Самые большие волны в мире. Движение воды в океане

May 29th, 2016

Я когда прочитал про высоту волны, вызванную цунами в 1958 году я не поверил своим глазам. Перепроверил один раз, другой. Везде одно и то же. Нет, наверное все таки с запятой ошиблись, и все друг у друга копируют. А может в единицах измерения?

Ну, а как иначе, вот как вы думаете, может быть волна от цунами высотой в 524 метра! ПОЛОВИНА КИЛОМЕТРА!

Сейчас мы узнаем что там было на самом деле...

Вот что пишет очевидец:

После первого толчка я упал с койки и посмотрел в сторону начала залива, откуда шел шум. Горы ужасно дрожали, камни и лавины неслись вниз. И особенно поражал ледник на севере, его называют ледник Литуйя. Обычно его не видно с того места, где я стоял на якоре. Люди качают головами, когда я говорю им, что я видел его в ту ночь. Я ничего не могу поделать, если они мне не верят. Я знаю, что ледник не виден с того места, где я стоял на якоре в бухте Анкоридж, но я также знаю и то, что видел его в ту ночь. Ледник поднялся в воздух и двинулся вперед, так что стал виден. Он, должно быть, поднялся на несколько сотен футов. Я не говорю, что он просто висел в воздухе. Но он трясся и прыгал как сумасшедший. Большие куски льда падали с его поверхности в воду. Ледник находился в шести милях от меня, и я видел большие куски, которые сваливались с него как с огромного самосвала. Это продолжалось некоторое время — трудно сказать, как долго, — а потом вдруг ледник исчез из поля зрения и над этим местом поднялась большая стена воды. Волна пошла в нашу сторону, после чего я был слишком занят, чтобы сказать, что ещё там происходило.

Это произошло 9 июля 1958 г. необычайно сильная катастрофа произошла в заливе Литуйя на юго-востоке Аляски. В этом заливе, вдающемся в сушу более чем на 11 км, геолог Д. Миллер обнаружил разницу в возрасте деревьев на склоне холмов, окружающих залив. По годовым кольцам деревьев он подсчитал, что за последние 100 лет в заливе, по крайней мере, четыре раза возникали волны с максимальной высотой в несколько сотен метров. К выводам Миллера отнеслись с большим недоверием. И вот 9 июля 1958 г. к северу от залива произошло сильное землетрясение на разломе Фэруэтер, вызвавшее разрушение построек, обрушение побережья, образование многочисленных трещин. А огромный оползень склоне горы над бухтой вызвал волну рекордной высоты (524 м), которая со скоростью 160 км/ч прокатилась по узкому, похожему на фьорд заливу.

Литуйя представляет собой фьорд, расположенный на разломе Фэруэтер в северо-восточной части залива Аляска. Это Т-образная бухта длиной 14 километров и до трёх километров в ширину. Максимальная глубина составляет 220 м. Узкий вход в бухту имеет глубину всего 10 м. В залив Литуйя спускаются два ледника, каждый из которых имеет длину около 19 и ширину до 1,6 км. За предшествующее описываемым событиям столетие в Литуйе уже несколько раз наблюдались волны высотой более 50 метров: в 1854, 1899 и 1936 годах

Землетрясение 1958 года вызвало субаэральный камнепад в устье ледника Гильберт в заливе Литуйя. В результате этого оползня более 30 миллионов кубических метров горных пород рухнули в залив и привели к образованию мегацунами. В результате этой катастрофы погибло 5 человек: трое погибли на острове Хантаак и ещё двоих смыло волной в заливе. В Якутате, единственном постоянном населённом пункте вблизи эпицентра, были повреждены объекты инфраструктуры: мосты, доки и нефтепроводы.

После землетрясения проводилось исследование подлёдного озера, расположенного к северо-западу от изгиба ледника Литуйя в самом начале залива. Оказалось, что озеро опустилось на 30 метров. Этот факт послужил основанием для ещё одной гипотезы образования гигантской волны высотой более 500 метров. Вероятно, во время схода ледника большой объём воды попал в залив через ледяной тоннель под ледником. Впрочем, сток воды из озера не мог быть основной причиной возникновения мегацунами

Огромная масса льда, камней и земли (объемом около 300 миллионов кубических метров) с ледника ринулась вниз, обнажая горные склоны. Землетрясение разрушило многочисленные постройки, в земле образовались трещины, сползло побережье. Движущаяся масса обрушилась на северную часть бухты, завалила ее, а потом еще вползла на противоположный склон горы, содрав с него лесной покров на высоту более трехсот метров. Оползень породил гигантскую волну, которая буквально вынесла бухту Литуя в сторону океана. Волна была так велика, что перехлестнула целиком через всю отмель в устье бухты.

Очевидцами катастрофы оказались люди, находившиеся на борту кораблей, которые бросили якорь в заливе. От страшного толчка всех их выбросило с коек. Вскочив на ноги, они не поверили своим глазам: море вздыбилось. "Гигантские оползни, поднимавшие тучи пыли и снега на своем пути, начинали бег по склонам гор. Вскоре их внимание привлекло совершенно фантастическое зрелище: масса льда ледника Литуйи, находящегося далеко к северу и обычно скрытого от взоров пиком, который высится у входа в залив, как бы поднялась выше гор и затем величественно обрушилась в воды внутреннего залива. Все это походило на какой-то кошмар. На глазах потрясенных людей вверх поднялась огромная волна, которая поглотила подножие северной горы. После этого она прокатилась по заливу, сдирая деревья со склонов гор; обрушившись водяной горой на остров Кенотафия... перекатилась через высшую точку острова, возвышавшуюся на 50 м над уровнем моря. Вся эта масса внезапно низверглась в воды тесного залива, вызвав огромную волну, высота которой, очевидно, достигала 17—35 м. Ее энергия была столь велика, что волна яростно носилась по заливу, захлестывая склоны гор. Во внутреннем бассейне удары волны о берег, вероятно, оказались очень сильными. Склоны северных гор, обращенные к заливу, оголились: там, где раньше рос густой лес, теперь были голые скалы; такая картина наблюдалась на высоте до 600 метров.

Один баркас был высоко поднят, легко перенесен через отмель и сброшен в океан. В тот момент, когда баркас переносило через отмель, находящиеся на нем рыбаки видели под собой стоящие деревья. Волна буквально перебросила людей через остров в открытое море. Во время кошмарной скачки на гигантской волне суденышко колотило о деревья и обломки. Баркас затонул, но рыбаки просто чудом уцелели и через два часа были спасены. Из двух других баркасов один благополучно выдержал волну, но другой потонул, а находившиеся на нем люди пропали без вести.

Миллер обнаружил, что деревья, растущие на верхней границе обнаженной площади, чуть ниже 600 м над заливом, согнуты и сломаны, их поваленные стволы направлены к вершине горы, однако корни не вырваны из почвы. Что-то толкнуло эти деревья вверх. Огромная сила, свершившая это, не могла быть ничем иным, как верхом гигантской волны, которая захлестнула гору в тот июльский вечер 1958 года”.

Мистер Ховард Дж. Ульрих на своей яхте, которая называется «Эдри», вошли в акваторию залива Литуя около восьми вечера и стали на якорь на девятиметровой глубине в маленькой бухточке на южном берегу. Ховард рассказывает, что внезапно яхта начала сильно раскачиваться. Он выбежал на палубу и увидел, как в северо-восточной части залива скалы пришли в движение из-за землетрясения и в воду начала падать огромная глыба породы. Примерно через две с половиной минуты после землетрясения он услышал оглушающий звук от разрушения скальной породы.

«Мы точно видели, что волна пошла со стороны бухты Гильберта, точно перед тем, как закончилось землетрясение. Но сначала это была не волна. Сначала это было больше похоже на взрыв, как будто бы ледник раскалывался на части. Волна вырастала из поверхности воды, поначалу ее почти не было видно, кто бы мог подумать, что потом вода поднимется на полукилометровую высоту.»

Ульрих рассказал, что он наблюдал весь процесс развития волны, которая достигла их яхты за очень короткое время - что-то около двух с половиной или трех минут, с тех пор, как ее впервые можно было заметить. Поскольку нам не хотелось потерять якорь, мы полностью вытравили якорную цепь (примерно 72 метра) и запустили двигатель. На полпути между северо-восточным краем залива Литуя и островом Сенотаф можно было видеть стену воды тридцатиметровой высоты, которая простиралась от одного берега до другого. Когда волна подошла в северной части острова, она разделилась на две части, но пройдя южную часть острова, волна снова стала единым целым. Она была гладкой, только сверху был небольшой гребешок. Когда эта водяная гора подошла к нашей яхте, ее фронт был достаточно крутой, и высота его была от 15 до 20 метров. Перед тем, как волна пришла в то место, где находилась наша яхта, мы не ощутили никакого понижения воды или иных изменений, за исключением легкой вибрации, которая передавалась по воде от тектонических процессов, которые начали действовать во время землетрясения. Как только волна подошла к нам и начала поднимать нашу яхту, якорная цепь сильно затрещала. Яхту понесло по направлению к южному берегу и затем, на обратном ходе волны, по направлению к центру залива. Вершина волны была не очень широкой, от 7 до 15 метров, и задний фронт был менее крутой, чем передний.

Когда гигантская волна пронеслась мимо нас, поверхность воды вернулась к своему нормальному уровню, однако мы могли наблюдать вокруг яхты множество турбулентных завихрений, а также беспорядочных волн шестиметровой высоты, которые перемещались от одного береза залива к другому. Эти волны не образовывали сколько-нибудь заметного движения воды от устья залива к его северо-восточной части и обратно.

Через 25…30 минут поверхность залива успокоилась. Вблизи берегов можно было видеть множество бревен, веток и вырванных с корнями деревьев. Весь этот хлам потихоньку дрейфовал в сторону центра залива Литуя и к его устью. Фактически в ходе всего инцидента Ульрих не утратил контроль над яхтой. Когда в в 11 вечера «Эдри» подошла ко входу в залив, там можно было наблюдать нормальное течение, которое обычно вызвано суточным отливом океанской воды.

Другие очевидцы катастрофы, супружеская чета Свенсон на яхте под названием «Бэджер», вошли в залив Литуя около девяти вечера. Сначала их судно подошло к острову Сенотаф, а затем вернулось в бухту Анкоридж на северном берегу залива, недалеко от его устья (см. карту). Свенсоны стали на якорь на глубине около семи метров и отошли ко сну. Сон Уильяма Свенсона был прерван из-за сильной вибрации корпуса яхты. Он побежал в рубку управления и стал хронометрировать происходящее. Немногим более минуты от того момента, когда Уильям впервые почувствовал вибрацию, и, вероятно, перед самым концом землетрясения, он посмотрел в сторону северо-восточной части залива, которая была видна на фоне острова Сенотаф. Путешественник увидел нечто, которое он принял сначала за ледник Литуя, который «поднялся в воздух и начал двигаться навстречу наблюдателю. «Казалось, что эта масса твердая, но она прыгала и покачивалась. Перед этой глыбой в воду постоянно падали большие куски льда». Через короткое время «ледник исчез из поля зрения, и вместо него в том месте появилась большая волна и пошла в направлении косы Ла Гаусси, как раз туда, где стояла на якоре наша яхта». Кроме того, Свенсон обратил внимание на то, что волна затопила берег на очень заметной высоте.

Когда волна прошла остров Сенотаф, ее высота была около 15 метров по центру залива, и плавно уменьшалась вблизи берегов. Она проходила остров приблизительно через две с половиной минуты после того, как ее можно было впервые заметить, и достигла яхты «Бэджер» еще через одиннадцать с половиной минут (примерно). Перед приходом волны Уильям, также как и Ховард Ульрих, не заметил никакого понижения уровня воды или каких-нибудь турбулентных явлений.

Яхту «Бэджер», которая все еще стояла на якоре, подняло волной и понесло в сторону косы Ла Гаусси. Корма яхты при этом находилась ниже гребня волны, так что положение судна напоминало доску для серфинга. Свенсон посмотрел в этот момент на то место, где должны были быть видны деревья, произрастающие на косе Ла Гаусси. В тот момент они были скрыты водой. Уильям отметил, что над макушками деревьев находился слой воды, равный примерно двум длинам его яхты, около 25 метров. Пройдя косу Ла Гаусси, волна очень быстро пошла на спад.

В том месте, где стояла яхта Свенсона, уровень воды начал понижаться и судно ударилась о дно залива, оставшись на плаву недалеко от берега. Через 3-4 минуты после удара Свенсон увидел, что вода продолжает течь над косой Ла Гаусси, пронося бревна и другие обломки лесной растительности. Он не был уверен, что это не было второй волной, которая могла бы перенести яхту через косу в залив Аляска. Поэтому супруги Свенсон оставили свою яхту, перебравшись на небольшую шлюпку, с которой их подобрало рыболовецкое судно пару часов спустя.

Во время происшествия в заливе Литуя было и третье судно. Оно стояло на якоре у входа в бухту, и было потоплено огромной волной. Никто из находившихся на борту людей не выжил, погибших предположительно двое.

Что же произошло 9 июля 1958 года? В тот вечер огромная скала обрушилась в воду с крутого обрыва, возвышающегося над северовосточным берегом бухты Гильберта. Рекорд цунами по высоте волныОбласть обрушения помечена на карте красным цветом. Удар неимоверной массы камней с очень большой высоты вызвал небывалое цунами, которое стерло с лица земли все живое, что находилось на всем протяжении берега залива Литуя вплоть до косы Ла Гаусси. После прохождения волны по обоим берегам залива не осталось не только растительности, но даже почвы, на поверхности берега была голая скальная порода. Область повреждения показана на карте желтым цветом.

Цифры вдоль берега залива обозначают высоту над уровнем моря края поврежденного участка суши и примерно соответствуют высоте прошедшей здесь волны.

источники

Наибольший ряд наблюдений над волнением в открытом океане принадлежит морякам французского военного флота и особенно лейтенанту Пари, сделавшему в течение трехлетнего плавания около 4000 наблюдений (в 1867— 1870 гг.). Подобные же наблюдения производились англичанами, американцами, русскими и немцами.

Все эти наблюдения в среднем выводе показывают, что наибольшие размеры ветровых волн в открытом океане встречаются в южном полушарии в той области Мирового океана, где сплошное водное кольцо охватывает землю, и где суша, даже и в виде островов, находится далеко, не стесняя волнения. В этой области наблюдались волны до 400 м длины и до 10—11, быть может, 12—13 м высоты, с периодами до 17—18 сек. и скоростью распространения до 14—15 м в секунду, иногда и более (до 22 м в секунду).

В 1913 г. профессор Морской академии генерал-лейтенант А. Н. Крылов 22 марта в Атлантическом океане наблюдал к NE от о. Мадейра с 8 час. утра и до 6 час. вечера зыбь, шедшую от N при мертвом штиле. Волны были длиной до 185 м, а высотой около 9 м, с периодом в 12 сек., откуда скорость распространения получается 15 м в секунду. Волнение было разведено циклоном, прошедшим по северной части океана, таким образом, волны от места своего возникновения пробежали расстояние около 1800 морских миль в 48 час. Другое наблюдение было сделано А. Н. Крыловым 27 марта 1913 г. в 30 милях на запад от м. Финистерре. Шквал налетел сразу от SW и перешел в WSW; он развел к 5 час. дня громадное волнение, длина волн была 274 м, при высоте 12—13,7 м.

Отмечавшиеся в прежнее время особенно большие высоты волн до 20—30 м преувеличены наблюдателями, что весьма легко может быть, если корабль в момент определения высоты волны не будет находиться у подошвы, а в некотором удалении от нее — на склоне волны.

Другое затруднение, встречаемое при наблюдении волнения, заключается в очень часто бывающей в океане интерференции волнения. Одно волнение еще не успокоилось, как появляется другое, идущее под углом к первому; при этом могут получаться самые разнообразные случаи интерференции, совершенно нарушающие правильность волнения.

Отсюда видно, какие бывают затруднения при наблюдении элементов волн в море. Ряды правильных волн встречаются редко, и, чтобы их не пропустить, необходимо отдать много времени наблюдениям над волнением и приобрести большой навык в них. В этом отношении первенство среди наблюдателей волн принадлежит лейтенанту французского флота Пари, который во время трехлетнего плавания наблюдал волнение в течение 205 дней и сделал за это время 4000 наблюдений. Количество наблюдений других лиц (Шотт, Скоресби, Эберккромби и др.) раз в 100— 50 меньше. Наблюдения Пари сделаны на судах (Dupleix и Minerva) прежнего времени, ходивших много медленнее современных, и потому стоячие волны, всегда образующиеся от хода корабля и сопровождающие его, нарушая тем самым характер наблюдаемого волнения около судна, были гораздо меньше тех, какие получаются при современных больших судах и значительных скоростях хода. Поэтому наблюдения Пари долго еще будут представлять особенно ценный материал.

Иногда случается, что в какой-либо части океана появляется волнение, не соответствующее ни силе, ни направлению ветра; такое волнение приходит из другого места океана, нередко за тысячи миль, где оно было возбуждено штормовым ветром. Обстоятельство, что ветер, возбудивший волнение и обладающий гораздо большей скоростью, нежели волнение, не распространяется так далеко, как волнение, обуславливается тем, что штормовые ветры принадлежат к циклоническим областям, где они дуют по спиралям к центру циклона, а волнение, возбужденное ими, свободно распространяется во все стороны, не стесняясь областью циклона.

Причина, почему в южном полушарии, где океан охватывает всю землю, встречаются наибольшие размеры волнения, зависит не только от отсутствия стеснения волнения берегами, но также и от характера ветров. Там господствуют свежие NW и W ветры, дующие почти с правильностью пассата, нередко доходящие до силы шторма, сохраняя все то же направление, потому там и волны достигают наибольшего развития, сравнительно с более узкими и стесненными северными частями океанов, где штормовые ветры принадлежат всегда к циклоническим областям и, следовательно, при передвижении циклона постоянно изменяют свое направление в том же месте, и потому они не могут усиливать волнение по первоначальному направлению.

Из всех имеющихся наблюдений вытекает, что высота волны есть самый непостоянный элемент. Она быстро возрастает с усилением ветра и так же быстро и убывает, когда ветер стихает.

Длина волн также подвержена значительным изменениям, особенно вначале возникновения волнения, когда волны бывают всего круче, по мере же увеличения продолжительности шторма длина их увеличивается; но раз достигнутая длина долго сохраняется и по успокоении ветра.

Наиболее постоянный элемент — это скорость; она мало изменяется и долго сохраняется, даже когда ветер успокоился и ветровые волны перешли в зыбь, или когда волны в своем распространении вышли из области возбудившего их ветра.

Изменение величины периода находится в зависимости от длины и скорости; с увеличением последних возрастает и он.

Все вышеизложенное относится к установившимся ветровым волнам, "кроме которых в океанах и морях встречается еще совершенно правильная форма волнения — з ы б ь. Она образуется или если ветер, поднявший волнение, заштилел, или если волнение от места своего возникновения распространилось на такую область, где ветер или очень слабый или совсем штиль, в последнем случае сразу получается совершенно не нарушенная трохоидальная поверхность волнения.

Зыбь, как и ветровые волны, бывает весьма различных размеров, но крайние наибольшие величины, до которых доходят ее элементы, бывают очень велики. Самая огромная волна зыби была наблюдена французским морским офицером Моттец недалеко к северу от экватора в Атлантическом океане около 28° з. д, она имела 824 м в длину и период 23 сек., а скорость распространения была 35,8 м в секунду, т. е. 70 морских миль в час. Зыбь нередко распространяется на громадные пространства океана и, обладая большими скоростями распространения, успевает в короткий срок (2—3 суток) пересекать океан, сохраняя свою большую длину и большой период. Запас энергии так велик, что в подобных случаях внутреннее трение не может его израсходовать, и только встреча с берегами окончательно поглощает остаток энергии.

Местами зарождения подобной громадной зыби являются главным образом пояса океанов около 40—50° северных и южных широт, где осенью, зимой и ранней весной господствуют штормовые циклоны, разводящие огромное волнение. Оттуда зыбь расходится во все стороны, и, как обычное явление, она достигает экваториальной штилевой полосы.

Атлантический океан богаче такого рода наблюдениями, и там подобная зыбь часто отмечалась в штилевой полосе. Зимой северного полушария там наблюдается сильная зыбь от NW, а летом северного полушария — от SW, т. е. зимой — зыбь от волнения, возбужденного штормовыми циклонами в области Гольфстрима, а летом — от штормов в южных широтах, где в это время зима.

Случается, что NW зыбь не только доходит до штилевой полосы, но и пересекает экватор, достигая в южном полушарии о-вов Вознесения и Святой Елены, т. е. зыбь пробегает расстояние до 4000 морских миль от берегов Соединенных Штатов. Например, в 1886 г. Бьюкэнен (химик экспедиции Challenger), плавая на Buccaneer, заметил, стоя на рейде у о. Вознесения, необыкновенную зыбь (1 марта в 10 час. вечера) с периодом в 16 сек. и скоростью 25 м в секунду, или 48,6 морских миль в час, при длине до 400 м. Она возникла в области циклона в северном Атлантическом океане около 40° с. ш. и 55° з. д. 25 февраля и, следовательно, за 100 час. пробежала до о. Вознесения расстояние в 3640 морских миль.

7 декабря 1880 г. наблюдалась огромная зыбь в области всего северного Атлантического океана, возбужденная циклоном южнее Ньюфаундлендской банки около 35° с. ш. Зыбь дошла до Ла-Манша, берегов Испании и была отмечена в море на судах, бывших к югу от о-вов Зеленого Мыса. Подобная зыбь с очень большими периодами в 15—20 сек., т. е. много большими периодов волнения, возбуждаемого местными ветрами, часто наблюдается по всему океаническому побережью Европы.

На берегах Гвинейского залива нередко наблюдается такая же громадная зыбь с периодом в 15 сек., длиной до 350 м и скоростью 45—46 м б час, или 23,5 м в секунду; она приходит из области западных ветров в южном полушарии в 2—3 суток.

Единственные имеющиеся данные, относящиеся к водным пространствам, ограниченным на небольшом сравнительно расстоянии берегами (Китайское и Японское моря, наблюдения лейт. Пари) и меньшей глубины, показывают, что указанные ограничения уже сказываются в размерах волны.

Таблица лейт. Пари, дающая средние величины, показывает, что при слабых ветрах скорость волнения больше, а при сильных ветрах — меньше. Шотт из сиоих наблюдений (их всего было 18) приходит к выводу, что ветер обладает большими скоростями, нежели волнение. Наблюдения Гассенмайра не дают никакого решающего вывода. Также не выяснена связь между скоростью ветра и высотой. Для разъяснения этих вопросов еще надо собрать и более многочисленный и более точный материал.

Подобные же явления наблюдаются в Индийском океане на Зондских островах, например, на западном берегу Суматры и в Тихом океане как на островах, так и на берегах Южной Америки.

: «Я когда прочитал про высоту волны, вызванную цунами в 1958 году, не поверил своим глазам. Перепроверил один раз, другой. Везде одно и то же. Нет, наверное, все-таки с запятой ошиблись, и все друг у друга копируют. А может, в единицах измерения?

Ну а как иначе, вот как вы думаете, может быть волна от цунами высотой в 524 метра? ПОЛОВИНА КИЛОМЕТРА!

Сейчас мы узнаем, что там было на самом деле».

Вот что пишет очевидец:

Он, должно быть, поднялся на несколько сотен футов. Я не говорю, что он просто висел в воздухе. Но он трясся и прыгал как сумасшедший. Большие куски льда падали с его поверхности в воду. Ледник находился в шести милях от меня, и я видел большие куски, которые сваливались с него как с огромного самосвала. Это продолжалось некоторое время - трудно сказать, как долго, - а потом вдруг ледник исчез из поля зрения и над этим местом поднялась большая стена воды. Волна пошла в нашу сторону, после чего я был слишком занят, чтобы сказать, что еще там происходило».

9 июля 1958 г. необычайно сильная катастрофа произошла в заливе Литуйя на юго-востоке Аляски. В этом заливе, вдающемся в сушу более чем на 11 км, геолог Д. Миллер обнаружил разницу в возрасте деревьев на склоне холмов, окружающих залив. По годовым кольцам деревьев он подсчитал, что за последние 100 лет в заливе по крайней мере четыре раза возникали волны с максимальной высотой в несколько сотен метров. К выводам Миллера отнеслись с большим недоверием. И вот 9 июля 1958 г. к северу от залива произошло сильное землетрясение на разломе Фэруэтер, вызвавшее разрушение построек, обрушение побережья, образование многочисленных трещин. А огромный оползень на склоне горы над бухтой вызвал волну рекордной высоты (524 м), которая со скоростью 160 км/ч прокатилась по узкому, похожему на фьорд заливу.

Литуйя представляет собой фьорд, расположенный на разломе Фэруэтер в северо-восточной части залива Аляска. Это Т-образная бухта длиной 14 километров и до трех километров в ширину. Максимальная глубина составляет 220 м. Узкий вход в бухту имеет глубину всего 10 м. В залив Литуйя спускаются два ледника, каждый из которых имеет длину около 19 км и ширину до 1,6 км. За предшествующее описываемым событиям столетие в Литуйе уже несколько раз наблюдались волны высотой более 50 метров: в 1854, 1899 и 1936 годах.

Землетрясение 1958 года вызвало субаэральный камнепад в устье ледника Гильберт в заливе Литуйя. В результате этого оползня более 30 миллионов кубических метров горных пород рухнули в залив и привели к образованию мегацунами. От этой катастрофы погибло 5 человек: трое на острове Хантаак и еще двоих смыло волной в заливе. В Якутате, единственном постоянном населенном пункте вблизи эпицентра, были повреждены объекты инфраструктуры: мосты, доки и нефтепроводы.

После землетрясения проводилось исследование подледного озера, расположенного к северо-западу от изгиба ледника Литуйя в самом начале залива. Оказалось, что озеро опустилось на 30 метров. Этот факт послужил основанием еще для одной гипотезы образования гигантской волны высотой более 500 метров. Вероятно, во время схода ледника большой объем воды попал в залив через ледяной тоннель под ледником. Впрочем, сток воды из озера не мог быть основной причиной возникновения мегацунами.

Огромная масса льда, камней и земли (объемом около 300 миллионов кубических метров) с ледника ринулась вниз, обнажая горные склоны. Землетрясение разрушило многочисленные постройки, в земле образовались трещины, сползло побережье. Движущаяся масса обрушилась на северную часть бухты, завалила ее, а потом еще вползла на противоположный склон горы, содрав с него лесной покров на высоту более трехсот метров. Оползень породил гигантскую волну, которая буквально вынесла бухту Литуйя в сторону океана. Волна была так велика, что перехлестнула целиком через всю отмель в устье бухты.

Все это походило на какой-то кошмар. На глазах потрясенных людей вверх поднялась огромная волна, которая поглотила подножие северной горы. После этого она прокатилась по заливу, сдирая деревья со склонов гор; обрушившись водяной горой на остров Кенотафия… перекатилась через высшую точку острова, возвышавшуюся на 50 м над уровнем моря. Вся эта масса внезапно низверглась в воды тесного залива, вызвав огромную волну, высота которой, очевидно, достигала 17-35 м. Ее энергия была столь велика, что волна яростно носилась по заливу, захлестывая склоны гор. Во внутреннем бассейне удары волны о берег, вероятно, оказались очень сильными. Склоны северных гор, обращенные к заливу, оголились: там, где раньше рос густой лес, теперь были голые скалы; такая картина наблюдалась на высоте до 600 метров.

Мистер Ховард Дж. Ульрих на своей яхте, которая называется «Эдри», вошел в акваторию залива Литуйя около восьми вечера и стал на якорь на девятиметровой глубине в маленькой бухточке на южном берегу. Ховард рассказывает, что внезапно яхта начала сильно раскачиваться. Он выбежал на палубу и увидел, как в северо-восточной части залива скалы пришли в движение из-за землетрясения и в воду начала падать огромная глыба породы. Примерно через две с половиной минуты после землетрясения он услышал оглушающий звук от разрушения скальной породы.

Перед тем как волна пришла в то место, где находилась наша яхта, мы не ощущали никакого понижения воды или иных изменений, за исключением легкой вибрации, которая передавалась по воде от тектонических процессов, которые начали действовать во время землетрясения. Как только волна подошла к нам и начала поднимать нашу яхту, якорная цепь сильно затрещала. Яхту понесло по направлению к южному берегу и затем, на обратном ходе волны, по направлению к центру залива. Вершина волны была не очень широкой, от 7 до 15 метров, и задний фронт был менее крутой, чем передний.

Когда гигантская волна пронеслась мимо нас, поверхность воды вернулась к своему нормальному уровню, однако мы могли наблюдать вокруг яхты множество турбулентных завихрений, а также беспорядочных волн шестиметровой высоты, которые перемещались от одного берега залива к другому. Эти волны не образовывали сколько-нибудь заметного движения воды от устья залива к его северо-восточной части и обратно».

Через 25-30 минут поверхность залива успокоилась. Вблизи берегов можно было видеть множество бревен, веток и вырванных с корнями деревьев. Весь этот хлам потихоньку дрейфовал в сторону центра залива Литуйя и к его устью. Фактически в ходе всего инцидента Ульрих не утратил контроль над яхтой. Когда в 11 вечера «Эдри» подошла ко входу в залив, там можно было наблюдать нормальное течение, которое обычно вызвано суточным отливом океанской воды.

Немногим более минуты от того момента, когда Уильям впервые почувствовал вибрацию, и, вероятно, перед самым концом землетрясения, он посмотрел в сторону северо-восточной части залива, которая была видна на фоне острова Сенотаф. Путешественник увидел нечто, которое он принял сначала за ледник Литуйя, который поднялся в воздух и начал двигаться навстречу наблюдателю. «Казалось, что эта масса твердая, но она прыгала и покачивалась. Перед этой глыбой в воду постоянно падали большие куски льда». Через короткое время «ледник исчез из поля зрения, и вместо него в том месте появилась большая волна и пошла в направлении косы Ла Гаусси, как раз туда, где стояла на якоре наша яхта». Кроме того, Свенсон обратил внимание на то, что волна затопила берег на очень заметной высоте.

Когда волна прошла остров Сенотаф, ее высота была около 15 метров по центру залива и плавно уменьшалась вблизи берегов. Она проходила остров приблизительно через две с половиной минуты после того, как ее можно было впервые заметить, и достигла яхты «Бэджер» еще через одиннадцать с половиной минут (примерно). Перед приходом волны Уильям, также как и Ховард Ульрих, не заметил никакого понижения уровня воды или каких-нибудь турбулентных явлений.

Пройдя косу Ла Гаусси, волна очень быстро пошла на спад. В том месте, где стояла яхта Свенсона, уровень воды начал понижаться, и судно ударилось о дно залива, оставшись на плаву недалеко от берега. Через 3-4 минуты после удара Свенсон увидел, что вода продолжает течь над косой Ла Гаусси, пронося бревна и другие обломки лесной растительности. Он не был уверен, что это не было второй волной, которая могла бы перенести яхту через косу в залив Аляска. Поэтому супруги Свенсон оставили свою яхту, перебравшись на небольшую шлюпку, с которой их подобрало рыболовецкое судно пару часов спустя.

Во время происшествия в заливе Литуйя было и третье судно. Оно стояло на якоре у входа в бухту и было потоплено огромной волной. Никто из находившихся на борту людей не выжил, погибших, предположительно, двое.

Что же произошло 9 июля 1958 года? В тот вечер огромная скала обрушилась в воду с крутого обрыва, возвышающегося над северо-восточным берегом бухты Гильберта. Область обрушения помечена на карте красным цветом. Удар неимоверной массы камней с очень большой высоты вызвал небывалое цунами, которое стерло с лица земли все живое, что находилось на всем протяжении берега залива Литуйя вплоть до косы Ла Гаусси.

После прохождения волны по обоим берегам залива не осталось не только растительности, но даже почвы, на поверхности берега была голая скальная порода. Область повреждения показана на карте желтым цветом. Цифры вдоль берега залива обозначают высоту над уровнем моря края поврежденного участка суши и примерно соответствуют высоте прошедшей здесь волны.

Я когда прочитал про высоту волны, вызванную цунами в 1958 году, не поверил своим глазам. Перепроверил один раз, другой. Везде одно и то же. Нет, наверное, все-таки с запятой ошиблись, и все друг у друга копируют. А может, в единицах измерения?
Ну, а как иначе, вот, как вы думаете, может быть волна от цунами высотой в 524 метра? ПОЛОВИНА КИЛОМЕТРА!
Сейчас мы узнаем, что там было на самом деле…

Вот, что пишет очевидец:

«После первого толчка я упал с койки и посмотрел в сторону начала залива, откуда шел шум. Горы ужасно дрожали, камни и лавины неслись вниз. И особенно поражал ледник на севере, его называют ледник Литуйя. Обычно, его не видно с того места, где я стоял на якоре. Люди качают головами, когда я говорю им, что я видел его в ту ночь. Я ничего не могу поделать, если они мне не верят. Я знаю, что ледник не виден с того места, где я стоял на якоре в бухте Анкоридж, но я также знаю и то, что видел его в ту ночь. Ледник поднялся в воздух и двинулся вперед, так, что стал виден. Он, должно быть, поднялся на несколько сотен футов. Я не говорю, что он просто висел в воздухе. Но он трясся и прыгал, как сумасшедший. Большие куски льда падали с его поверхности в воду. Ледник находился в шести милях от меня, и я видел большие куски, которые сваливались с него как с огромного самосвала. Это продолжалось некоторое время - трудно сказать, как долго, - а потом вдруг ледник исчез из поля зрения и над этим местом поднялась большая стена воды. Волна пошла в нашу сторону, после чего я был слишком занят, чтобы сказать, что еще там происходило».

9 июля 1958 г. необычайно сильная катастрофа произошла в заливе Литуйя на юго-востоке Аляски. В этом заливе, вдающемся в сушу более чем на 11 км, геолог Д. Миллер обнаружил разницу в возрасте деревьев на склоне холмов, окружающих залив. По годовым кольцам деревьев он подсчитал, что за последние 100 лет в заливе, по крайней мере, четыре раза возникали волны с максимальной высотой в несколько сотен метров. К выводам Миллера отнеслись с большим недоверием. И вот, 9 июля 1958 г. к северу от залива произошло сильное землетрясение на разломе Фэруэтер, вызвавшее разрушение построек, обрушение побережья, образование многочисленных трещин. А огромный оползень на склоне горы над бухтой вызвал волну рекордной высоты (524 м), которая со скоростью 160 км/ч прокатилась по узкому, похожему на фьорд заливу.

Землетрясение 1958 года вызвало субаэральный камнепад в устье ледника Гильберт в заливе Литуйя. В результате этого оползня более 30 миллионов кубических метров горных пород рухнули в залив и привели к образованию мегацунами. От этой катастрофы погибло 5 человек: трое на острове Хантаак и еще двоих смыло волной в заливе. В Якутате, единственном постоянном населенном пункте вблизи эпицентра, были повреждены объекты инфраструктуры: мосты, доки и нефтепроводы.

Огромная масса льда, камней и земли (объемом около 300 миллионов кубических метров) с ледника ринулась вниз, обнажая горные склоны. Землетрясение разрушило многочисленные постройки, в земле образовались трещины, сползло побережье. Движущаяся масса обрушилась на северную часть бухты, завалила ее, а потом еще вползла на противоположный склон горы, содрав с него лесной покров на высоту более трехсот метров. Оползень породил гигантскую волну, которая буквально вынесла бухту Литуйя в сторону океана. Волна была так велика, что перехлестнула целиком через всю отмель в устье бухты.

Очевидцами катастрофы оказались люди, находившиеся на борту кораблей, которые бросили якорь в заливе. От страшного толчка всех их выбросило с коек. Вскочив на ноги, они не поверили своим глазам: море вздыбилось. «Гигантские оползни, поднимавшие тучи пыли и снега на своем пути, начинали бег по склонам гор. Вскоре их внимание привлекло совершенно фантастическое зрелище: масса льда ледника Литуйя, находящегося далеко к северу и обычно скрытого от взоров пиком, который высится у входа в залив, как бы поднялась выше гор и затем величественно обрушилась в воды внутреннего залива. Все это походило на какой-то кошмар. На глазах потрясенных людей вверх поднялась огромная волна, которая поглотила подножие северной горы. После этого она прокатилась по заливу, сдирая деревья со склонов гор; обрушившись водяной горой на остров Кенотафия… перекатилась через высшую точку острова, возвышавшуюся на 50 м над уровнем моря. Вся эта масса внезапно низверглась в воды тесного залива, вызвав огромную волну, высота которой, очевидно, достигала 17-35 м. Ее энергия была столь велика, что волна яростно носилась по заливу, захлестывая склоны гор. Во внутреннем бассейне удары волны о берег, вероятно, оказались очень сильными. Склоны северных гор, обращенные к заливу, оголились: там, где раньше рос густой лес, теперь были голые скалы; такая картина наблюдалась на высоте до 600 метров.

Ульрих рассказал, что он наблюдал весь процесс развития волны, которая достигла их яхты за очень короткое время - что-то около двух с половиной или трех минут с тех пор, как ее впервые можно было заметить. «Поскольку нам не хотелось потерять якорь, мы полностью вытравили якорную цепь (примерно 72 метра) и запустили двигатель. На полпути между северо-восточным краем залива Литуйя и островом Сенотаф можно было видеть стену воды тридцатиметровой высоты, которая простиралась от одного берега до другого. Когда волна подошла к северной части острова, она разделилась на две части, но, пройдя южную часть острова, волна снова стала единым целым. Она была гладкой, только сверху был небольшой гребешок. Когда эта водяная гора подошла к нашей яхте, ее фронт был достаточно крутой и высота его была от 15 до 20 метров. Перед тем как волна пришла в то место, где находилась наша яхта, мы не ощущали никакого понижения воды или иных изменений, за исключением легкой вибрации, которая передавалась по воде от тектонических процессов, которые начали действовать во время землетрясения. Как только волна подошла к нам и начала поднимать нашу яхту, якорная цепь сильно затрещала. Яхту понесло по направлению к южному берегу и затем, на обратном ходе волны, по направлению к центру залива. Вершина волны была не очень широкой, от 7 до 15 метров, и задний фронт был менее крутой, чем передний.

Когда гигантская волна пронеслась мимо нас, поверхность воды вернулась к своему нормальному уровню, однако мы могли наблюдать вокруг яхты множество турбулентных завихрений, а также беспорядочных волн шестиметровой высоты, которые перемещались от одного берега залива к другому. Эти волны не образовывали сколько-нибудь заметного движения воды от устья залива к его северо-восточной части и обратно».

Другие очевидцы катастрофы, супружеская чета Свенсон на яхте под названием «Бэджер», вошли в залив Литуйя около девяти вечера. Сначала их судно подошло к острову Сенотаф, а затем вернулось в бухту Анкоридж на северном берегу залива, недалеко от его устья (см. карту). Свенсоны стали на якорь на глубине около семи метров и отправились спать. Сон Уильяма Свенсона был прерван из-за сильной вибрации корпуса яхты. Он побежал в рубку управления и стал хронометрировать происходящее. Немногим более минуты от того момента, когда Уильям впервые почувствовал вибрацию, и, вероятно, перед самым концом землетрясения, он посмотрел в сторону северо-восточной части залива, которая была видна на фоне острова Сенотаф. Путешественник увидел нечто, которое он принял сначала за ледник Литуйя, который поднялся в воздух и начал двигаться навстречу наблюдателю. «Казалось, что эта масса твердая, но она прыгала и покачивалась. Перед этой глыбой в воду постоянно падали большие куски льда». Через короткое время «ледник исчез из поля зрения, и вместо него в том месте появилась большая волна и пошла в направлении косы Ла Гаусси, как раз туда, где стояла на якоре наша яхта». Кроме того, Свенсон обратил внимание на то, что волна затопила берег на очень заметной высоте.

В том месте, где стояла яхта Свенсона, уровень воды начал понижаться, и судно ударилось о дно залива, оставшись на плаву недалеко от берега. Через 3-4 минуты после удара Свенсон увидел, что вода продолжает течь над косой Ла Гаусси, пронося бревна и другие обломки лесной растительности. Он не был уверен, что это не было второй волной, которая могла бы перенести яхту через косу в залив Аляска. Поэтому супруги Свенсон оставили свою яхту, перебравшись на небольшую шлюпку, с которой их подобрало рыболовецкое судно пару часов спустя.

Что же произошло 9 июля 1958 года? В тот вечер, огромная скала обрушилась в воду с крутого обрыва, возвышающегося над северо-восточным берегом бухты Гильберта. Область обрушения помечена на карте красным цветом. Удар неимоверной массы камней с очень большой высоты вызвал небывалое цунами, которое стерло с лица земли все живое, что находилось на всем протяжении берега залива Литуйя вплоть до косы Ла Гаусси. После прохождения волны по обоим берегам залива не осталось не только растительности, но даже почвы, на поверхности берега была голая скальная порода. Область повреждения показана на карте желтым цветом.

Волны, которые мы привыкли видеть на поверхности моря, образуются главным образом под действием ветра. Однако волны могут возникать и по другим причинам, тогда они называются;

Приливные, образующиеся под действием приливообразующих сил Луны и Солнца;

Барические, возникающие при резких изменениях атмосферного давления;

Сейсмические (цунами), образующиеся в результате землетрясения или извержения вулканов;

Корабельные, возникающие при движении судна.

Ветровые волны являются преобладающими на поверхности морей и океанов. Волны приливные, сейсмические, барические и корабельные существенного влияния на плавание судов в открытом океане не оказывают, поэтому на их описании мы останавливаться не будем. Ветровое волнение - один из основных гидрометеорологических факторов, определяющих безопасность и экономическую эффективность мореплавания, так как волна, набегая на судно, обрушивается на него, раскачивает, бьет в борт, заливает палубы и надстройки, уменьшает скорость хода. Качка создает опасные крены, затрудняет определение места судна и сильно изнуряет команду. Кроме потери скорости, волнение вызывает рыскание и уклонение судна с заданного курса, и для удержания его требуется постоянная перекладка руля.

Ветровым волнением называется процесс формирования, развития и распространения вызванных ветром волн на поверхности моря. Ветровому волнению присущи две основные черты. Первая черта - нерегулярность: неупорядоченность размеров и форм волн. Одна волна не повторяет другую, за большой может следовать малая, а может и еще большая; каждая отдельная волна непрерывно меняет свою форму. Гребни волн перемещаются не только в направлении ветра, но и в других направлениях. Такая сложная структура возмущенной поверхности моря объясняется вихревым, турбулентным характером ветра, образующего волны. Вторая черта волнения заключается в быстрой изменчивости его элементов во времени и пространстве и связана также с ветром. Однако размеры волн зависят не только от скорости ветра, существенное значение имеет продолжительность его действия, площадь и конфигурация водной поверхности. С точки зрения практики нет необходимости знать элементы каждой отдельно взятой волны или каждого волнового колебания. Поэтому изучение волнения сводится в конечном итоге к выявлению статистических закономерностей, которые численно выражаются зависимостями между элементами волн и определяющими их факторами.

3.1.1. Элементы волн

Каждая волна характеризуется определенными элементами,

Общими элементами для волн являются (рис. 25):

Вершина - наивысшая точка гребня волны;

Подошва - наинизшая точка ложбины волны;

Высота (h) - превышение вершины волны;

Длина (Л)-горизонтальное расстояние между вершинами двух смежных гребней на волновом профиле, проведенном в генеральном направлении распространения волн;

Период (т) - интервал времени между прохождением двух смежных вершин волн через фиксированную вертикаль; другими словами, это промежуток времени, в течение которого волна проходит расстояние, равное своей длине;

Крутизна (е) - отношение высоты данной волны к ее длине. Крутизна волны в различных точках волнового профиля различна. Средняя крутизна волны определяется отношением:

Рис. 25. Основные элементы волн.

Для практики важное значение имеет наибольший уклон, который приближенно равен отношению высоты волны h к ее полудлине λ/2

- скорость волны с - скорость перемещения гребня волны в направлении ее распространения, определяемая за короткий интервал времени порядка периода волны;

Фронт волны - линия на плане взволнованной поверхности, проходящая по вершинам гребня данной волны, которые определяются по множеству волновых профилей, проведенных параллельно генеральному направлению распространения волн.

Для мореплавания наибольшее значение имеют такие элементы волн, как высота, период, длина, крутизна и генеральное направление перемещения волн. Все они зависят от параметров ветрового потока (скорости и направления ветра), его протяженности (разгона) над морем и продолжительности его действия.

В зависимости от условий образования и распространения ветровые волны можно подразделить на четыре типа.

Ветровые - система волн, находящаяся в момент наблюдения под воздействием ветра, которым она вызвана. Направления распространения ветровых волн и ветра на глубокой воде обычно совпадают или же различаются не более чем на четыре румба (45°).

Ветровые волны характерны тем, что подветренный склон их круче, чем наветренный, поэтому верхушки гребней обычно заваливаются, образуя пену, или даже срываются сильным ветром. При выходе волн на мелководье и подходе их к берегу направления распространения волн и ветра могут различаться более чем на 45°.

Зыбь - вызванные ветром волны, распространяющиеся в области волнообразования после ослабления ветра и/или изменения его направления, или вызванные ветром волны, пришедшие из области волнообразования в другую область, где дует ветер с другой скоростью и/или другим направлением. Частный случай зыби, распространяющейся при отсутствии ветра носит название мертвой зыби.

Смешанные - волнение, образующееся в результате взаимодействия ветровых волн и зыби.

Трансформация ветровых волн - изменение структуры ветровых волн при изменении глубины. В этом случае форма волн искажается, они становятся круче и короче и при небольшой глубине, не превышающей высоты волны, гребни последних опрокидываются, и волны разрушаются.

По своему внешнему виду ветровые волны характеризуются разными формами.

Рябь - начальная форма развития ветрового волнения, возникающая под действием слабого ветра; гребни волн при ряби напоминают чешую.

Трехмерное волнение - совокупность волн, средняя длина гребня которых в несколько раз превышает среднюю длину волны.

Регулярное волнение - волнение, в котором форма и элементы всех волн одинаковы.

Толчея - беспорядочное волнение, возникающее вследствие взаимодействия волн, бегущих в разных направлениях.

Волны, разбивающиеся над банками, рифами или камнями, носят название бурунов. Волны, обрушивающиеся в прибрежной зоне, называются прибоем. У крутых берегов и у портовых сооружений прибой имеет форму взброса.

Волны на поверхности моря подразделяются на свободные, когда сила, вызвавшая их, прекращает действовать и волны свободно перемещаются, и вынужденные, когда действие силы, вызвавшей образование волн, не прекращается.

По изменчивости элементов волн во времени их разделяют на установившиеся, т. е, ветровое волнение, в котором статистические характеристики волн не изменяются во времени, и развивающиеся или затухающие - изменяющие свои элементы во времени.

По форме волны делятся на двухмерные - совокупность волн, средняя длина гребня которых во много раз больше средней длины волн, трехмерные - совокупность волн, средняя длина гребня которых в несколько раз превышает длину волн, и уединенные, имеющие только куполообразный гребень без подошвы.

В зависимости от отношения длины волны к глубине моря волны подразделяются на короткие, длина которых значительно меньше глубины моря, и длинные, длина которых больше глубины моря.

По характеру перемещения формы волны они бывают поступательные, у которых наблюдается видимое перемещение формы волны, и стоячие - не имеющие перемещения. По тому, как располагаются волны, их делят на поверхностные и внутренние. Внутренние волны образуются на той или иной глубине на поверхности раздела между слоями воды разной плотности.

3.1.2. Методы расчета элементов волн

При изучении морского волнения используются некоторые теоретические положения, объясняющие те или иные стороны этого явления. Общие законы строения волн и характера движения их отдельных частиц рассматриваются трохоидальной теорией волн. Согласно этой теории, отдельные частицы воды в поверхностных волнах движутся по замкнутым эллипсоидным орбитам, совершая полный оборот за время, равное периоду волны т.

Вращательное движение последовательно расположенных частиц воды, сдвинутых на фазовый угол в начальный момент движения, создает видимость поступательного движения: отдельные частицы движутся по замкнутым орбитам, в то время как профиль волны перемещается поступательно в направлении ветра. Трохоидальная теория волн позволила математически обосновать строение отдельных волн и связать между собой их элементы. Были получены формулы, позволяющие рассчитать отдельные элементы волн

где g -ускорение свободного падения, Длина волны К скорость ее распространения С и период t связаны между собой зависимостью К=Сх.

Следует отметить, что трохоидальная теория волн справедлива только для правильных двухмерных волн, которые наблюдаются в случае свободных ветровых волн - зыби. При трехмерном ветровом волнении орбитальные пути частиц не являются замкнутыми круговыми орбитами, так как под воздействием ветра возникает горизонтальный перенос вод на поверхности моря в направлении распространения волны.

Трохоидальная теория морских волн не вскрывает процесса их развития и затухания, а также механизма передачи энергии от ветра к волне. Между тем, решение именно этих вопросов необходимо с целью получения надежных зависимостей для расчета элементов ветровых волн.

Поэтому развитие теории морских волн пошло по пути разработки теоретических и эмпирических связей между ветром и волнением с учетом разнообразия реальных морских ветровых волн и нестационарности явления, т. е. с учетом их развития и затухания.

В общем виде формулы для расчета элементов ветровых волн могут быть выражены в виде функции от нескольких переменных

H, t, Л,C=f(W , D t, H),

Где W - скорость ветра; D - разгон , t - продолжительность действия ветра; Н - глубина моря.

Для мелководных районов морей для расчета высоты и длины волн можно использовать зависимости

Коэффициенты а и z переменны и зависят от глубины моря

А = 0,0151H 0,342 ; z = 0,104H 0,573 .

Для открытых районов морей элементы волн, обеспеченность высот которых составляет 5%, и средние значения длины волн рассчитываются по зависимостям:

H = 0,45 W 0,56 D 0,54 A,

Л = 0,3lW 0,66 D 0,64 A.

Коэффициент А вычисляется по формуле

Для открытых районов океана элементы волн рассчитываются по следующим формулам:

где е - крутизна волны при малых разгонах, D ПР - предельный разгон, км. Максимальную высоту штормовых волн можно рассчитать по формуле

где hmax - максимальная высота волн, м, D - длина разгона, мили.

В Государственном океанографическом институте на основании спектральной статистической теории волнения были получены графические связи между элементами волн и скоростью ветра, продолжительностью его действия и длиной разгона. Эти зависимости следует считать наиболее надежными, дающими приемлемые результаты, на основе которых в Гидрометцентре СССР (В. С. Красюк) были построены номограммы для расчета высоты волн. Номограмма (рис. 26) разделена на четыре квадранта (I-IV) и состоит из серии графиков, расположенных в определенной последовательности.

В квадранте I (отсчет ведется из нижнего правого угла) номограммы дана градусная сетка, каждое деление которой (по горизонтали) соответствует 1° меридиана на данной широте (от 70 до 20° с. ш.) для карт масштаба 1:15 000000 полярной стереографической проекции. Градусная сетка необходима для перевода расстояния между изобарами п и радиуса кривизны изобар R, измеренных на картах другого масштаба, в масштаб 1:15 000000. В этом случае мы определяем расстояние между изобарами п и радиус кривизны изобар R в градусах меридиана на данной широте. Радиус кривизны изобар R - радиус Окружности, с которой участок изобары, проходящей через точку, для которой ведется расчет, или вблизи нее имеет наибольшее соприкосновение. Определяется он с помощью измерителя путем подбора таким образом, чтобы дуга, проведенная из найденного центра, совпадала с данным участком изобары. Затем на градусной сетке откладываем измеренные величины на данной широте, выраженные в градусах меридиана, и раствором циркуля определяем радиус кривизны изобар и расстояние между изобарами, соответствующее масштабу 1:15000 000.

В квадранте II номограммы приведены кривые, выражающие зависимость скорости ветра от барического градиента и географической широты места (каждая кривая соответствует определенной широте- от 70 до 20° с. ш.). Для перехода от рассчитанного градиентного ветра к ветру, дующему вблизи поверхности моря (на высоте 10 м), была выведена поправка, учитывающая стратификацию приводного слоя атмосферы. При расчетах для холодной части года (устойчивая стратификация t w 2°С)-коэффициент 0,6.

Рис. 26. Номограмма для расчета элементов волн и скорости ветра по картам приземного поля давления, где изобары проведены с интервалом 5 мбар (а) и 8 мбар (б). 1 - зима, 2 - лето.

В квадранте III производится учет влияния кривизны изобар на скорость геострофического ветра. Кривые, соответствующие различным значениям радиуса кривизны (1, 2, 5 и т. д.), даны сплошными (зима) и штриховыми (лето) линиями. Знак оо означает, что изобары прямолинейны. Обычно при радиусе кривизны, превышающей 15°, учета кривизны при расчетах не требуется. По оси абсцисс, разделяющей кйадранты III и IV, определяется скорость ветра W для данной точки.

В квадранте IV расположены кривые, позволяющие по скорости ветра, разгону или продолжительности действия ветра определять высоту так называемых значительных волн (h 3H), имеющих обеспеченность 12,5%.

Если имеется возможность при определении высоты волн использовать не только данные о скорости ветра, но и о разгоне и продолжительности действия ветра, расчет выполняется по разгону и продолжительности действия ветра (в часах). Для этого из квадранта III номограммы опускаем перпендикуляр не до кривой разгона, а до кривой продолжительности действия ветра (6 или 12 ч). Из полученных результатов (по разгону и продолжительности) берется меньшее значение высоты волны.

Расчет с помощью предлагаемой номограммы можно производить лишь для районов «глубокого моря», т. е. для районов, где глубина моря не меньше половины длины волны. При разгоне, превышающем 500 км, или продолжительности действия ветра больше 12 ч используется зависимость высот волн от ветра, соответствующая океанским условиям (утолщенная кривая в квадранте IV).

Таким образом, для определения высоты волн в данной точке необходимо выполнить следующие операции:

А) найти радиус кривизны изобары R, проходящий через данную точку или вблизи нее (с помощью циркуля путем подбора). Радиус кривизны изобар определяется только в случае циклонической кривизны (в циклонах и ложбинах) и выражается в градусах меридиана;

Б) определить разность давления п путем измерения расстояния между соседними изобарами в районе выбранной точки;

В) по найденным значениям R и п в зависимости от времени года находим скорость ветра W;

Г) зная скорость ветра W и разгон D или продолжительность действия ветра (6 или 12 ч), находим высоту значительных волн (h 3H).

Разгон находится следующим образом. От каждой точки, для которой ведется расчет высоты волн, в направлении против ветра проводится линия тока до тех пор, пока ее направление не изменится по отношению к начальному на угол 45° или не достигнет берега, или кромки льда. Приблизительно это и будет разгон или путь ветра, на протяжении которого должны формироваться (волны, приходящие в данную точку.

Продолжительность действия ветра определяется как время, в течение которого направление ветра неизменно или отклоняется от первоначального не более чем на ±22,5°.

По номограмме на рис. 26 а можно определить высоту волны по карте приземного поля давления, на которой изобары проведены через 5 мбар. Если изобары проведены через 8 мбар, то следует использовать номограмму, приведенную на рис. 26 б.

Период и длину волны можно рассчитать по данным о скорости ветра и высоте волны. Приближенный расчет периода волн может быть произведен по графику (рис. 27), на котором представлена зависимость между периодами и высотой ветровых волн при различных скоростях ветра (W). Длина волн определяется по ее периоду и глубине моря в данной точке по графику (рис. 28).