Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гилл А. -> "Динамика атмосферы и океаны " -> 37

Динамика атмосферы и океаны - Гилл А.

Гилл А. Динамика атмосферы и океаны — М.: Мир, 1986. — 415 c.
Скачать (прямая ссылка): dinamikaatmosferiiokeana1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 31 32 33 34 35 36 < 37 > 38 39 40 41 42 43 .. 170 >> Следующая

т)е = A sin (2kx — 2Q//), (10.8.2)
где 2Qi — частота полусуточного прилива (т. е. 2n/Qt — лунные сутки) и
k = 2 л/L (10.8.3)
есть волновое число для полусуточного прилива в канале. Иначе говоря, L равно половине окружности Земли на широте канала (две длины волны полусуточного прилива в сумме охватывают земной шар).
Реакцию можно выразить следующим образом:
¦П =т)о sin {2kx — 2Qtt), (10.8.4)
где г|о определяется подстановкой в (10.8.1):
% = А1(\~ау(сЩ, (10.8.5)
Здесь c = (gH)l/2 скорость длинных гравитационных волн. Это соотношение позволяет получить весьма интересную информацию, поскольку оно демонстрирует зависимость реакции от отношения скорости Qi/k распространения вокруг Земли равновесного прилива к скорости длинных волн с. Если равновесный прилив движется медленнее длинных волн (как, например, в случае полумесячного прилива Mf), то т]0 будет достаточно близким к А и прилив будет сильно походить на равновесный. Однако в действительности полусуточный и суточный приливы обегают Землю каждый день со скоростью 330 м/с (на широте 45°), что превосходит скорость длинных волн (около 200 м/с). Это означает, что знаменатель в (10.8.5) отрицателен, так что в зональном канале полусуточный прилив будет противоположен по знаку равновесному.
Соотношение (10.8.5) отражает и другое обстоятельство. Если глубина канала возрастает и с становится близким к Qt/k, то амплитуда реакции будет возрастать, достигая бесконечности при резонансном значении с = Qi/k. Дальнейшее возрастание с приводит к изменению знака реакции. Если представить Южный океан в виде модельного канала, то окажется, что он находится в состоянии, далеком от резонанса. Однако если добавить к нему боковой канал, представляющий, скажем, Атлантический океан, то такая совместная система уже окажется близкой к резонансу [246]. В действительности оказывается, что в такой модели близкие к резонансу моды могут давать приливы, очень похожие на реально существующие в океане. Расчеты свободных (т. е. резонансных) мод колебаний океана были проведены в работе [631]. Они показали, что собственные частоты не сильно отличаются от частоты полусуточных колебаний.
а
Рис. 10.9. (а) Приливная волна М2, рассчитанная по результатам экспериментов с моделью [5, рис. 8]. Сплошными линиями показаны линии равных фаз в часах по гринвичскому времени. Амплитуды (в см) показаны штриховыми линиями, (б) Свободная мода колебаний с периодом 12,5 час по расчетам [631]. Линии равных фаз — сплошные, изоамплитуды — штриховые.
30 60 90 120 150 180 150 120 90 60 30 О
Рис. 10.9 (продолжение).
На рис. 10.9 показана свободная мода колебаний, и для сравнения дан пример численного расчета прилива в Атлантическом океане. Они обнаруживают значительное сходство.
В действительности же амплитуда отклика в зоне резонанса ограничивается за счет трения, влияние которого особенно велико на мелководье [547]. За счет трения происходит потеря энергии, сообщенной приливу Луной, и это вызывает очень медленные изменения ее орбиты [578].
Другой интересный вопрос связан с оценкой ширины канала, при которой становятся существенными эффекты вращения. Ответ на него дан в разд. 10.2 и, в частности, в формуле (10.2.4). Для этого полуширина канала должна быть мала по сравнению с радиусом Россби c/f, который для глубокого океана примерно равен 2000 км. Таким образом, Северная Атлантика с этой точки зрения представляет собой пограничный случай, т. е. теория узких каналов является для нее разумным, но не очень точным приближением. С другой стороны, размеры Тихого океана заметно превосходят радиус Россби, так что эта теория оказывается для него непригодной. Таким образом, при локальном описании приливов следует использовать теорию волн Кельвина. В [570], в частности, было показано, что составляющая полусуточного прилива, имеющая форму волны Кельвина, является доминирующей у берега Калифорнии.
10.9. ШТОРМОВЫЕ НАГОНЫ ПРИ ОТКРЫТОЙ БЕРЕГОВОЙ ЛИНИИ:
ЛОКАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ
Штормовыми нагонами называются необычно высокие подъемы уровня, вызванные суровыми метеорологическими условиями. Особенно уязвимы в этом отношении некоторые пологие побережья мелких морей, например, восточный берег Великобритании или голландский берег. Описание случаев наводнений, составленное Бруксом и Глэспулом в 1928 г. ([90, стр. 95, 96]), восходит к девятому году нашей зры. Есть все основания считать, что множество характерных особенностей берегов Северного моря было сформировано под влиянием штормовых нагонов. Например, залив Зейдер-зее (Эйсселмор) в Голландии был плодородной землей 1000 лет назад; его образование началось во время нагона 17 ноября 1218 г., который затопил несколько •округов и унес около 100 000 жизней. Позднее площадь залива Зейдер-зее возросла при нагоне 1 октября 1250 г., который привел одновременно к образованию острова Виринген. При другом нагоне 16 января 1362 г. было затоплено 30 округов в районах Восточных Фризских островов и Шлезвига, а Фризские острова получили свою нынешнюю форму. Те очертания, которые залив Зейдер-зее сохраняет уже в течение пяти веков, он получил при нагоие 19 ноября 1421 г. При этом погибло около ста тысяч человек. Подобные явления возникали в обозримом прошлом неоднократно. Их примером стал весьма суровый недавний нагон .31 января 1953 г. Он разрушил защитные сооружения в сотнях мест, опустошил обширные территории в Великобритании и Голландии, затопил 25 000 кв. км суши и унес около 2000 жизней. Это несчастье стимулировало серьезные исследования штормовых нагонов, приведшие к созданию численной модели Северного моря, которая сейчас используется для практического предсказания нагонов. Сила нагона 1953 г. показана на рис. 10.10. На нем представлено развитие процесса в отдельных пунктах на побережье моря.
Предыдущая << 1 .. 31 32 33 34 35 36 < 37 > 38 39 40 41 42 43 .. 170 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed