Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа

Показаны общие закономерности и региональные особенности приливных колебаний в морях средиземноморского типа: Адриатическом, Красном и Черном. Сравнительный анализ проведен на основе оценки пространственно-временных характеристик волновых движений, натурных наблюдений, модельных численных эксперимен...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2005
Автори:	Ястреб, В.П., Хмара, Т.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Морський гідрофізичний інститут НАН України 2005
Назва видання:	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
Теми:	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56988
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа / В.П. Ястреб, Т.В. Хмара // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2005. — Вип. 12. — С. 60-69. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-56988
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-569882014-03-03T03:01:12Z Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа Ястреб, В.П. Хмара, Т.В. Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Показаны общие закономерности и региональные особенности приливных колебаний в морях средиземноморского типа: Адриатическом, Красном и Черном. Сравнительный анализ проведен на основе оценки пространственно-временных характеристик волновых движений, натурных наблюдений, модельных численных экспериментов на основе баротропной модели. General regularities and regional peculiarities of tidal oscillations in the seas of the Mediterranean type, i.e. the Adriatic, the Red and the Black seas are shown. Comparative analysis is given based on estimation of spatial-temporal characteristics of wave motion, field observations and model numerical experiments on the basis of barotropic model. 2005 Article Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа / В.П. Ястреб, Т.В. Хмара // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2005. — Вип. 12. — С. 60-69. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1726-9903 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56988 551.46+627.22.223 ru Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей
spellingShingle	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей Ястреб, В.П. Хмара, Т.В. Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
description	Показаны общие закономерности и региональные особенности приливных колебаний в морях средиземноморского типа: Адриатическом, Красном и Черном. Сравнительный анализ проведен на основе оценки пространственно-временных характеристик волновых движений, натурных наблюдений, модельных численных экспериментов на основе баротропной модели.
format	Article
author	Ястреб, В.П. Хмара, Т.В.
author_facet	Ястреб, В.П. Хмара, Т.В.
author_sort	Ястреб, В.П.
title	Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа
title_short	Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа
title_full	Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа
title_fullStr	Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа
title_full_unstemmed	Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа
title_sort	сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа
publisher	Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate	2005
topic_facet	Мониторинг прибрежной и шельфовой зон морей
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56988
citation_txt	Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа / В.П. Ястреб, Т.В. Хмара // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2005. — Вип. 12. — С. 60-69. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series	Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
work_keys_str_mv	AT âstrebvp sravnitelʹnaâharakteristikaprilivnyhvolnovyhdviženijvmorâhsredizemnomorskogotipa AT hmaratv sravnitelʹnaâharakteristikaprilivnyhvolnovyhdviženijvmorâhsredizemnomorskogotipa
first_indexed	2025-07-05T08:14:09Z
last_indexed	2025-07-05T08:14:09Z
_version_	1836793986862284800
fulltext	60 УДК 551 .46 + 627 .22 .223 В.П.Ястреб , Т .В.Хмара Морской гидрофизический институт НАН Украины, г.Севастополь СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИЛИВНЫХ ВОЛНОВЫХ ДВИЖЕНИЙ В МОРЯХ СРЕДИЗЕМНОМОРСКОГО ТИПА Показаны общие закономерности и региональные особенности приливных ко- лебаний в морях средиземноморского типа: Адриатическом, Красном и Черном. Сравнительный анализ проведен на основе оценки пространственно-временных характеристик волновых движений, натурных наблюдений, модельных численных экспериментов на основе баротропной модели. Общеизвестно, что волновые движения океанов и морей весьма разно- образны. Диапазон энергетически значимых пространственно-временных масштабов составляет 9 – 10 порядков единиц. Связано это, с одной сторо- ны, с разнообразием механизмов их генерации и распространения, а, с дру- гой стороны, с физико-географическими характеристиками среды (глубина океана или моря, стратификация вод, характеристики рельефа дна, близость берегов и их очертания, процессы взаимодействия атмосферы и океана и др.), в условиях которых реализуются эти механизмы. Отсюда столь же большое многообразие подходов и методов их изучения. Условно подходы можно подразделить на два класса: геофизический и географический. В первом случае исследовательская работа направлена на понимание физики того или иного вида волновых движений. В основе этого лежат и экспери- ментальные методы в виде проведения в море оригинальных тонких экспе- риментов и теоретические – физико-математическое моделирование волно- вых движений. При реализации географического подхода волны рассматри- ваются как материальные носители изменчивости и трансформации гидро- логической и кинематической структуры вод в морях и океанах. Поэтому главная задача сводится к установлению пространственно-временные пара- метров волновых движений, которые существенно зависят от характера фи- зико-географических условий морского бассейна. Следовательно, такие ис- следования имеют большое региональное значение. Цель предлагаемой работы состоит в установлении общих закономер- ностей и региональных особенностей приливных колебаний в морях среди- земноморского типа: Адриатическом, Красном и Черном. Несмотря на внутриматериковое положение и сравнительно небольшое отдаление друг от друга, по своим физико-географическим условиям эти моря весьма раз- нообразны, что определяет специфику процесса формирования в них при- ливных движений. Рассмотрение собственных приливных колебаний, а также индуциро- ванного прилива во внутренних морях выполняется по следующей схеме: 1) оценка пространственно-временных характеристик волновых дви- жений с помощью аналитических дисперсионных соотношений; 2) обработка и анализ натурных наблюдений осуществляется на основе © В .П .Ястреб , Т .В .Хмара , 2005 © В .П .Ястреб , Т .В .Хмара , 2005 61 предварительных оценок пространственно-временных характеристик волн; 3) проведение модельных численных экспериментов на основе баро- тропной модели. Оценки пространственно-временных характеристик приливных волн. Для получения оценок пространственно-временных характеристик приливных волн в замкнутых или почти замкнутых морях с помощью анали- тических дисперсионных соотношений необходимо учитывать следующие физико-географические условия [1]: 1) размеры бассейнов и их форму (очер- тания берегов особенности рельефа дна; 2) местоположение бассейна на по- верхности Земли – ориентацию бассейна относительно сторон горизонта и соседних водоемов; 3) степень связанности бассейна с соседними водоема- ми; 4) условия на границах бассейна; 5) географическая широта бассейна. Отсюда возникает необходимость дать краткую сравнительную харак- теристику физико-географических условий Адриатического, Красного и Черного морей, определяющих особенности процессов формирования и существования в них приливных движений. Величины физико-географических характеристик, значимые для фор- мирования и существования приливных колебаний во внутренних морях, представлены в табл. Как известно, для формирования и существования приливных движений во внутренних морях наиболее важную роль играют морфометрические ха- рактеристик котловины бассейна – ее размеры и форма. Именно от них зави- сит величина и вид развивающихся в море приливных движений. Размеры и форма бассейна определяют собственный период свободных колебаний τ за- ключенной в бассейне водной массы, т.е. колебаний, которые совершает сис- тема, выведенная из состояния равновесия. В простейшем случае внутреннее море рассматривается как прямоугольный узкий замкнутый бассейн глуби- ной h и длиной L. Для расчета величины τ используются формулы Мериана: ( ) ghn L n 1 2 + =τ , (1) где n = 0, 1,…, а (n + 1) – число узлов собственного стоячего колебания или сейши. Наибольший собственный период τ0 = 2L/√gh соответствует одноуз- ловой сейше и равен времени двойного пробега вдоль бассейна свободной длинной волны, движущейся со скоростью √gh. Эти расчеты могут быть применимы ко всем рассматриваемым нами морям. Для бассейна, соединенного одним концом с обширным водоемом (океаном), формула Мериана имеет вид ( ) ghn L n 12 4 + =′τ , (2) причем наибольший собственный период τ0′ = 4L/√gh = 2τ0 равен теперь учетверенному времени пробега приливной волны вдоль бассейна. Расчеты собственного периода свободных колебаний наиболее применим в нашем случае к Адриатическому морю, соединенному с Ионическим морем проли- вом Отранто, и Красному, соединенному Баб-эль-Мандебским проливом с Аденским заливом Индийского океана. 62 Т а б л и ц а .Физико-географические условия формирования собственного и инду- цированного приливов Адриатического, Красного и Черного морей. морфометрические характеристики морей Адриатиче- ское море Красное море Черное море ориентация бассейна субмеридиональная широтная географическая широта бассейна (с.ш.): ϕ1 – сред- няя , ϕ2 и ϕ3 – крайней се- верной и южной точек ϕ1 = 43°; ϕ2 = 45°48′; ϕ3 = 40°12′ ϕ1 = 22°; ϕ2 = 29°50′; ϕ3 = 12°30′ ϕ1 = 43°30′; ϕ2 = 46°40′; ϕ3 = 40°53′ соотношение длины L (км) и ширины b (км) бассейна L = 800; b = 200; L/b = 4,0 L = 1932; b = 280; L/b = 6,9 L = 1167; b = 280; L/b = 4,17 средние глубины бассейна (м): h1 – в целом, h2 – шель- фа, h3 – глубоководной зо- ны h1 = 237; h2 = 120; h3 = 800 h1 = 437; h2 = 100; h3 = 2000 h1 = 1315; h2 = 30; h3 = 2000 соотношение площадей шельфовой Sш и глубоко- водной Sг зон Sш/Sг = 0,8 Sш/Sг = 0,4 Sш/Sг = 0,47 объем воды V (тыс. км3) и площадь поверхности мо- ря S (тыс. км2) V = 33,0; S = 139,3 V = 210; S = 460 V = 555; S = 422 характер искривления бе- реговой линии (заливы, п-ова, о-ва и ост- ровные группы) п-ва Истрия и Гарагана, островная группа на Балканском побережье Суэцкий залив, зал. Акаба, о-ва Дахлак и Фарасан, берег преимуще- ственно выров- ненный Крымский п-ов, выступ в сред- ней части Ана- толийского побережья характеристики проливов: ширина в узкой части а (км), глубина порога hмах (м) Отранто а = 75; hмах = 650 Баб-эль-Мандебс- кий а = 26; hмах = 125 Босфор а = 0,7; hмах = 40 Для широкого замкнутого прямоугольного бассейна, в котором необхо- димо учитывать горизонтальные движения в двух измерениях, обобщенная формула Мериана приобретает вид 22, 12      +      = b m L nghmnτ , (3) где т и n – целые числа, b – ширина бассейна. При наличии соединения бассейна с океаном определение τ усложняется и существенно зависит от параметров соединяющего пролива. Очевидно, что в рассматриваемых нами морях наиболее далеки от ре- альных значений τ оценки, полученные по формуле Мериана для простей- шего случая – узкого прямоугольного бассейна. Тем не менее, они дают общие представления о роли морфометрических условий, определяющих 63 собственный период приливных колебаний во внутренних морях. Ближе к реальным условиям можно отнести формулы для прямоугольного бассейна, соединенного одним концом с обширным водоемом. Для характеристики близости фактических условий к резонансу часто используется так называемый критерий Дефанта: ν = τO/Т. Чем ближе между собой τ и приливной период Т, тем сильнее степень резонансного возбуж- дения водной массы бассейна. По существу речь идет о явлении, приводя- щего к увеличению амплитуды вынужденных колебаний системы при при- ближении периода внешнего воздействия к одному из периодов собствен- ных колебаний этой системы. Величина ν для суточных и полусуточных гармоник различается примерно вдвое, и поэтому возможны случаи, когда, например, для суточных гармоник выполняются резонансные условия, спо- собствующие росту амплитуд, а для полусуточных гармоник – антирезо- нансные условия, препятствующие этому росту. Очевидно, что рассмотренные формулы относятся к идеализированным условиям и в случае реальных бассейнов могут служить лишь для ориенти- ровочной оценки. По своему местоположению на земной поверхности рассматриваемые моря располагаются в разных географических поясах: Черное море, за ис- ключением узкой южной полосы, преимущественно располагается в уме- ренном поясе; большая часть Адриатического моря – в субтропическом; Красное – в тропическом. При этом Черное море имеет зональную ориента- цию, а Адриатическое и Красное моря – субмеридиональную. Эти обстоя- тельства определяют величину и характер приливообразующих сил, дейст- вующих на водную поверхность, т.е. имеет значение для собственного при- лива. А.И.Дуванин [2], дифференцируя выражения для главных гармоник М2 и К1 статического прилива по горизонтальным направлениям вдоль ме- ридиана (↑) и параллели (→) и подставляя соответствующие каждой гармо- нике амплитудные коэффициенты и значения угловой частоты [2], получил следующее выражение: FM2 ↑ (дины) = – ½ 7,48⋅10-5 sin2φ cos(28,984t – ФM2 – 2λ); FM2 → (дины) = 7,48⋅10-5 cosφ sin(28,984t – ФM2 – 2λ); (4) FK1 ↑ (дины) = 4,37⋅10-5 cos2φ cos(15,041t – ФK1 – λ); FK1 → (дины) = 4,37⋅10-5 sinφ sin(15,041t – ФK1 – λ); Здесь Ф – фаза статического прилива на меридиане Гринвича; t – среднее гринвичское время, выраженное в часах, а φ и λ – широта и западная долго- та данной точки моря (восточная долгота входит с обратным знаком). Из выражения (4) видно, что в районе экватора и в низких широтах это обстоятельство, при прочих равных условиях, должно проявляться особен- но четко: если бассейн вытянут с юга на север, в его собственном приливе должен преобладать суточный прилив. Красное море. Из рассматриваемых бассейнов условия (1), (2) и (4) в наибольшей степени относится к Красному морю. Котловина Красного мо- ря даже при самых грубых допущениях вряд ли может быть отнесена к бас- сейну простейшей формы с прямоугольным сечением. Красное море зани- мает длинную глубокую узкую депрессию длиной 1932 км, вытянутую с северо-востока на юго-запад. Средняя ширина моря около 280 км, мак- 64 симальная 306 км близ Массауа, мини- мальная в северной части моря на широте м.Банас – всего около 150 км [3]. Прили- вы в Красном море проявляются в основ- ном в виде стоячей волны полусуточного прилива [3]. Разница в наступлении вре- мени полной воды в северной и южной частях равна 6 ч. Величина среднего си- зигийного прилива на севере и на юге со- ставляет 0,5 м и уменьшается в централь- ной части моря (рис.1). Узловая линия проходит по линии Порт-Судан – Джидда [3]. Вместе с тем, эта закономерность вы- полняется не на всей акватории моря. Так, на спектрах колебаний уровенной по- верхности Красного моря вблизи Баб-эль- Мандебского пролива ярко выражены два пика (рис.2) на частотах 0,042 и 0,081, что соответствует периодам 24 и 12,4 ч. Об- ращает на себя внимание превосходство по интенсивности суточного максимума над полусуточным [4]. Обусловлено это тем, что большая часть моря распо- ложена в достаточно низких широтах, чтобы здесь выполнялось условие (4). К тому же, Красное море через Баб-эль-Мандебский пролив соединяется с Аденским заливом Индийского океана, в результате чего возникает индуци- рованный прилив, представляющий собой реакцию на периодическое воз- действие со стороны смежного водоема, где происходят свои приливные движения. Фактически прилив в южной части Красного моря является сум- мой указанных двух систем приливных колебаний. Доминирует суточный прилив, главным образом, в узловых зонах, но в очень ограниченных случа- ях. Верселли [5], использовав соотношение суточных и полусуточных со- ставляющих волн приливов (К1 + О1)/ (М2 + S2) для определения характера прилива, выделил три типа приливов в Красном море: суточный тип в узло- вых зонах полусуточного прилива в Порт- Судане и Асэбе; смешанный тип в узловых зонах Суэцкого и Аденского заливов; чистый полусуточный прилив за пределами узловых зон. Дефант [6] на основании обобщения ма- териалов предыдущих исследований и собст- венных расчетов пришел к выводу, что при- ливы в Красном море по существу имеют соколебательный характер и возбуждаются приливами Индийского океана. В самом мо- ре влияние астрономических факторов вызы- Р и с . 2 .Типовые спектры колебаний уровня мо- ря в Баб-эль-Мандебском проливе (–––) и внут- ренних районах моря (- - -). Р и с . 1 .Высота среднего сизигий- ного прилива (м) по [3]. 65 вает лишь небольшие изменения уровня, главным образом, в фазе полусу- точного прилива. Штернек [цит. по 3], проанализировав наблюдения Вер- селли [5], отметил, что отношение амплитуды собственного прилива к соко- лебательному для большей части моря 1:3 для волны М2 и 1:4 для волны S2. Адриатическое море также представляет собой субмеридианально вы- тянутый с северо-запада на юго-восток бассейн, расположенный между Ап- пенинским и Балканским п-овами. В рельефе дна преобладает шельф (67 %). Глубины возрастают постепенно с северо-запада на юго-восток и у о-вов Пелагруж достигают 180 м. Глубоководная зона представлена двумя котловинами, ограниченными 200 м изобатой. Одна котловина представляет собой поперечный прогиб дна в центральной части моря с максимальной глубиной 243 м. Юго-восточная котловина – это широкий прогиб с хорошо выраженным выровненным дном, имеющая свое продолжение в пролив От- ранто и в Ионическом море. Максимальная глубина 1590 м. Величины пе- риодов собственных свободных колебаний первой горизонтальной моды, рассчитанные по формуле (1), равны 4,6 ч. Расчеты величины τ по формуле (2), учитывающей соединение одним концом бассейна (пролив Отранто), дают 6,1 ч. Между тем соотношение длины L Адриатического моря к его ширине b составляет 4,0, тогда как Черном море 4,1, а в Красном море 6,9 (табл.). В таком случае (расчеты по формуле (3)) τ равно 2,2 ч. Следователь- но, в Адриатическом море, как и в Черном, наряду с продольными движе- ниями можно ожидать и поперечные. Водообмен осуществляется через ши- рокий и довольно глубокий пролив Отранто. Это обстоятельство позволяет предположить наличие сложной картины приливных колебаний в южной глубоководной зоне водоема в результате взаимодействии индуцированных приливов Адриатического и Ионического морей, а в северной мелководной – продольно-поперечную сейшу приливного происхождения. Но в таком случае на реакцию водной массы на действующие силы влияет географиче- ская широта, от которой зависит величина параметра Кориолиса. Кроме то- го, они подвержены влиянию сил трения. Все эти факторы могут приводить к значительным отклонениям τ от величины, обусловленными морфометри- ческими параметрами бассейна, а также существенно усложнять простран- ственную структуру волн. Сложную структуру приливных колебаний в реальных водоемах под- тверждают данные наблюдений. Так, с помощью уровенных наблюдений установлено, что в Адриатическом море развиваются интенсивные стоячие волны с периодами, близкими к периодам суточного и полусуточного пе- риода: 22 и 11 ч. Стоячая волна с периодом 22 ч представляет собой одно- узловую продольную моду свободных колебаний, узловая линия которой расположена в проливе Отранто. Амплитуда сейши уменьшается с севера на юг. Максимальное значение ее амплитуды наблюдается у северо-западных берегов моря и составляет 40 см [7]. Пространственная структура сейши с периодом 11 ч анализируется в [8]. Полусуточные приливы наблюдаются в северной половине моря. Их пространственная структура представляет со- бой волну, фаза которой перемещается вокруг амфидромической точки, ос- тавляя берег справа (рис.3). При этом узловая линия проходит примерно вдоль изобаты 85 м. На северо-западе значения амплитуды изменяются в пределах 20 – 30 см; в юго-восточной части моря они составляют ∼ 5 см. По- 66 хожую картину дают карты, полученные с помощью аналитического моде- лирования прилива М2 (рис.4) Хендершотом и Сперанца [9] и Дефантом [6]. Черное море – наиболее обособленная часть Мирового океана. В районе юго-западного побережья оно сообщается с Мраморным морем через узкий пролив Босфор (см. табл.). Средняя глубина 1315 м, наибольшая глубина 2210 м. Шельф занимает около 25 % площади моря и в среднем ограничива- ется 100 – 120 м. Наибольшей ширины шельф достигает в северо-западной части моря (около 250 км), которая вся располагается в пределах шельфовой зоны. Глубоководная котловина зонально ориентирована. Дно котловины (35 %) – плоская аккумулятивная равнина. Согласно расчетам период соб- ственных свободных колебаний в глубоководной зоне моря (h = 2000 м, L = 1160 км) равен 2,3 ч. Однако величина соотношение длины к ширине бас- сейна L/b = 4,1 свидетельствует о возможности существования, как и в Ад- риатическом море, продольно-поперечной структуры. Поэтому наиболее точную оценку можно собственного периода одноузловой сейши с помо- щью обобщенной формулы Мериана (3), в которой учитываются горизон- тальные движения в двух измерениях. Собственный период колебаний глу- боководной зоны, в результате расчетов по (3), составляет 2,9. Сложную пространственную структуру баротропных приливов под- тверждает спектральный анализ данных наблюдений за колебаниями сво- бодной поверхности моря [11]. На энергетических спектрах колебаний уровня моря у западного и восточного побережий Черного моря отчетливо выделяется пик на частоте 0,081 цикл/ч, что соответствует периоду 12,4 ч (рис.5, а, б). Расчет взаимных спектральных характеристик показал, что ко- герентность полусуточных колебаний R(ω), наблюдаемая в восточной и се- веро-западной сторонах бассейна, составляет 0,99, а разность фаз ∆φ(ω) = Р и с . 3 .Прилив М2 в Адриатическом море (по [6]). Р и с . 4 .Аналитическое моделирования при- лива М2 в Адриатическом море (по [9]). 67 190°. Амплитуда этих колебаний достигает 8 – 12 см. Пространственно- временной спектральный анализ [11] свидетельствуют о развитии в Черном море длинной баротропной полусуточной волны (λ ~ 2000 км). Если учесть, что расстояния по прямой между крайними точками юго-восточной и северо- западной частей моря составляет 1000 км, этот волновой вектор отражает су- ществование в Черном море стоячей одноузловой полусуточной волны. В то же время, расчеты когерентности и разности фаз на частоте 0,081 цикл/ч для пунктов наблюдений (от Батуми до Одессы) относительно п.Батуми говорят о существовании амфидромической системы, вращающейся вокруг моря по часовой стрелке. На их основе были построена котидальная схема (рис.6), несколько отличающаяся от котидальной карты Дефанта [6] (рис.7). Расчеты временных периодограмм (рис.5, в) свидетельствуют о том, что для полусуточных колебаний в Черном море характерна перемежаемость с периодичностью 26,5 и 13,5 сут, соответствующих лунной месячной МТ и лунной двухнедельной Мf приливным гармоникам. Отсюда следует прилив- ная природа полусуточных стоячих волн, а их перемежаемость обусловлена месячными приливными неравенствами. Результаты численных экспериментов на основе баротропной мо- дели. Очевидно, что рассмотренные формулы относятся к идеализирован- ным условиям и в случае реальных бассейнов могут служить лишь для ори- ентировочной оценки. В реальных же водоемах важную роль, как было по- Р и с . 6 .Пространственная структура полусуточных колебаний. 0° 45°90° 135° 315°27 0° 225° 180° Р и с . 7 .Амфидромии полусуточных приливов в Черном море (по [6]). Р и с . 5 .Средние частотные спектры колебаний уровня моря на Крымском (а) и Кавказском побережье (б); частотный спектр изменения плотности потенци- альной энергии полусуточных колебаний (в). а б ––– Батуми - - - Геленджик - ⋅ - Ялта в 68 казано выше по данным наблюдений на примере Адриатического моря, иг- рает рельеф дна. Для получения пространственной картины полусуточных приливов в рассматриваемых морях были выполнены численные расчеты собственных колебаний с помощью баротропной модели для замкнутого бассейна с реальным рельефом дна [10]. В Красном море полусуточная стоячая волна имеет симметричный ха- рактер (рис.8, а): узловая линия делит море на две равные части. В то же время амплитуды колебаний на шельфе в южной части моря у африканско- го берега в 1,5 раза больше, чем в равноудаленной от узловой линии север- ной части. Кроме того, в Баб-эль-Мандебском проливе амплитуды полусу- точных колебаний снижаются, что соответствует карте распределения ам- плитуд полусуточного сизигийного прилива, построенной на основе данных наблюдений (рис.1) [3]. Результаты численного моделирования баротропных сейш в Адриатиче- ском море [7] показали хорошее совпадение с натурными наблюдениями. Самый большой период колебаний равен 21,5 ч. Узловая линия этих колеба- ний совпадает с жидкой границей. Амплитуда колебаний постепенно увели- чивается с юго-востока на северо-запад, где происходит сгущение изоампли- туд в области мелководной части шельфа (< 100 м). Колебания с периодом колебаний 10,2 ч представлены одноузловой сейшей. Ее узловая линия рас- полагается в северо-западной части моря вблизи изобаты 100 м (рис.8, б). В Черном море, как показали расчеты, самый большой период стоячих колебаний равен 9,7 ч (рис.8, в), что соответствует одноузловой сейше. Уз- ловая линия проходит над кромкой шельфа, являющейся естественной гра- ницей между мелководной северо-западной и глубоководной частями моря. Наибольшие амплитуды колебаний уровенной поверхности отмечаются на шельфе северо-западной части моря, особенно в Одесском заливе. В этом районе амплитуда колебаний приблизительно в 10 раз больше, чем в глубо- ководной зоне моря. Здесь же градиенты уровенной поверхности значи- тельно выше, чем в остальных частях моря. При этом изоамплитуды зо- нально ориентированы, тогда как в глубоководной части моря изоамплиту- ды вытягиваются с севера на юг. Таким образом, в Черном море τ < T, по- этому полусуточные колебания вследствие морфометрических характери- Р и с . 8 .Пространственная структура баротропных сейш Красного (для периода 12,4 ч) (а), Адриатического (для периода 10,2 ч) (б) и Черного (для периода 9,7 ч) (в) морей. а б в 69 стик бассейна могут быть только вынужденными. Выводы. 1. Роль в формировании региональных особенностей прилив- ных движений в морях средиземного типа по приоритетам принадлежит следующим физико-географическим условиям: морфометрические характе- ристики бассейнов (соотношение длины и ширины, средней глубины, соот- ношение площади мелководного шельфа и глубоководной зоны моря); сте- пень связанности со смежными бассейнами; ориентация в пространстве и географическая широта бассейна. 2. В Адриатическом море особенности пространственно-временной структуры приливных движений обусловлены преобладанием в рельефе дна мелководного шельфа (hср = 30 м, что составляет 60 % от общей площади бассейна); отношение L/b = 4,2, что способствует образованию амфидроми- ческой системы приливных полусуточных колебаний. Высокая степень свя- занности со смежным бассейном – узловая линия с периодом 22 ч распо- ложена в поливе Отранто. 3. В Красном море приливные движения зависят от преобладания пло- щади глубоководной зоны моря (около 60 %), близости берегов (L/b = 6,9), высокой степени связи с Аденским заливом, благодаря чему в южную часть моря проникает суточный индуцированный прилив. 4. В Черном море на структуру приливов влияет широкий шельф северо- западной части моря и значительная средняя глубина бассейна (L/b = 4,1), что способствует образованию амфидромической системы полусуточных коле- баний, а также высокая степень обособленности от смежных бассейнов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Некрасов А.В. Приливные волны в окраинных морях.– Л.: Гидрометеоиздат, 1975.– 247 с. 2. Дуванин А.И. Приливы в море.– Л.: Гидрометеоиздат, 1960.– 390 с. 3. Morcos S.A. Physical and chemical oceanography of the Red Sea // Oceanogr. Mar. Biol. Ann. Rev.– 1970.– v.8.– P.73-202. 4. Иванов В.А., Косарев А.Н., Маслов А.Ф., Ястреб В.П. Красное море.– СПб: Гидрометеоиздат, 1992.– 208 с. 5. Vercelli F. Richerche di oceanografia fisica iseguite della er Nava A. Magnahi (1923 – 1924). Part 1. Correnti e maree // Annali Idrografici.– 1925.– 11.– P.1-188. 6. Defant A. Physical oceanography.– Pergamon Press, 1961.– v.2.– 598 р. 7. Иванов В.А. Среднемасштабная динамика вод в южных морях: современное представление.– Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 1996.– 312 с. 8. Defant A. On the origin of internal tide waves in the open sea // J. Mar. Res.– 1950.– 9, №2.– P.111-119. 9. Hendershott M.C., Speranza A. Co-oscillating tides on long, narrow bays; the Teylor problem revised // Deep-Sea Res.– 1971.– 8, №10.– P.959-980. 10. Архипкин В.С., Иванов В.А., Николаенко Е.Г. Моделирование баротропных сейш в южных морях // Моделирование гидрофизических процессов и полей в замкнутых водоемах и морях.– М.: Наука, 1989.– С.104-117. 11. Иванов В.А., Ястреб В.П. О колебаниях уровня Черного моря // Водные ресур- сы.– 1989.– 2.– С.97-104. Материал поступил в редакцию 12 .03 .2005 г .

Сравнительная характеристика приливных волновых движений в морях средиземноморского типа

Репозитарії

Схожі ресурси