В.И. Трухин, К.В. Показеев, В.Е. Куницын - Общая и экологическая геофизика (1119248), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Максимальные значения колебаний уровня достигаются в заливе Фанди (Канада) 18 м. У берегов России самый высокий прилив наблюдается в Пенжинской губе — 12,9 м. Скорость приливных течений в прибрежной зоне достигает 15 км,'час. В открытом океане колебания уровня и скорости течений много мен ыпе. Приливообразующая сила Луны примерно в два раза больпн; приливообразующей силы Солнца.
Вертикальные составляющие приливообразующей силы много меныпе силы тяжести, поэтому их эффект ничтожен. Но горизонтальная составляющая приливообразующей силы вызывает значительные перемещения частиц воды, которые и проявляются в форме приливов. Совместное действие Луны и Солнца приводит к формированию сложных форм колебаний уровня. Выделяют следующие основные виды приливов: полусуточный, суточный, смешанный, аномальный.
В полусуточном приливе период колебаний водной поверхности равен половине лунных суток. Амплитуда полусуточного прилива изменяется в соответствие с фазами Луны. Полусуточный прилив наиболее распространен в Мировом океане. Период колебаний уровня в суточном приливе равен лунным суткам. Амплитуда суточного прилива зависит от склонения Луны. Смешанные приливы подразделяются на неправильные полусуточпые и неправильные суточные. Аномальные приливы 1л. 10. Волны «ок«ая« 209 имеют несколько разновидностей, но все они достаточно редки в Мировом океане.
Для морской практики большое значение имоет прогноз (или предвычисление) приливных уровней. Предвычисление приливов основано па гармоническом анализе данных наблк»депий за колебаниями уровня. Выделив по данным наблюдений основные гармонические составляющие, производят расчет уровня в будущем. Наиболее полное гармоническое разложение приливообразующего потенциала, выполненное А. Дудсоном, содержит более 750 составляющих. Методы предвычигшения приливов подробно рассмотрены в ~45), Первая теория приливов была разработана И.
Ньютоном и называется статической. В статической теории океан считается покрывающим всю Землю, которая рассматривается как недеформируемая, вода считается невязкой и безынерционной. При оксане, покрывающем всю Землю, статический прилив с точностью до постоянного множителя описывается приливным потенциалом. Водная поверхность океана описывается так называемым «приливным эллипсоидом», большая ось которого направлена на возмущающее светило (Луна, Солнце) и следует за ним. Земля же вращается вокруг своей оси и внутри этого «приливного эллипсоида». Статическая теория, несмотря на слабость основных допущений, правильно описывает основные свойства приливов. Более совершенная динамическая теория приливов, в которой уже рассматривается движение волн в океане, была построена Лапласом.
В динамической теории уравнения движения и уравнение неразрывности записываются в форме приливных уравнений Лапласа. Приливные уравнения Лапласа являются уравнениями в частных производных, записанными в сферической системе координат, поэтому их аналитическое решение может быть получено только для идеальных случаев, например узкий глубокий канал, опоясывающий всю Землю (так называемая капаловая теория приливов). Для небольших акваторий приливные уравнения Лапласа могут быт записаны в декартовой системе координат. Результаты расчетов приливов в Мировом океане представляются в форме специальных карт, на которых наносится положение гребня приливной волны в различные моменты времени (обычно лунного).
Современные карты приливов строят на основе численных методов с учетом данных наблюд<. ний ~81]. 1л. 10. Волны в океине 210 Тихий океан (его периферия) Атлантический океан Индийский океан Средиземное море остальные моря 75% 9% 3% 12% 1% Для того чтобы получить представление о цунами, приведем характеристики крупнейших цунами за столетний интервал (1880-1980) в табл. 10.6. Цунами Теория длинных волн исходит из предположения, что глубина жидкости Н мала по сравнению с длиной волны Л, т.е. Л )) П. В рамках теории длинных волн описываются приливные явления, волны цунами, а также ветровые волны и зыбь, распространяющиеся на мелководье.
К длинным волнам относятся также волны паводка и бор, наблюдающиеся на водохранилищах и реках. Если амплитуда длинных волн а много мсныпе их длины Л (а « Л), то можно проводить описание, используя линейную теорию. Если же эти условия не выполняются, то необходимо учитывать нелинейные эффекты [99).
Цунами в дословном переводе с японского — «большая волна в гаванны Под цунами принято понимать гравитационные волны, возникающие в море вследствие крупномасштабных, непродолжительных возмущений 1подводпые землетрясения, извержение подводных вулканов, подводные оползни, падение в воду метеоритов, обломков скал, взрывы в воде, резкое изменение метеорологических условий и т.
и.). Характерная временная длительность волны цунами составляет 10 — 100 мин; длина 10 — 1000 км; скорость распространения (которую можно получить на основе длннноволнового приближения С = ~(дНН, где д . ускорение силы тяжести, Н глубина океана) -" 10 200 м,'с, а высота при накате па берег может достигать десятков метров. Эти волны очень длинные, в первом приближении к ним применима теория «мелкой водым По числу погибших в год в результате стихийных бедствий на Земле цунами занимает 5-е место после наводнений, тайфунов, землетрясений, засухи.
Распределение цунами по регионам характеризуется сильной неоднородностью, основное количество цунами происходит в морях Тихого океана. Распределение цунами в океанах и морях характеризуется следующим образом: 1л. СО. Волны в оквоссв 211 Табл и ца 10.6. Список крупнейших цунами за период 1880 1980 гг. Число жергв Высота, м Причина цунами Район извержение вулкана Индонезия 27.08.1883 36000 Япония 15.06.1896 30 30000 землетрясение Гватемала 20.02.1902 10 200 землетрясение Эквадор 31.01.1900 1000 землетрясение 10.
11. 1922 2.03.1933 Чили Япония 200 землетрясение землетрясение 3000 Аляска 10. 07. 1958 обвал 525 Чили 22.05.1960 25 1300 землетрясение Аляска Филиппины 28.03.1964 17.08.1976 122 30 землетрясение землетрясение 8000 16.10.1979 Франция оползень Колумбия 12.12.1976 259 землетрясение Для классификации цунами академик С.Л. Соловьев предложил полуколичественную шкалу (на основе анализа исторических цунами), в основе которой лежит высота подьема уровня. Каспоспсрафссческие цунами (интенсивность 4). Средний подьем уровня на участке берега длиной 400 км (и более) достигает 8 м.
Волны местами имеют высоту 20 — 30 м. Происходит разрушение всех сооружений на берегу. Такие цунами происходят по всему побережью Тихого океана. Очень сильные цунами (интенсивность 3). На берегу протяженностью 200 — 400 км вода поднимается на 4 — 8 м, местами до 11 м. Такие цунами наблюдаются на большей части Мирового океана. Сильные цунами (интепсивность 2).
На берегу длиной 80" 200 км средний подъем уровня воды составляет 2-4 м, местами 3-6 м. Умеренные цунами (ннтенсивность 1). На участке 70 — 80 км вода поднимается на 1-2 м. Слабые цунами (интенсивность О). Подъем уровня меньше 1 м. 212 1ьь 10. Волньь в океине Прочие цунами имеют интенсивность от — 1 до — 5. Чем сильнее цунами, тем реже они происходят.
Цунами интенсивностью 4 происходят 1 раз в 10 лет, причем в Тихом океане; интенсивностью 3 один раз в 3 года; интенсивностью 2 1 раз в 2 года; интенсивностью 1 — 1 раз в год, :интенсивностью 0 4 раза в год. Основные причины цунами: землетрясения, взрывы вулканических островов и извержение подводных вулканов, обвалы и оползни.
Рассмотрим кратко указанные причины в отдельности. Около 85% цунами вызывается подводными землетрясениями. Это обусловлено сейсмичностью многих океанических районов. В среднем ежегодно происходит 100000 землетрясений, из них 100 имеют катастрофический характер. В среднем 1 раз в 10 лет землетрясение вызывает в Тихом океане цунами высотой (средней) до 8 м (в отдельных пунктах до 20 30 м) (интенсивность 4). Цунами высотой 4 8 м (сейсмического происхождения) возникает раз в 3 года, высотой 2-4 м — ежегодно.
На Дальнем Востоке (РФ) за 10 лет происходит 3. 4 цунами высотой более 2 м. Самое трагическое цунами в России произошло 4 ноября 1952 г. в Северо-Курильске. Город был практически полностью разрушен. Ночью началось землетрясение, примерно через 40 минут после его окончания на город обрушился водяной вал, который отступил через несколько минут. Морское дно обнажилось на несколько сот метров., но примерно через 20 минут на город обрушилась волна высотой более 10 м, которая уничтожила практически все на своем пути. После отражения от сопок, окружающих город, волна скатилась в низину, где ранее был центр города, и довершила разрушение. Цунами застали жителей города врасплох.
На Земле выделяются две зоны очагов землетрясений. Одна расположена в меридиональном направлении и проходит вдоль восточного и западного берегов Тихого океана. Эта зона дает основную массу цунами (до 80%). Вторая зона очагов землетрясений занимает широтное положение Апеннины, Альпы, Карпаты, Кавказ, Тянь-Шань. В пределах этой зоны цунами происходят на берегах Средиземного, Адриатического, Аравийского, Черного морей, в северной части Индийского оксана.
В пределах этой зоны происходит менее 20Уо всех цунами. Механизм генерации цунами при землетрясениях следующий. Основная причина —. быстрое изменение рельефа морского дна 1Л. 20. Волны в океане 213 (подвижка), вызывающее отклонения поверхности океана от равновесного положения. В виду малой сжимаемости воды происходит быстрое опускание или подъем значительной массы воды в области подвижки. Образовавшиеся возмущения распространяются в виде длинных гравитационных волн. Для количественного описания землетрясений используются интенсивность и магнитуда. Интенсивность оцонивается в баллах (12-балльная шкала МВК-64).
(В Японии действует 7-балльная шкала). Валл единица измерения сотрясения грунта, почвы. Главная характеристика, определяющая балльность, реакция грунтов на сейсмические волны. Энергия землетрясения определяется магнитудой М. Важнейшая задача в прогнозе цунами сейсмического происхождения — установление признаков цунамигенности землсь трясений. Сейчас считают, что если магнитуда землетрясения превышает некоторое пороговое значение М„, очаг расположен под дном моря, то землетрясение будет цунамигенным. Для Японии предложены эмпирические формулы, связывающие магнитуду цунамигенных землетрясений и глубину очага Н (в километрах): М = 5,6 + 0.01 Н. В энергию цунами преобразуется не более 0,1 энергии, выделившейся при землетрясении.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
