Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
118
были сделаны Воигом и другими [708] и Вильямсом и Картха [698]. Более сложную и реалистическую топографию ввели в расчеты Момои [429] и Вастано и Рейд [658].
Захваченные волны (второй класс)
Так называемые колебания второго класса обязаны своим существованием вращению Земли. Эти волны также могут быть захвачены, подобно гравитационным волнам, обсуждавшимся выше. Рейд [549] при изучении влияния силы Кориолиса на колебания первого класса нашел другой тип низкочастотных движений, которые распространяются вдоль берега в том же направлении, что и волны Кельвина, и почти целиком сосредоточены вблизи береговой черты. Рейд назвал их квазигеострофи-ческими граничными волнами. Для этих волн сила Кориолиса за счет вдольбереговой компоненты потока и градиент давления за счет поперечного наклона уровня почти компенсируют друг Друга.
Имеются два предельных случая: вдольбереговая длина рассматриваемых волн может быть намного меньше или намного больше, чем ширина шельфа. Для первого случая Мизак [4661 показал, что конечная ширина шельфа не влияет на волны, тогда как во втором, как установил Робинсон [559], волны более или менее сосредоточены на мелководье. Робинсон назвал эти свободные поверхностные колебания 'второго класса шельфо-выми волнами.
Следует кратко коснуться понятия обратного барометра. Было обнаружено, что уровень моря понижается при повышении атмосферного давления, и наоборот, причем он изменяется примерно на 1 см при изменении давления на 1 мбар. Правда, имеется много примеров, когда этот эффект не проявляется.
Хамон [193—195] изучил данные наблюдений над уровнем моря на берегах Австралии и пришел к выводу, что мелководье реагирует на низкочастотные колебания атмосферного давления не по правилу обратного барометра. Опираясь на данные последовательно расположенных самописцев уровня моря, он показал^ что существуют волны, бегущие к северу вдоль восточного берега Австралии и к югу вдоль западного. Муре и Смит [438] проделали спектральный анализ данных об уровне и атмосферном давлении вдоль побережья штата Орегона (США) и также обнаружили свободные шельфовые волны, распространяющиеся к северу. Мизак и Хамон [468] показали, что такие же волны, бегущие к югу, могут существовать на восточном побережье США. Шойи [576, 577] наблюдал подобные болны у берегов Японии, а Иосида [715] предположил, что они могут быть поверхностным проявлением внутренних волн Кельвина.
119
Отсутствие обратного барометрического эффекта, установленное Хамоном, Робинсон [559] связывает с возбуждением фундаментальной, собственной моды шельфовых волн. Рассматривая круглый континент (Австралию) и пересекающие его с запада на восток возмущения атмосферного давления, Мизак [463— 465] показал, что в результате резонансного взаимодействия с полем атмосферного давления могут возникать шельфовые волны. Адаме и Бухвальд [25] установили, что вдольбереговая компонента геострофического ветра может возбуждать горизонтальные, бездивергентные шельфовые волны, которые могут объяснить явления, описанные Хамоном. Бухвальд и Адаме [97] применили теоретические дисперсионные соотношения, чтобы показать, что квазигеострофические волны подобны волнам Россби или планетарным волнам, впервые исследованным в метеорологии. Некоторые авторы [365] исследовали их применительно к океану.
Лонге-Хиггинс [268] теоретически показал, что для существования шельфовых 'волн мелководная зона может иметь бесконечно малую ширину. При равномерном вращении длинные волны могут быть захвачены у прямой линии подводного уступа, разделяющей две зоны различной и постоянной глубины. Захваченные волны являются волнами второго типа и бегут вдоль линии разрыва в том же направлении, что и волны Кельвина более глубоководной зоны. Бухвальд и Адаме [97] обобщили работу Лонге-Хиггинса [368] для прямого плоского склона (вместо вертикального уступа) и получили бездивергентное движение вол-новодного характера. При воздействии консервативных сил для этих колебаний сохраняется потенциальный вихрь (Болл, [65]).
Обобщение исследований Бухвальда и Адамса [97] для океана в приближении ?-плоскости с учетом изменения параметра Кориолиса / вдоль меридиана выполнил Райнс [553, 554]. Он показал, что движение концентрируется, следует вдоль когерентных и густо расположенных изолиний отношения f/D, где D — глубина океана. Периоды рассматриваемых здесь движений превышают маятниковые сутки (период вращения маятника Фуко), величина которых определяется формулой
где 0 — широта, ? — угловая скорость вращения Земли. Маятниковые стуки меняются от 2n/Q на полюсе, до оо на экваторе. Если скорость вращения Земли стремится к нулю, то колебания второго типа вырождаются в стационарные течения. Криз [12] пришел к заключению, что в равномерно вращающемся океане постоянной глубины могут существовать волны, захваченные вдоль прямолинейного барьера конечной длины. Работы Чам-берса [113] и Вильямса [700] подтвердили этот вывод. Для цилиндрического острова в океане постоянной глубины подобное
120
явление обнаружил Секерж-Зенькович [11]. Эти особые колебания второго класса распространяются вдоль барьеров и островов в том же направлении, что и волны Кельвина. Эти последние хотя и существуют только во вращающихся жидкостях, имеют периоды, меньшие маятниковых суток, и в этом смысле не принадлежат второму классу.
