото документирование состояния береговых клифов, фактов антропогенного воздействия, влияющего на интенсивность разрушения берегов; последствий воздействия опасных береговых процессов на объекты хозяйственной инфраструктуры, жилищного строительства и культурного наследия.
Установлено, что в период с января по сентябрь 2025 года размыву были подвержены участок южного берега Таганрогского залива от ст. Должанской, Ейского района Краснодарского края до с. Воронцовка, Ейского района Краснодарского края.
Произведено три выезда в зимний сезон. Первый выезд в безледный период с 20 по 23 января с условиями близкими к нагонным и штормовым, обследована береговая зона Азовского моря (Ростовская область и Краснодарский край).
Второй выезд 20.02.2025 г. по северному побережью Таганрогского залива (Ростовская область) с целью фиксации ледяных торосистых образований, навалов льда на берег. Зафиксированы и измерены (протяженность, высота и толщина) навалы льда на берега в районе хутора Рожок (Ростовская область), на Центральном пляже г. Таганрога. Кроме навалов льда были зафиксированы ледяные торосистые образования и стамухи. Натурные данные за ледовыми образованиями получены впервые для Азовского моря.
Третий выезд 01.03.2025 г. по южному побережью Таганрогского залива (Ростовская область и Краснодарский край). Задокументированы последствия разрушительного воздействия ледяных торосов на берегоукрепительные сооружения; навалы льда на поверхности пляжей; «ледовые морены», а также выраженные борозды выпахивания; расположенные под водой в приурезовой зоне микроформы донного рельефа, в частности борозды скольжения (выпахивания). Такие подробные данные для данной акватории также получены впервые.
Кроме проведения инструментальных измерений, в ходе осеннего полевого экспедиционного выезда были проведены работы по трехмерному лазерному сканированию побережья в пределах реперных точек, что позволило создать трехмерную модель берегов и выполнить топографическую съемку местности.
Публикации
1.
Яицкая Н.А.
Районирование акваторий и берегов Азовского моря и Северного Каспия для оценки воздействия ансамблей опасных гидрометеорологических явлений
Известия ВУЗОВ. Северо-Кавказский регион. Естественные науки, № 4. С. 112–124. DOI: 10.18522/1026-2237-2025-4-112-124 (год публикации - 2025)
10.18522/1026-2237-2025-4-112-124
2. Яицкая Н.А., Магаева А.А., Коршенко Е.А., Панасенкова И.И., Мисиров С.А., Кулыгин В.В., Валов Г.В. Воздействие опасных гидрометеорологических явлений на побережье Азовского моря ПЕРЕДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КУБАНИ. Сборник материалов Ежегодной отчетной конференции грантодержателей Кубанского научного фонда. Краснодар, 2025, С. 102-113 (год публикации - 2025)
3.
Мисиров С.А., Яицкая Н.А., Кулагин В.В., Магаева А.А., Бердников С.В., Беспалова Л.А.
Synergistic Forcing and Extreme Coastal Abrasion in the Sea of Azov: a Multi-Source Geospatial Assessment
Water. MDPI. Basel, Switzerland, Water 2025, 17, 3518 (год публикации - 2025)
10.3390/w17243518
4.
Яицкая Н.А., Магаева А.А., Мисиров С.А.
Coastal Erosion of the Sea of Azov in 2000-2025: Dynamics and Hydrometeorological Factors
Water. MDPI. Basel, Switzerland, Water 2026, 18(1), 58 (год публикации - 2025)
10.3390/w18010058
5.
Яицкая Н.А., Магаева А.А., Мисиров С.А., Валов Г.В.
Динамика береговой линии Азовского моря под влиянием волновых процессов и ледовых явлений
Океанологические исследования: материалы ХI Всероссийской конференции молодых ученых с международным участием, 26 – 30 мая 2025 г., Владивосток, Россия, С. 156-157 (год публикации - 2025)
10.62994/b7314-9428-9558-w