Непериодические колебания уровня. Сгонно-нагонные колебания уровня. Цунами

        Непериодические колебания уровня.

        Причины колебания уровня. Свободная поверхность океанов и морей называется уровенной поверхностью. Она определяет поверхность, перпендикулярную в каждой точке моря правлению равнодействующей всех сил, действующих на нее.

Под влиянием ряда природных сил поверхность Мирового океана

испытывает колебание, отклоняясь от среднего многолетнего значения.

      Непериодические колебания уровня  подразделяются  на две

группы:

  1.  Анемобарические, вызываемые действием метеороло­гических факторов — ветра и атмосферного давления.

Под воздействием ветра происходят сгонно-нагонные колеба­ния уровня. В результате перемещения барических систем воз­никают длинные волны, движущиеся в поле ветра. Такие волны вызывают штормовые нагоны. Инерционные колебания водных масс, возникающие как реакция на ослабление или прекращение сил, нарушавших равновесие масс в водоеме, называются сейши.

  2.  Сейсмические   (цунами), сформированные резким по­нижением  или  повышением дна  во  время  землетрясений,  воз­никающие   в   результате   сброса   в   воду   больших   масс   грун­та  или  льда,  порожденные  взрывами  в  результате  подводных извержений вулканов или искусственных взрывов большой мощ­ности.

     Сгонно-нагонные колебания уровня. Такие колебания возника­ют под действием касательного напряжения ветра на поверх­ность моря вблизи берегов или внутри заливов.

Согласно теории прибрежной циркуляции и непосредствен­ным наблюдениям сгонно-нагонные колебания уровня вызываются составляющей суммарного потока, которая направлена перпендикулярно береговой полосе и определяется из соотношения

                                  Ф=Фcosa,                                                 (52)

где Ф — суммарный поток ветрового течения;

a — угол между направлением ветра и береговой полосой.

      Большое значение на вели­чину сгона и нагона оказыва­ют глубина прибрежной зоны и направление ветра по отноше­нию к линии побережья.

На рис. 65 приведены раз­личные случаи сгона и нагона У приглубого берега   (H>D). Изменение наклона уровня про­исходит до тех пор, пока нор­мальная   составляющая   к   бе­регу ветрового потока не урав­новесится равной  по величине и   обратной    по    направлению составляющей градиентного потока Ф_г. Максимальный нагон и сгон вод наблюдаются в этом случае при ветре и, дующем вдоль береговой черты. Сгонно-нагонные колебания отсутствуют при ветре, дующем перпендикулярно берегу

В мелководных прибрежных районах (Н <0,25 D) суммарный поток ветрового течения практически идет по ветру. Поэтому у отмелого берега максимальные сгонно-нагонные колебания бу­дут наблюдаться при ветре, дующем по нормали к берегу. При направлении ветра вдоль береговой полосы сгонно-на­гонные колебания отсутствуют.

Для отдельных районов морей составляются эмпирические формулы расчета сгонно-нагонных колебаний. Так, для Черного и Азовского морей используется формула

дельтаН = a*дельтаh+b*u.                                          (53)

где дельтаН — величина   изменения   уровня   в   заданной   точке   побережья,

см(через 6 ч);

дельтаh    — разность  уровней  открытого   моря   и   в  данном   пункте   по­бережья в срок составления прогноза, см; и   —скорость ветра за этот же срок, м/с; а и b — эмпирические коэффициенты для данного пункта.

В проливах, заливах, бухтах величина сгонно-нагонных коле­баний зависит от размеров, формы характера рельефа дна. Большие разности уровней возникают у противоположных бе­регов перешейков, кос, полуостровов, когда ветер одного и того же направления создает у наветренного берега нагон, у подветренного — сгон.

          Колебания уровня, вызываемые изменениями атмосферного давления. Такие колебания проявляются в виде статической реак­ции гидросферы на изменение давления атмосферы, а также по­явления динамического эффекта изменения атмосферного давле­ния и уровня. В первом случае наблюдается обратная связь между изменениями давления АР и уровня А/г:

        ±дельтаР=-+дельтаh.                                          (54)

        Если давление увеличивается на 1 мб, то уровень понижает­ся на 1,33 см, а при понижении давления на 1 мб уровень на такую же величину повышается.

Во втором случае изменение уровня происходит вследствие возникновения вынужденных барических волн непосредственно в области движения фронта или циклона.