Temat: Falowanie wiatrowe; Sejsze; Tsunami

Falowanie wiatrowe:

T - czas trwania wiatru [h],

D - rozbieg wiatru [km],

W - prędkość wiatru [m/s],

h - wysokość fal [m],

h_5% - wysokość fali o 5-procentowym prawdopodobieństwie wystąpienia, przy wietrze danej

prędkości,

- okres fali o 5-procentowym prawdopodobieństwie wystąpienia, przy wietrze o

danej prędkości,

- bezwymiarowe parametry okresu i wysokości fali oraz rozbiegu wiatru:

1. Z nomogramu `a' określamy h_5% i
   przy danej prędkości wiatru.

2. Obliczamy bezwymiarowe wartości
   i
   .

3. Z nomogramu `b' określamy charakter falowania. Jeżeli punkt na wykresie otrzymamy z przecięcia bezwymiarowych wartości
   i
   leży poniżej krzywej, to jest to falowanie rozwijające się, jeżeli powyżej - zanikające.

4. W zależności od charakteru falowania i głębokości morza określamy wartość
   , z nomogramu `c' lub `d'. Nomogramy te składają się z rodziny krzywych, określonych przez parametr głębokości K, który obliczamy ze wzoru:
   , gdzie: H - głębokość

morza [m]; najwyższa krzywa, dla której K~0, odnosi się do morza głębokiego.

5. Wyznaczamy elementy fal za pomocą parametru
   :

• Wysokość fali:
  

• Okres fali:
  

• Długość fali:
  

gdzie
i
odczytane są nomogramu `e'.

Sejsze:

Sejsza to długa fala stojąca będąca wahaniem własnym wód w zbiorniku zamkniętym lub półzamkniętym. Woda po wyprowadzeniu ze stanu równowagi doznaje swobodnych, gasnących wahań, aż do przywrócenia stanu równowagi. Przyczynami występowania sejsz są zwykle szybkie przejścia nad powierzchnią wody frontów atmosferycznych z dużym gradientem barycznym, silne wiatry, pływy, bądź też zjawiska sejsmiczne. Amplituda sejsz wynosi od kilku centymetrów do jednego metra, rzadko przekracza jednak pół metra. Czas trwania sejszy wynosi zazwyczaj około kilkunastu minut, jednakże zdarzają się sejsze wielogodzinne.

Najistotniejszym elementem sejszy jest jej okres:

gdzie:

L - długość akwenu,

n - ilość węzłów,

H - średnia głębokość akwenu.

Długość sejsz zależy od długości zbiornika i liczby węzłów. Długość sejszy jest większa od głębokości akwenu H. Dla sejszy 1-węzłowej długość równa jest dwukrotnej długości basenu.

Linia węzłów sejszy położona jest w miejscu przejścia z jednego akwatorium w drugie, np. z otwartego morza w zatokę, czy też z zatoki w basen portowy. W portach morskich linia ta przebiega zawsze poprzecznie do wejścia do portu.

Fala baryczna:

Występowanie nad obszarem morza układów obniżonego ciśnienia (niże baryczne, cyklony tropikalne) powoduje odkształcenie powierzchni morza. Odkształcenie to składa się ze statycznego i dynamicznego podniesienia poziomu wody:

Wielkość statycznego podniesienia powierzchni oceanu określana jest wzorem:

W wyniku postępowego ruchu niżu barycznego lub cyklonu tropikalnego następuje dynamiczne odkształcenie poziomu morza:

gdzie:

- wielkość odkształcenia statycznego w [m],

- prędkość przemieszczania się układu niskiego ciśnienia w [m/s],

- przyspieszenie ziemskie w [m/s²],

- głębokość morza w [m].

Równanie to jest prawdziwe dla głębokości większej od 30m, ponieważ nie uwzględnia tarcia wody o dno w strefie płytkowodzia .

Tsunami:

Fale tsunami są falami pochodzenia sejsmicznego, powstającymi zazwyczaj w wyniku podwodnych trzęsień ziemi i wybuchów wulkanów lub podwodnych osunięć mas skalnych. Są one długimi falami swobodnymi. Ich długość może przekraczać 400km. Na otwartym oceanie może rozprzestrzeniać się niezauważalnie wysokością rzadko przekraczającą 2m.

Fale tsunami docierając na płytkowodzie zwiększają, nieraz bardzo znacznie, swoją wysokość i mogą stawać się szczególnie niebezpieczne tak i dla statków jak i dla wybrzeża (najwyższa, zaobserwowana w Zatoce Alaska fala, miała wysokość 66 metrów). Do określania wysokości fali tsunami na płytkowodziu służy wzór:

gdzie:

h_p - wysokość fali na płytkowodziu,

h_g - wysokość fali na oceanie głębokim,

H_g - głębokość morza na oceanie głębokim ,

H_p - głębokość morza na płytkowodziu.

Źródło

Długość

fali

Ruch ośrodka

Rys. Rozprzestrzenianie się fali tsunami (A.Standowicz)

---