WAVE REGIME IN THE KAZAKHSTAN SECTOR OF THE CASPIAN SEA BASED ON NUMERICAL MODELING

Article Sidebar

PDF (Русский)
Published: Mar 26, 2025
DOI: https://doi.org/10.55764/2957-9856/2025-1-14-21.2
Keywords:
Caspian Sea, wind wave, SWAN, ECWAM, ERA 5 reanalysis, wave height, wave direction, map

Main Article Content

Aizat Yeltay
RSE “Kazhydromet”
https://orcid.org/0000-0001-8571-4464
Laura Bazarbay
RSE “Kazhydromet
https://orcid.org/0009-0008-3196-0676
Nurganym Zhagparova
RSE “Kazhydromet”
https://orcid.org/0009-0003-3431-5254

Abstract

The Caspian Sea is an inland body of water subject to various natural hydrometeorological phenomena, as well as an important strategic area of Kazakhstan in economic terms. The location of large oil fields and ports requires timely analysis and forecasting of changes in the characteristics of waves in order to ensure the safety of navigation at sea. In this regard, in this paper, retrospective calculations of the height and prevailing direction of the wave for 1959-2021 were carried out, based on the SWAN spectral wave model and ERA5 reanalysis data. The average values of the wave height were about 0.4 m, the maximum values of the wave height ranged up to 3.2 m, and the prevailing direction of the wave was southeast. According to the results obtained over a 62-year period, the number of cases exceeding the significant wave height of 2 m was determined. So, for the period 1959-2021, out of the total number of calculated hourly wave heights in the water area, a storm situation was observed in 104,416 cases. The highest wave heights are observed in the period from January to March. As a result of calculations, maps of spatiotemporal changes in wave height across the sea areas were constructed.

Article Details

Issue
No. 1 (2025): Geography and water resources
Section
Hydrology and water management
Author Biographies

Aizat Yeltay , RSE “Kazhydromet”

PhD, Head of the Caspian Sea hydrometeorological research department of the Scientific-research center (RSE “Kazhydromet”, Astana, Kazakhstan; yeltay.aiz@gmail.com)

Laura Bazarbay, RSE “Kazhydromet

 Master of Natural Sciences, Leading Researcher, (RSE “Kazhydromet”, Astana, Kazakhstan; bazarbay_l@meteo.kz)

Nurganym Zhagparova, RSE “Kazhydromet”

Master of Natural Sciences, Leading engineer of the Caspian Sea hydrometeorological research department of the Scientific-research center (RSE “Kazhydromet”, Astana, Kazakhstan; zhagparova_n@meteo.kz)

References

Экологический кодекс Республики Казахстан от 2 января 2021 года, № 400-VI ЗРК. [Электронный ресурс]. URL: https://adilet.zan.kz/rus/docs/K2100000400 (дата обращения: 01.05.2022).

Кодекс о недрах и недропользовании Республики Казахстан от 27 декабря 2017 года, № 125-VI ЗРК. [Электронный ресурс]. URL: https://adilet.zan.kz/rus/docs/K1700000125 (дата обращения: 01.05.2022).

Яицкая Н. А. Ретроспективный анализ ветрового волнения в Каспийском море во второй половине XX–начале XXI в. и связь с региональными проявлениями изменения климата // Географический вестник. - 2017. - №2(41). - С.57–70. doi 10.17072/2079-7877-2017-2-57-70.

Лопатухин Л. И., Яйцкая Н. А. Волновой климат Каспийского моря. Входные данные по ветру для гидродинамического моделирования и некоторые результаты расчетов // Океанология. – 2019. – Т. 59, №1. − С.12-21.

Лопатухин Л. И., Яйцкая Н. А. Данные реанализа полей ветра над Каспийским морем для расчета режима ветрового волнения // Водные ресурсы. – 2019. – Т. 46, №6. – С. 598-604.

Мысленков С. А., Архипкин В. С., Павлова А. В., Добролюбов С. А. Волновой климат Каспийского моря по данным моделирования // Метеорология и гидрология. – 2018. − №10. − С. 60-70.

Strukov B. S., Zelenko A. A., Resnyansky Yu. D., Martynov S. L. Verification of the Wind Wave Forecasting System for the Black, Azov and Caspian Seas // Research Activities in Atmospheric and Oceanic Modelling. WCRP Informal Report № 5. CAS/JSC WGNE. – Geneva: WMO, 2012. – P. 8.5–8.6.

Струков Б. С., Зеленько А. А., Реснянский Ю. Д., Мартынов С. Л. Система прогнозирования характеристик ветрового волнения и результаты ее испытания для акваторий Азовского, Черного и Каспийского морей // Информационный сборник № 40. Новые технологии, модели и методы гидрометеорологических прогнозов и результаты их оперативных испытаний. – 2013. – С. 64–79.

Мысленков С. А. Диагноз и прогноз ветрового волнения в прибрежной зоне Черного моря. Дисс. К. ф. н. – Москва, 2017. − 161 с.

Ивкина Н. И., Галаева А. В. Прогнозирование ветрового волнения на Каспийском море с помощью модели SWAN // Гидрометеорология и экология. − 2017. − №2 (85). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/prognozirovanie-vetrovogo-volneniya-na-kaspiyskom-more-s-pomoschyu-modeli-swan (дата обращения: 16.12.2022).

Проект «моря». Гидрометеорология и гидрохимия морей. Т. VI. Каспийское море Вып. 1. Гидрометеорологические условия. − СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. – 358 с.

Елтай А., Ивкина, Н., Клёве, Б. Влияние ветра на высоту волн в казахстанской части Каспийского моря // Центрально Азиатский журнал исследований водных ресурсов. - 5(1). С. 82–94. https://doi.org/10.29258/CAJWR/2019-R1.v5-1/82-94.rus

SWAN user manual. Delft University of Technology. − 2015. − 135 p.

SWAN. Scientific and technical documentation. Delft University of Technology. - 2020. − 149 p.

GEBCO. [Электронный ресурс]. URL: https://download.gebco.net/ (дата обращения: 15.09.2021).

Ocean Wave Model – ECWAM. [Электронный ресурс]. URL: https://confluence.ecmwf.int/display/FUG/2.2+Ocean+Wave+Model+-+ECWAM (дата обращения: 15.07.2020).

Mammadov R. M. Hydrometeorological atlas of the Caspian Sea. – Baku, 2014.

Scharroo R., Leuliette E. W., Lillibridge J. L., Byrne D., Naeije M. C., Mitchum G. T. RADS: Consistent multi-mission products // Proc. of the Symposium on 20 Years of Progress in Radar Altimetry, Venice. Eur. Space Agency Spec. Publ., ESA SP-710, 2013. – P. 4.

Ocean Wave Model – ECWAM. URL: https://confluence.ecmwf.int/display/FUG/2.2+Ocean+Wave+Model+-+ECWAM. 15.07.2020.