Разработана математическая модель для отслеживания загрязненных мазутом донных отложений в районе Керченского пролива
Ученые Морского гидрофизического института РАН (МГИ РАН) разработали численный алгоритм для расчета перемещений загрязненных мазутом донных отложений под действием волн и течений.
Во время катастрофы в декабре 2024 года, когда в Керченском проливе потерпели крушение танкеры «Волгонефть-212» и «Волгонефть-239», в воду попало, по разным оценкам, от трех до пяти тысяч тонн нефтепродуктов. Часть из них осела на дне в виде плотных комков, способных быть источником вторичного загрязнения.
«Мазут, смешавшись с песком и ракушей, превратился на дне в комки наподобие гальки — мы называем их песчано-нефтяными агломератами. Эти комки, как бомбы замедленного действия — при шторме они снова могут начать двигаться и выбрасываться на берег, создавая вторичное загрязнение. Главной целью нашей работы было понять, как именно эти агломераты движутся по дну, где оседают, а где, наоборот, снова взмывают в воду», — рассказала один из авторов статьи, старший научный сотрудник отдела вычислительных технологий и математического моделирования МГИ РАН, кандидат географических наук Людмила Харитонова.
До сих пор поведение смесей песка и мазута под водой практически не изучалось. Существующие модели не могли в достаточной мере описать динамику таких неоднородных по размеру, форме и плотности частиц.
Работа объединила большую команду ученых института, каждый из которых решал свою часть общей задачи. Авторы опирались на опыт исследований последствий разлива нефти на платформе Deepwater Horizon в Мексиканском заливе, но существенно доработали применявшиеся там подходы. На основе мезомасштабной атмосферной модели WRF-ARW и гидродинамической модели ADCIRC+SWAN были воспроизведены поля ветра, волнения и течений в Прикерченском районе в период возникновения и развития аварийной ситуации — с 13 по 27 декабря 2024 года. Анализировались характеристики донных наносов района и имеющиеся данные о составе вытекшего мазута. Расчетный алгоритм перемещения агломератов был модифицирован с учетом плотности смеси песка и мазута.
В итоге были рассчитаны индексы подвижности агломератов шести размерных классов (от 0,03 до 10 см) и потоки донных наносов для разных сценариев волнения, характерных для исследуемого периода.
«Мы выявили районы, где загрязненный мазутом песок скорее всего скапливается на дне, например, это район мыса Железный Рог и южная часть Анапской пересыпи. Там течения встречаются или замедляются, и грязный песок оседает. Зная эти «дорожные карты» и места скопления, спасатели и экологи могут точечно убирать мазут со дна, не тратя ресурсы впустую», — отметила Людмила Харитонова.
Работа над темой продолжается. Следующий этап — использование разработанного алгоритма для анализа поведения агломератов при различных ветро-волновых ситуациях, чтобы определить, при каком волнении залегающий на дне мазут способен снова прийти в движение. Помимо этого, авторы рассчитывают привлечь более детальные данные о реальном распределении мазута на дне для уточнения расчетов.
По оценкам ученых, разработанные алгоритмы могут быть оперативно задействованы для прогноза распространения загрязнения и определения приоритетных зон поиска нефтепродуктов на дне в случае возникновения аналогичных ситуаций.
Исследование выполнено в рамках государственного задания.