«Г И Д Р О iyi Е Т Е О И 3 Д А Т ЛЕНИНГР А Д * 1 9 7 4 УДК 5 5 1.4 6 Приводятся основные сведения о физических явлениях и процессах в океане. Излагаются вопросы термики, ...»

П оскольку отклонения поверхности (уровня) океана от среднего уровня обусловленыдвиж ениям его в д наблю клонениям позволяю судить о динам океана. Так, наприм п топограф поверхности океана и п на­ блю дениям над колебаниям уровня у б диентны течения.

х Процессы и силы, влияющ ие на положение уровня океана. Все п ессы и си, вы ваю и разнообразны динам н я в океанах и влияю ие на полож е его поверхности (уровня), в наиболее о щ ф р е м ж о объ ни в следую ие осн группы :

а)' косм ические—приливообразую ие си ;

б геодинам (землетрясения и м оретрясения, изверж ения вулканов на поверх­ ности суш и п д во о, вековы п д ем и опускания суш и со­ вр ен ы тектонические движ 1 Уровень океана (моря) — высота поверхности океана (моря), свободной от влияния ветровых волн и зыби, измеряемая относительно условного горизонта.

) еханические и ф изико-хим ические воздействия, обусловленi ные солнечной радиацией и воздействием атмосферы (тепловые про­ цессы в океане, и енения атм ерного давления, ветер, осадки, ! береговой сток ит. п.).

v Слож систем движ зультате действия всех этих ф акторов, в той и и о степени про­ является в определенной топограф поверхности М еп ер вн еняю ей сво очертания.

Н аиболее правильны в вр ени пери верхности м р возбуж тся приливообразую им силам Н даж и эти колебания исследованы ещ недостаточно, хотя и м лучш других ви о колебаний. Только для ограниченны площ дей некоторы м р им тся карты состояния уровенной поверх­ ности на определенны ф приливны явлени Благодаря периодичности приливны колебаний уровня о и лег­ те - и осреднения. П осреднени за м освободиться от других периодических колебаний. Тем сам м м ­ ыо но делить и данны наблю риодическую наиболее трудно учиты ую часть, обусловленную главны образом изм ловливаю ли кратковрем во о резкие, даж катастроф как цунами, сильные сейши, ли относительно м лен е и енения среднего уровня вследствие поднятия и опускания Непериодические колебания уровня. Колебания уровня, обус­ ловленны различны и сторонам деятельности атм еры и сол­ н н й радиации, и ею о ы н непери чески характер. О о ногих случаях в них м ж о установить известны ритм свя­ занны с наличи суточного и годового хода определяю их гидро­ м етеорологических ф акторов. М ногообразны стороны атм ер­ н й деятельности приводят и к м уровня. В о щ реж е уровня м р м н вы главнейш непери чески составляю ие, вы радиац идеятельностьюатм еры а) Сгонно-нагонны колебания, связанны с ц возникаю ей в результате тангенциального трения, возникаю его м ду воздуш м потоком и вод о поверхностью ограниченной береговой чертой.

б Колебания уровня, вы ления, представляю статическуюреакц юв д на изм сф ерного давления. П повы ени атм ерного давления на 1м иллибар уровень м р пониж ниж и давления на 1м уровень-м повы ается на 1 м.

влагооборота (испарение, осадки, б ереговой сток) связаны с изм е­ н и количества в д в различны частях океана и в м г) Колебания уровня вследствие и енений плотности во ы П увеличении плотности уровень пониж ается, п и ум вы ается. П колебаний уровня. Н аблю датель ф иксирует сум арны эф ект раз­ личны п и и. И колебаний уровня сущ ествует определенная связь. Ещ в работах е С. О М. акарова и в б лее п н работе Л. Ф Рудовица, п ре­ зультатам наблю дений над уровнем Ч ерного и Балтийского м р, о ей б л установлено, что с основны и колебаниям ветрового проис­ хож дения совпадаю и енения уровня, обусловленны изм ниям атм ерного давления и плотности в д. Это нетрудно объ­ яснить. П ониж ение атм ерного давления над суш и п ш и давления над м р сочетается с нагонны и п отнош юк берегу ветрам Следовательно, уровень м р повы ается о новр енн п д воздей ем двух ф В обратном случае, когда давление над м атериком повы ается,ш а над м р пониж рега п воздействиемо ои ф О днако изм енения уровня вследствие и енени давления—ста­ тические и енения, значительно м ьш динам ленны действием ветров и течений как вдоль бер ив откры м ртом о е.

ческого рельеф п и условии н ч н ограниченного м р На ос­ новании о ен приближ «динам ическое пониж е уровня м р создаваем ветрам и те­ чени и возникаю им п д влиянием распределения давления ат­ м сф ы в области пониж ч о п ш я уровня, создаваем тем ж распределе­ н ем давления б учета влияния ветров, течений и отклоняю ей силы вращ ения Зем (силы Кориолиса)». Следовательно, и в от­ кры океане статическая реакция уровенной поверхности на из­ м енени атм ерного давления значительно уступает колебаниям | динам ического происхож дения.

Колебания уровня вследствие неравном ерностей в п ессе вла­ гооборота: вы падения осадков, испарения, берегового стока м огут бы весьм значительны и. Так, наприм п и сильны ливнях м ет вы ож падать количество осадков, и ер ое величи и не­ сколько сот м лли етров идаж б лее м м огут вы звать кратковрем енны резкие п д ем уровня.

В некоторы районах отм щ к значительны пониж м р сло в д, испаряю ийся за год достигает 2,5 м Рассм атривая влияние плотности в д на полож.м р у б о я ерегов, м ж о замон етить, что действие этой п и и ы тож совпадает с действием ветра. Н аиболее естественное объ яснение этом вы тате о о е чер реж а колебаний уровня. Явление нагона всегда означает перем ение некоторого количества б лее легких поверхностны во в прибреж область, а соответственно и повы ш е уровня. Это п ш е уровня несколько усиливается за счет пониж енной плотности приносим х к берегу в д П сгонны вет­ рах, напротив, м ее плотны в д уносятся в откры м р а на ену м оль атерикового склона подним тся более плотны глубинны во ы Уровень п и этом пониж вод так и за счет зам в д б лее плотны и глубинны и вод и И звестно, ч непери чески колебания уровня м р у запад­ ного побереж Соединенны Ш плотности в д в поверхностном 500-м овом слое. В связи с этим б л установлено, что динам ваю в этом районе значительно больш и енения плотности, ч солнечная радиация (это, вероятно, справедливо и для м о х, дру­ н ги гих р онов М н ям больш м таба в интенсивности циркуляции атм еры П оэтом рассм н и внутренних свойств вод о м тановить зависим ость динам ического состояния океана от внеш него и чр чай общ процесса —циркуляции атм еры П редставляя п и и ы колебаний уровня м р в зависим : наиболее общ черт динам ' явлений, связанны с этимслож мим Д ействием основногоф актора —касательны исилам ветров—по­ рож тся сопутствую ие проц, которы дополнительно и в о н м и то ж направлении с осн лож ение уровенной поверхности. В Балтийском м р как показал JI. Ф Рудовиц, в о н ми том ж направлении изм уровня м р ветер, атм ерное давление, плотность в д и осадки.

В других, м естах ком бинац од и и соотнош вы д ы и для проявления определенного вида колебаний уровня.

Слож ность непериодических колебаний уровня и разнообразие п чи и вы ваю их, затрудняю созданиеи теорииипракти­ ческие расчеты Д настоящ врем н разработаносколько-ни­ будь удовлетворительной теории непериодическихколебанийур вн о я..

О тдельны частны реш д ованию колебаний уровня, возникаю их п и стоячих волнах и на­ зы ы сейшами1 В них рассм теристики сейш как, наприм п и ы располож 1 Сейшевые колебания уровня моря (сейши) — свободные колебания уровня моря в виде стоячих волн в замкнутых и полузамкнутых водоемах, происходя­ щие по инерции после прекращения воздействия внешних сил.

пучностей п и идеализированны ф ах м м оугольной круговой и т. п.) и просты ф ах рельеф дна (ров­ н е д о, д о с постоянны уклономит. п.).

Для практических расчетов непери чески колебаний уровня уб ерегов м р и океанов о ы н использую эм м ду колебаниям уровня и внеш м ф Как показы т наблю связаны с воздействием ветра, вы ваю и сгонно-нагонны коле­ бания уровня. П оэтом преж всего и устанавливаю связи м ж непери чески и колебаниям уровня и направлением и си­ лой ветра. Так как п ле ветра определяется п лемдавления, в м гих случаях оказы вается удобнее устанавливать связи м ду еж колебаниям уровня и направлением и вел ч н й градиента дав­ ления.

Такой путь реш ения задачи, когда учиты вается только воздейст­ ви ветра на колебания уровня, м ет б ть в оп еленной мфе оправдан и тем ч как б л показано вы е, нередко другие при­ ч н, вы ваю ие непери чески колебания уровня (и енени атм ерного давления, плотности воды действую в о н м на­ правлении с действием ветра. П оэтом о и будут учиты и и о степени п и установлении эм связи м ду непери чески и колебаниям уровня и ветром (гра­ диентомдавления).

Вм есте с тем исследования последних лет показали, ч далеко то н в всех случаях м н ограничиться только учетом воздействия ветра п и расчетах (прогнозах) непери чески колебаний уровня м оря. В ряде случаев, как напр м п и наводнениях в устье р Н, основнуюр ль играю д ствие разности давления над м ской акваторией. П таких вол в сочетании с нагоном и создает те исклю воднения, н ко.являю иеся катастроф блю дались ивЛ енинграде.

В настоящ вр я разработаны м д прогноза наводнени н о о теоретических р ени уравнений гидродинам с уче­ том статистических связей. О днако эти воп осы вы ят, за рам данной м онограф а тем кто и и интересуется, следует обра­ титься к соответствую им литературны источникам Среди по­ следних работ надо отм етить м онограф Н. А. Лабзовского (1971), в котор дано достаточно п лн е освещ ческих колебаниях уровня и соврем енны м Средний уровень. Вследствие значительны и енени уровня п и его изучени в м пользоваться вм есто истинны вы уровня средни и его значе­ н ям.

Средним уровнем м р назы зультате осреднения наблю денны значений уровня за определен­ н й интервал вр ени В зависим которы производится оср нени вы уровни: суточны мй, есячн й год, м В практике кораблевож дения, гидрограф и геодезии наиболь­ ш значение им средний м ведется отсчет глубин в м р ивы на суш Средний м ноголетний уровень определяется как среднее ариф ­ м ческое и среднегодовы уровней, приним ы как равноточ­ н е. П ы оэтом для его определения с заданной точностью необхо­ д м им наблю П о елени средних уровней исклю тся п и осреднении пери и од чески п ли е колебания уровня. П продолж ительность наблю дений для определения среднего м ного­ летнего уровня с заданной точностью определяется вели н не­ периодических колебаний, обусловленны воздействием атм сф ы В различны м ях эти вел ч н различны Д определения необход м продолж А. И Д. уванин вы простую ф улу, которая и еет ви где П—заданная точность определения м ноголетнего уровня;

бmx—наибольш наблю дового уровня от м ноголетнего; п —необход м чи лет наблю Значение бтах определяется и продолж д й (в несколько десятков лет) п од у и пунктов м р в ко­ тор м велись такие наблю н всех м р им тся хотя б в о н м пункте наблю лебаниям уровня продолж значение 6тах для такого пункта и приним ается п и расчетах про­ долж ительности наблю дений для лю бого другого пункта в том же м р П ф уле (8.1) м ж о реш и обратную задачу—опре­ делить погреш ность в определении среднего м ноголетнего уровня, полученного и ряда наблю П риведем п и ер пользования ф улой (8.1). И 63-летнего ряда наблю дений над уровнем в А зовском м р установлено, ч наибольш отклонение Smx среднегодового уровня от ср д е ^ м о летн, вы 'н го его веденного за тот ж п и д равно 3 см Если не­ о хо и о в каком пункте м р определить м с точностью 1 см то, как следует и ф м (8.1), продолж ность наблю дений долж бы 3 года.

П олож ение м ноголетнего уровня зависит от гидром етеорологи­ ческих условий рассм атриваем ого района. П оэтом му ноголетний уровень м еняется от пункта к пункту. Д побереж океанов м голетний уровень м ж о считать постоянны на расстояниях, не превы аю их 500 км Д м р эти расстояния следует считать порядка 70—1 0 км В Балтийском м р наприм сущ лон среднего м ноголетнего уровня к проливам.