Неравномерность в процессе влагооборота

Действие длинных волн.

Как правило, эта составляющая является производной от барического эффекта. Наилучшей его иллюстрацией служат ленинградские наводнения.

Представим, что глубокий циклон перемещается через Северное и Балтийское моря. В центре циклона, где давление понижено, водные массы как бы подтягиваются внутрь. Передвигаясь над Балтикой, циклон выходит на сушу. При этом собранная им вода растекается, обрушивается в море, образуя, подобно камню, брошенному в пруд, длинную волну.

В зависимости от глубины циклона, места и скорости его выхода с акватории образованная волна либо перемещается вдоль моря, либо дает толчок формированию стоячей волны (сейши). Эта волна, проникая в узкий и длинный Финский залив, под влиянием формы залива, ветра над ним, мелководья изменяется и при благоприятных условиях может поднять уровень воды в вершине залива на 5 метров.

Колебания уровня моря, вызываемые испарениями, осадками, речным стоком, образованием и таянием льда, многие исследователи относят к незначительным. Но это далеко не так. Например, в Красном море слой воды, испаряющейся за год, достигает 2,5 метра. Есть и противополож-ный пример: на восточном берегу полуострова Индостан в среднем за год выпадает примерно 13000 миллиметров осадков. Отдельные ливни вызывают кратковременные резкие подъемы уровня воды в том или ином порту. Дождь в Генуе 21 октября 1882 года дал за сутки 810 миллиметров, осадков, а ливень, прошедший в индийском городе Черапунджи 14 июня 1876 года, — соответственно более 1000 миллиметров осадков.

Большие подъемы уровня воды происходят также вблизи устьев рек во время половодий.

Колебания уровня воды, вызываемые неравномерностью в процессе влагооборота, носят непродолжительный характер: время их существования не превышает нескольких суток, в отдельных случаях, например в половодье, – нескольких недель. Однако некоторые виды непериодических колебаний уровня воды весьма долговременны.

Таковы колебания уровня, вызванные изменением плотности воды: при увеличении плотности воды ее уровень понижается, при уменьшении плотности воды повышается. Плотность морской воды, как известно, меняется при изменении ее температуры и солености.

Установлено, что непериодические колебания уровня моря у западного побережья Соединенных Штатов Америки почти полностью зависят от плотности воды в поверхностном 500-метровом слое. Плотность воды в этом слое определяется динамическими причинами: сменой направления течений. При течениях с юга происходит подток теплых вод и уровень моря поднимается, при потоках с севера температура падает, плотность воды увеличивается, уровень ее снижается.

Но еще большие колебания уровня воды, прежде всего в замкнутых морских бассейнах, определяются хозяйственной деятельностью человека, то есть антропогенным фактором. Вмешательство современного человека в сток рек: изъятие пресной воды на орошение, промышленные и бытовые нужды, изменяет и облик бессточных морей.

За период с 1930 по 1978 год уровень Каспийского моря вследствие уменьшения стока рек, в первую очередь Волги, упал более чем на 2,5 метра. Сокращение волжского стока происходило под влиянием как естественных, так и антропогенных факторов. Установлено, что прямые изъятия воды привели к падению уровня на 50 – 60 сантиметров.

Уровень Аральского моря с 1961 года по настоящее время упал более чем на 13 метров вследствие действия антропогенного фактора.

Наконец, особенно длительные колебания вызываются геологическими и геофизическими причинами. По данным съемки Океанографического управления США, за последние 40 лет наблюдается общее повышение уровня океана. Рекордное повышение в 22 сантиметра отмечено в порту Юджин-Айленд штата Луизиана. В качестве основной причины этого называют отступление льдов Арктики и Антарктики. За последние годы из-за некоторого потепления климата Земли увеличилась скорость их таяния. В ряде пунктов одновременно с повышением уровня моря происходит опускание участков земной коры. Например, в Галвестоне (штат Техас, США), видимый уровень моря только с 1940 по 1965 год повысился на 11 сантиметров, хотя в действительности это частично объясняется опусканием земной коры.

Представим, что в северном полушарии над глубоким морем мгновенно возник циклон. В его центре, где давление наименьшее, вода по закону «обратного барометра» должна подняться на 10 миллиметров на каждый миллибар падения давления. Воздушные потоки под действием градиента атмосферного давления направлены приблизительно под углом 70° относительно градиента давления (рис. 1). При этом отклонение морских течений, вызванных ветром, составляет 45° вправо от направления ветра, и, следовательно, ветер не нагоняет воду по направлению к центру циклона, а наоборот, «выкачивает» ее, так как ветровые течения направлены от центра циклона.

Все эти явления имеют одну направленность – повышение уровня моря.

Резкие колебания уровня воды в прибрежных районах представляют серьезную опасность для мореплавания. Предотвратить и погасить эти природные явления человеку не под силу, поэтому все внимание ученые сосредоточили на прогнозе краткосрочных колебаний уровня моря. Современные методы прогноза строятся на основе определения преобладающей причины колебаний уровня воды.

Местными прогностическими органами разрабатываются и передаются организациям морского флота прогнозы колебаний уровня 24- и 12-часовой заблаговременности, а также штормовые прогнозы особо опасных колебаний уровня: нагонов и сгонов.

Мореплаватели, анализируя передаваемые по радио обзоры синоптических процессов и прогнозы погоды, могут сами качественно оценивать сгонно-нагонные колебания уровня моря.

При этом необходимо учитывать следующее:

– в северном полушарии в глубоком море максимальные сгоны или нагоны происходят при ветрах, направление которых близко к направлению береговой черты;

– когда берег находится справа относительно направления ветра, наблюдается нагон воды, когда берег нахо-дится слева — соответственно сгон;

– в мелководном море сгоны происходят при ветре с берега, нагоны — при ветре с моря;

– изменение атмосферного давления на 1 миллибар соответствует изменению уровня на 1 сантиметр;

– для окраинных морей Советского Союза формирование ветрового и барического полей обычно опережает формирование сгонов и нагонов воды в среднем на 12 — 16 часов, для внутренних морей — соответственно на 4 — 6 часов;

– сгон (нагон) достигает наибольших размеров при скорости (в километрах в час) движения барического обра-зования, близкой к скорости распространения свободной длинной волны: С = 11,3 V Н (Н — средняя глубина моря в метрах).

Тщательный учет всех факторов формирования положения уровня моря позволит свести к минимуму возмож-ности аварийных ситуаций.при прохождении судов.

Немаловажное значение имеют рельеф береговой зоны, наличие островов и впадин. Так, мореплавателям не раз приходилось сталкиваться с одним, на первый взгляд, удивительным фактором. При ветре, дующем с моря вблизи островов, уровень воды падает не только с подветренной, но и с наветренной стороны. Это кажущееся парадоксальным явление объясняется довольно просто: ветер сгоняет всю воду из того района моря, где находятся эти острова, к другим наветренным берегам, то есть вода перераспределяется не только вблизи рассматриваемых островов, но и во всем водоеме.

Понятно, что при плавании вблизи островов весьма важно знать направления и скорости потоков. В мелководных районах при общем переносе воды ветром острова обтекаются со всех сторон, как обычное препятствие. Скорости и направления потоков воды вблизи берега острова зависят от глубины моря, размеров и конфигурации острова и его расположения относительно потока. Изменение течений происходит непосредственно вблизи острова.

В штормовую погоду вблизи островов на мелководье судоводители плавать не рискуют. Иное дело – плавание в океане, где большие острова могут служить естественным укрытием от штормового волнения. И действительно, с подветренной стороны острова можно надежно укрыться от сильного шторма.

В юго-восточной части Черного моря в 1937 году было открыто круговое течение противоположного направления, то есть по часовой стрелке. Центр его расположен примерно в 40 – 50 милях от Батуми, и оно тесно соприкасается с прибрежным течением. Детальное изучение его показало, что течение обладает интересными свойствами. Прежде всего это система течений, в которой летом температура поверхностного слоя воды значительно выше, а промежуточного слоя – ниже, чем средняя температура воды по разрезу от Батуми на Ялту. Соленость воды здесь ниже средней.

Усиление штормовой деятельности над Черным морем способствует усилению прибрежного течения, с одной стороны, и вызывает ослабление течений в антициклонической области – с другой. Зимой в период максимальной интенсивности атмосферной деятельности северо-восточные ветры вызывают усиление циклонического прибрежного течения.

Дата добавления: 2014-10-22