Прогнозирование распространения нефтяных загрязнений.
Рисунок 1. Схема оперативно-прогностической модели распространения нефтяного загрязнения
Для расчета распространения нефтяных загрязнений в Финском заливе используется разработанная в ААНИИ модель переноса и трансформации нефтяных загрязнений в арктических ледовитых морях OilMARS (Oil Spill Model for the Arctic Seas) [Становой и др., 2007], которая учитывает перенос и трансформацию нефтяных загрязнений на поверхности моря в результате аварийных длительных/моментальных разливов нефти от неподвижных или движущихся источников, а также распространение обнаруженных на поверхности моря пятен нефтяных загрязнений. Модель работает в трехмерном варианте, рассчитывая внутриводное распространение дисперсионного шлейфа и нефти, погрузившейся в воду [Становой и др., 2010]. Модель способна рассчитывать появление и распространение вторичного нефтяного загрязнения на поверхности воды и загрязнение морского дна. Кроме того, модель учитывает влияние сплоченности и дрейфа ледяного покрова на распространение загрязнения, а также попадание нефти на верхнюю поверхность ледяного покрова или под лед в результате сжатия дрейфующего льда.
Длительный аварийный нефтяной разлив представляется в виде большого числа маленьких дискретных разливов - порций или спиллетов (от англ. spillet), которые с определенной периодичностью поступают от источника загрязнения на поверхность воды, в зависимости от скорости разлива, в общем случае переменной во времени. Каждый спиллет имеет набор параметров: координаты, площадь, плотность и вязкость нефти, количество нефти на поверхности воды, количество испарившейся нефти и т.д. Все параметры спиллетов зависят от времени нахождения данного спиллета на поверхности воды. Используемый в модели подход дает возможность учесть пространственную неоднородность нефтяного пятна, т.е. в каждый момент времени на поверхности воды находятся спиллеты с разной плотностью, вязкостью, массой и площадью.
Для расчета переноса спиллетов используется Лагранжев подход и расчетная сетка, используемая для расчета циркуляции воды. Перенос спиллетов происходит под воздействием ветра, течений и волн. Кроме того, учитывается случайный перенос спиллетов за счет горизонтальной мезомасштабной турбулентности на поверхности моря. Для расчета процессов трансформации нефти используется подход Эйлера и сетки с высоким пространственным разрешением, зависящим от начальной массы спиллетов.
Оперативная модель распространения нефтяных загрязнений является отдельным блоком, который в случае необходимости подключается к ООС Финского залива (рис. 1).
Поскольку при оперативном расчете отсутствуют какие-либо сценарии развития, как гидрометеорологических параметров, так и параметров разлива, то в модель введена процедура коррекции параметров разлива (или ассимиляция оперативной информации), производимая на основании оперативной информации с аварийного судна или на основе данных аэрофотосъемок и спутниковой информации: изменение координат аварийного объекта; прекращение выброса и поступления нефти на водную поверхность (например, в результате устранения пробоины в борту судна), изменение скорости выброса, изменение скорости и направления аварийного судна. Также предусмотрена возможность коррекции положения пятна и появление в процессе расчета новых пятен.
1. Становой В.В., Лавренов И.В., Неелов И.А. Система моделирования разливов нефти в ледовитых морях. Проблемы Арктики и Антарктики, 2007, вып. 77, с. 7-16.
2. Становой В.В., Неелов И.А., Кулаков М.Ю. Моделирование внутриводного распространения нефтяных загрязнений. // Материалы Межд. Научной Конф. "Морские исследования полярных областей Земли в международном полярном году 2007/08". 2010, 21-23 апреля, СПб, с. 206-207.
