Поведение ветровых волн у побережья

При подходе к побережью ветровые волны подвергаются деформации и преломлению вследствие уменьшения глубины и увеличения трения о дно. Их элементы изменяются, а непосредственно у берега или в некотором удалении от него волны разрушаются. Поведение волн у побережья зависит от береговой черты и характера изменения рельефа дна.

Если берег отвесный и углублённый, причём глубина моря у берега больше полудлины волны, волна при подходе к нему практически не изменяет своих элементов. Достигая берега, она отражается. Отражённая волна интерферирует (объединяется) с набегающими волнами, в результате чего образуется система стоячих волн: при этом наблюдается то более или менее резкий подъём воды – всплеск, то понижение уровня ниже среднего положения.

Так как в рассматриваемом случае происходит лишь частичное разрушение волны и изменяется направление её движения, сила удара (давление) оказывается относительно небольшой. Наибольшее давление отмечается примерно на уровне подошвы волны.

Сила удара (давление) оказывается значительно большей, когда волны при набегании на берег полностью разрушаются. Это наблюдается у приглубых, но изрезанных берегов, особенно при наличии отдельных скал, выступающих в море. Набегая на изрезанный берег, волна не отражается, а обрушивается на него всей массой, отдавая всю свою энергию и разрушаясь.

При этом сила удара волны оказывается настолько большой, что вызывает разрушение берега и береговых сооружений. По результатам измерений у берегов океана она достигает около 38 т/м², а во внутренних морях – около 15 т/м².

Более слабому воздействию подвергается пологий берег, так как подходящие волны обычно разрушаются раньше, чем достигнут береговой линии. Однако сами волны подвергаются значительным изменениям при подходе именно к пологому берегу.

Как бы беспорядочно ни было волнение вдали от берегов, при выходе на мелководье оно становится более упорядоченным. Волны распространяются по мелководью более или менее правильными параллельными грядами. Независимо от положения фронта волны, с приближением к берегу в открытом море фронт волны стремится занять положение, параллельное береговой черте.

Движение вод Мирового океана: нагонные и сгонные волны

Под действием устойчивых ветров наблюдаются явления нагонов и сгонов вод. Нагон обычно образуется тогда, когда ветер дует к берегу. Сгон развивается при устойчивом и достаточно сильном ветре с берега. В этом случае с глубины нескольких десятков метров, а иногда 200-300 м, поднимаются более холодные воды, богатые питательными элементами. Это так называемый апвеллинг.

Вода поднимается очень медленно, 1-3 м в сутки. Подъём обычно происходит в узкой прибрежной зоне, но его влияние распространяется на обширные прилегающие акватории. Апвеллинг развивается под воздействием сгоняющего ветра и отклоняющего влияния суточного вращения Земли на движущуюся водную массу.

В Северном полушарии это отклонение вправо, если смотреть по направлению течения, в Южном – влево. В результате у одного края течения накапливаются излишки воды с последующим погружением, у противоположного – образуется недостаток.

Если течение в Северном полушарии движется так, что берег находится справа, то у берега происходит накопление, динамический нагон вод. Если же берег слева от течения, поверхностная вода уходит в открытый океан, а у берега создаётся недостаток воды и развивается компенсационный подъём вод с глубины.

Глубинные воды, богатые биогенными веществами, выходя к поверхности в освещённую, эвфотическую зону, дают возможность увеличить продуктивность водной массы, так как при этом возрастает количество первичной продукции. Фитопланктон в процессе жизнедеятельности переводит неорганические соединения в органические – первичную продукцию, которая служит началом дальнейшего развития биоты, первым звеном пищевых цепей. Кроме того, фитопланктон производит кислород, обеспечивающий жизнь не только в океане, но и на всей Земле. Поэтому образно океан можно назвать «лёгкими планеты» – он передаёт в атмосферу гораздо больше кислорода, чем леса всей суши.

Одиночные волны

Движение вод Мирового океана – это и одиночные волны, образующиеся во всей массе воды. Они формируются в результате изменения давления, действия приливных сил и землетрясений. Их разделяют на:

§ барические;

§ цунами;

§ приливные.

Барические волны появляются, когда над поверхностью моря проходят циклоны с очень низким давлением в центре. На поверхности возникают выпуклости высотой до 1 м. Они называются циклоническими барическими волнами.

Иногда в океане наблюдаются одиночные гигантские волны, природа которых пока неизвестна. Гигантские волны отмечались у южных берегов Африки, они стали причиной катастроф нескольких судов. Волны-убийцы, или блуждающие волны – одиночные волны высотой более 20 м.

Цунами

При землетрясениях, подводных извержениях вулканов, схождении грандиозного подводного оползня возникают сейсмические волны – цунами. Установлено, что цунами возникают при силе подземного толчка больше 6 баллов и расположении центра на глубине до 40 км.

При подводных землетрясениях образуется три вида волн:

§ собственно, цунами – длинные волны,

§ сейсмические волны в земной коре,

§ акустические волны в воде.

Наибольшую скорость имеют, естественно, сейсмические волны. По ним и судят о приближении цунами. Акустические волны распространяются со скоростью, близкой к звуковой, и воспринимаются на кораблях как удары, часто приписываемые столкновению с мелью (в таких случаях «мели» часто наносились на карты, но впоследствии не подтверждались промерами).

В открытом океане цунами незаметны, они имеют длину в 200-300 км (до 1000 км) и высоту 1-2 м. Распространяются цунами со скоростью 400-800 км/ч. При подходе к берегу высота волны резко увеличивается. Максимальная зафиксированная высота цунами была равна 85 м. Перед приходом цунами вода отступает от берега на сотни метров, иногда на несколько километров. Чем дальше отступает вода от берега, тем большей высоты волна придёт на берег.