Штормы Черного моря возникают при прохождении над морем средиземноморских циклонов, а также циклонов, траектории которых пересекают Европу [1]. В конце ноября – начале декабря 2021 г. погода над морем определялась прохождением мезомасштабного средиземноморского циклона, траектория которого проходили через юг Черного моря (рис. 1). Циклон просуществовал около трех суток, скорость ветра в его зоне над морем достигала 15–20 м/с. Однако инструментально наиболее сильный ветер до 25 м/с и более был зарегистрирован 29, 30 ноября и 1 декабря на Черноморском побережье Кавказа, что связано с активизацией атмосферных процессов в системе протяженных холодных фронтов (рис. 2, 3).

Шторм, сопутствующее ему поле волнения и процессы, возникающие в прибрежной зоне моря, отобразились на трех радиолокационных изображениях (РЛИ) Sentinel-1 (30.11.2021 в 03:25 и 15:18 UTC, и 1.12.2021 в 15:11 UTC) и на двух оптических снимках Landsat-8 и Sentinel-2A (1.12.2021 в 08:08 и 09:23 UTC).

В связи с неблагоприятной погодой для ряда прибрежных районов Кавказского побережья, включая Большой Сочи, было выпущено штормовое предупреждение, которое действовало с 30 ноября по 2 декабря. Прогнозировалось усиление ветра до 15–20 м/с, усиление волнение моря до 4-5 баллов, высота волн 3-3.5 м. В связи с прохождение холодных фронтов ожидались шквалистые ветры с порывами до 20–25 м/с, общее понижением температура воздуха до 4-5°С. Кроме того, прогнозировались грозы, ливневые осадки (до 25–35 мм на побережье и 50–80 мм в предгорьях), снегопад в горах и подъем уровня воды в реках.

Рис. 1. Циклон и его фронтальная зона в поле облачности над западной частью Черного моря на снимке Terra/MODIS от 30.11.2021, 08:17 UTC. © NASA

В ночь с 30 ноября на 1 декабря на акватории Большого Сочи разразился пятибалльный шторм (рис. 4). Реальные метеоизмерения показали, что при прохождении фронтов ветер усиливался до 13–15 м/с с порывами до 20–25 м/с (рис. 3), атмосферное давление упало почти на 16 мм рт. ст. По информации СЦГМЦ Черного и Азовского морей (в г. Cочи) шторм стал самым сильным с 2012 г. Он продолжался почти двое суток и утром 2 декабря стих. Больше всего от шторма пострадали набережные Имеретинской низменности в Адлерском районе и пляжи Лазаревского района. В некоторых местах побережья были размыты пляжи, подмыты берега и разрушены берегоукрепительные сооружения. 

Рис. 2. Штормовой циклон и его атмосферные фронты на последовательных радиолокационных изображениях спутников Sentinel-1 от 29.11 (15:28 UTC), 30.11 (15:18 UTC) и 1.12.2021 (15:18 UTC). © ESA

Рис. 3. Скорость ветра и его порывы (г. Адлер, аэропорт); время (мск) дистанционных съемок показано вертикальными линиями 

Рассмотрим, какую информацию можно извлечь из данных дистанционного зондирования.

Во-первых, характеристики самих волн. Так, путем простого измерения расстояния между двумя гребнями волн на оптическом снимке Sentinel-2 от 1.12.2021 (и на РЛИ) можно определить, что длина волн в прибрежной зоне составляла 110–125 м. Высоту волн установить сложно, однако визуальные оценки с берега дали 3–5 м. С другой стороны, имеется возможность определения высоты волн, если известны данные о скорости ветра, разгоне и продолжительности действия ветра (в часах), что в случае частого покрытия может быть получено с помощью данных ДЗЗ. Кроме того, спектральная обработка фрагментов РЛИ, например, за 30.11 и 1.12.2021 (рис. 5), дает оценки длин волн, распространяющихся в восточном направлении, в 115–120 м (см. [2]).

Рис. 4. Штормовой прибой (фото: earth-chronicles.ru)

Сравнивая радиолокационные изображения, полученные 30 ноября в 03:25 и 15:18 UTC, можно заметить, что на утреннем изображении поле волнения в море еще не развитое (не отображается на РЛИ), а на вечернем — уже достаточно развитое с четкой волновой структурой (рис. 5). Более того, на этих РЛИ хорошо видно, что в прибрежной зоне трехмерное волнение открытого моря трансформируется в зыбь, причем это зависит от угла, под которым волны приходят к берегу. Фрагменты РЛИ на рис. 5 показывают, что трансформация поля волнения (из трехмерного в зыбь) начинается в 2-2,5 км от берега.

Рис. 5. Волновое поле в районе гг. Сочи (вверху) и Адлер (внизу) на фрагментах РЛИ Sentinel-1A/1B от 30.11 (03:25 и 15:18 UTC) и 1.12.2021 (15:11 UTC). Слева: неразвитое волнение; в центре и справа: хорошо развитое поле волнения в открытом море и зыбь в прибрежной зоне. © ESA

 Во-вторых, особенности поля волнения в прибрежной зоне. В частности, выявить те места, где в прибрежной зоне наблюдаются интенсивные обрушения волн и полосы пены (рис. 6 и 7), они приурочены к участкам с перепадом глубин (волны распространяются из глубокого моря в мелкое, где начинают «чувствовать» дно). На оптических снимках хорошо видны прибойные зоны (в пределах которых происходит разрушение волн) благодаря наличию пятен пены и обрушений. На снимке Sentinel-2A отобразились зоны обрушений в прибрежной зоне у пляжей пос. Агой, Лазаревское и Головинка, а у защитных сооружений порта Туапсе даже образуется отраженная система волн (зона дифракции), распространяющаяся как в открытое море, так и в гавань (рис. 6). То же самое наблюдается на снимке Landsat-8 в разрывах облачности в прибрежной зоне гг. Сочи и Адлер (рис. 7).

Рис. 6. Районы интенсивных обрушений и полосы пены в прибрежной зоне Черного от пос. Агой до пос. Головинка на фрагментах оптического снимка Sentinel-2A от 1.12.2021, 09:23 UTC. © ESA

В-третьих, увидеть воздействие волнения на прибрежную зону. Оно заключается во взмучивании осадков в узкой прибрежной полосе и их переносе в открытое море; на оптическом снимке Sentinel-2 она выглядят коричневатым цветом (рис. 6). «Помутнение» всей прибрежной зоны Черноморского побережья Кавказа обусловлено тем, что на неё кроме ветрового перемешивания оказали влияние выносы рек, которые резко увеличили вынос осадочного материала из-за выпадающих осадков. Общая ширина полосы взмученных вод в прибрежной зоне, отобразившаяся на оптических снимках (голубовато-зеленоватая на рис. 6), варьирует от 4 до 8,5 км.

Рис. 7. Районы интенсивных обрушений и полосы пены в прибрежной зоне гг. Сочи и Адлер на оптическом снимке Landsat-8 от 1.12.2021, 08:08 UTC. © USGS

Полезные ссылки

1.      Нестеров Е.С. Экстремальные циклоны над морями европейской части России // Гидрометеорологические исследования и прогнозы. 2018. № 1 (367). С. 97-115.

2.      Иванов А.Ю. О восстановлении параметров морской среды по данным космических РСА // Исслед. Земли из космоса, 2010. № 3. С. 77-92.