Шкала степени ветрового волнения и размеры волн

Соотношение волн различной обеспеченности. Высоты волн характеризуются обеспеченностью Р, под которой понимают вероятность (2, 3, 5, 10 или 20% обеспеченности) появления волн указанной или превышающей высоты. На зарубежных картах волнения обычно приводится «высота значительных волн» т.е. высота 1/3 самых высоких волн из всех проходящих, обеспеченность которых составляет 13, 5%,. Среднее значение таких волн и обеспеченность волн заданной вероятности выбирается из таблицы 5.32 МТ-2000 рассчитанных по формулам:

Пример: По карте определили = 6 м, перевести высоты волн в среднюю высоту и высоты другой обеспеченности. Из табл. 5.32а МТ-2000 выбираем = 2, 8 м; h_1/3 =4, 6м; h_10%= 4, 9м; h_5%= 5, 6м; h_2% = 6, 4 м; h_{0, 01%} = 8, 4 м.

Пример: Средняя высота волны 5 м. Определить высоту волны другой обеспеченности. Из табл. 5.32б выбираем h_1/3 =8, 0 м; h_10%=8, 6 м; h_5%= 9, 8 м; h_2% = 11, 2 м; h_{0, 1%} = 14, 8 м.

Волны в циклонах. При перемещении циклона на юго-восток, северо-восточные ветры, дующие в северной части циклона, не создают сильного ветрового волнения, так как возникшие волны будут распространяться на юго-восток и вскоре окажутся вне зоны действия возбудившего его ветра. Поэтому они будут превращаться по мере удаления циклона в относительно слабую зыбь. Больше всего способствует росту и распространению ветрового волнения северо-западные ветры, дующие в западной части циклона. Направление ветров совпадает с направлением перемещения циклона.

При перемещении циклона на северо-восток ветровые волны будут наиболее интенсивно расти под влиянием юго-западных ветров. Ветровые волны, вызванные северо-западными ветрами, будут быстро выходить из-под действия ветра и превращаться в зыбь. Сильное действие северо-западных ветров объясняется прохождением холодного фронта, вызывающего резкое усиление ветра, появление шквалов, что и приводит к росту волн.

Если циклон глубок, т.е. длительное время над большим водным пространством дует сильный ветер, то скорость волн в передней части циклона может превзойти скорость перемещения самого циклона. В этом случае появившаяся зыбь при ее усилении будет являться предвестником приближения циклона.

Часто бывает так, что сильный ветер стихает, тогда, как ветровые волны превращаются в волны зыби. Однако спустя некоторое время ветер вновь усиливается, тогда при наличии развитие нового ветрового волнения протекает гораздо быстрее и нужно значительно меньше времени, чтобы создать сильное ветровое волнение. Такое явление часто наблюдается в Охотском море, когда штормы идут в быстрой последовательности один за другим.

Корабельные волны. Корабельные волны это сложная система волн, возникающая при движении корабля, состоящая из косых или расходящихся и из поперечных волн.

С образование корабельных волн связана потеря скорости, расход мощности машин. Особенно значительным может быть уменьшение скорости при движении в переслоенной воде, когда поверхностный тонкий слой распреснен или прогрет, а нижележащие слои остаются плотными, Такое явление, получившее термин - " мертвая вода" характерно для северных районов. В этом случае мощность машин расходуется на образование не только поверхностных волн, но и так называемых внутренних, возникающих на поверхности раздела воды разной плотности.

Волны землетрясений, или цунами достигают огромных размеров, Возникают они при резких вертикальных и горизонтальных движениях дна. Вследствие кратковременности импульса поверхность воды не в состоянии сразу приспособиться к рельефу дна и занять соответствующее положение. Поэтому холм избыточной воды быстро перемещается от места своего образования в виде уединенной волны.

Горизонтальные размеры волны достигают 200–300 км, и при относительно небольшой высоте (не более 2 м), он практически не может быть замечен мореплавателем вдали от берегов. Скорость перемещения соответствует скорости распространения длинных волн – до 800–1 000 км/ч. На мелководье волна тормозится до 30-70 км/ч, высота ее резко возрастает. Так, например волна, возникшая в результате извержения вулкана Кракатау в 1883 году, достигла у побережья высоты 36 м; она трижды обогнула земной шар, в океан были смыты прибрежные селения на островах Ява и Суматра, число жертв составило 40 тысяч человек.

1946 год, в Северной части тихого океана возникла серия сейсмических волн, которые прошли расстояние 3700 км при скорости 750 км/час, и, достигнув Гавайских островов, имели высоту 16, 8 м.

В нашей стране в 1956 году курильское цунами высотой 20 м разрушило г. Северо-Курильск на острове Парамушир.

В абсолютном большинстве (более 99%) цунами следует за подводным землетрясением. 26 декабря 2004 года всего в течение нескольких минут оно породило вертикальные смещения океанского дна вдоль полосы протяженностью 1200 км и шириной до 100 км. Максимальная высота волны на глубокой воде составила 60 см, а скорость – 800 км/ч. Эпицентр землетрясения находился на десятикилометровой глубине к северу от индонезийского острова Симелуэ, у западного побережья Суматры. Мощные волны «побежали» по обе стороны перпендикулярно донным разломам на запад и на восток. На востоке волны обрушились на северную Суматру и Таиланд. На западе – на Шри-Ланку, и Индию. Цунами унесло жизни 230 тысяч человек, более, чем любое из тех, о которых свидетельствуют исторические источники.

Связь цунами с подводными землетрясениями определяет возможность прогноза их. Из-за значительной разности скоростей распространения упругих волн в земной коре и движения цунами разрыв во времени измеряется часами. Например, если землетрясение на Курильских островах от эпицентра Чили будет зарегистрировано всего через 15-20 мин, то связанное с ним цунами достигнет Курил лишь через 22-23 ч.

Внутренние волны чаще всего возникают на границе раздела слоев с различной плотностью, где частицы воды находятся в состоянии устойчивого равновесия. Под действием ветровых, приливных волн, синоптических вихрей, изменений атмосферного давления частицы совершают колебательные движения. Колебания распространяются в водной толще в виде внутренних волн высотой 20 - 100 м. Их длина может изменяться от сотен метров до нескольких километров, а период - от нескольких минут до десятков часов. Обнаруживаются такие волны по ритмическим изменениям температуры и солености на глубине. Иногда при штиле или слабом ветре их удается заметить по чередующимся гладким полосам на поверхности океана. Эти полосы расположены над ложбинами внутренних волн. Внутренние волны оказывают влияние на условия плавания подводных лодок, эффективность работы акустических приборов.

По размерам и периоду внутренние волны подразделяются на длинные, короткие и стоячие. Длинные волны появляются, когда глубина моря мала по сравнению с длиной волны. Стоячие волны по своей природе аналогичны сейшам. Наибольшее значение для мореплавания имеют короткие внутренние волны. Их период составляет несколько минут, а скорость, одного порядка со скоростью движения судна (0, 7-2, 0 м/с). Волна возникает в том случае, когда слой раздела находится на глубине киля судна. В этом случае над передним склоном первой волны водные массы верхнего слоя, толщина которого равна осадке судна, двигаются в противоположном относительно корабля направлении и вызывают потерю им скорости. Этим явлением и объясняется «мертвая вода», что на языке норвежских моряков означает «не двигаться вперед». За судном сильно увеличиваются поперечные волны, впереди судна появляется большая волна, которую судно вынуждено толкать, в этом случае мощность машин расходуется на образование не только поверхностных волн, но и так называемых внутренних волн.

Для появления «мертвой воды» необходимо совпадение ряда факторов: разницы плотностей воды в поверхностном и нижележащих слоях, глубины слоя скачка, скорости корабля и его осадки, метеорологических условий. Наблюдается это явление вблизи устьев крупных рек, в поливах соединяющих моря с различным гидрологическим режимом, а также в арктических морях в штилевую весеннюю погоду при таянии льда, когда относительно тонкий слой распресненной воды располагается на соленой морской воде.

Внутренние волны влияют на распространение звука в морской воде, искажают показания эхолота, что особенно заметно при подходах к банкам и отмелям с крутыми склонами. Звук от излучателя, движущийся прямо вниз проходя волну, преломляется и достигает дна не под прямым углом. Отражаясь от внутренней волны, он вторично искажается и достигает приемника эхолота в виде запаздывающего отраженного сигнала. Этот сигнал затеняет основной, идущий строго по вертикали и приходит позже основного. На ленте эхолота появляются отметки, завышающие истинную глубину.