Файл: Абузяров З.К. Морские гидрологические информации и прогнозы учеб. для гидрометеорол. техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.06.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 0
Рис. 29. Карта поля волнения, рассчитаннія і/і 15 часов 17 января 1965 г.
изолинии рассчитанных высот волн, 2 — направление распространения рассчитанных волн, 3 — высота и направление наблюденных волн.
наблюдении за ветром и волнами в точке, в других случаях в каче стве аргументов, определяющих развитие волн в точке, берутся поля ветра или непосредственно поля атмосферного давления, пред ставляемые аналитически путем разложения в ряды по ортогональ ным функциям. Так, 3. К. Абузяров в Гидрометцентре разработал физико-статистический метод прогноза полей волнения по полям атмосферного давления.
Рис. 30. Эмпирическая связь между высотой, периодом волн и ско ростью ветра (по данным визуальных наблюдений кораблей погоды в Северной Атлантике).
Для 130 точек, равномерно расположенных в Северной Атлан тике, по способу наименьших квадратов с помощью ЭВМ были по строены прогностические зависимости вида:
(hx) |
t = fi [ (Aij) и |
(34) |
( h y ) |
t = h [ ( A i } ) u ( 5 « ) і - д * ] , |
где (hx)t и (hy)t — проекция высот волн, взятых с учетом направ ления, на момент прогноза; — коэффициенты разложения по лей атмосферного давления до третьего порядка включительно на момент прогноза; (B ijh -A f—-коэффициенты разложения поля вол нения до третьего порядка включительно, взятые за 6 часов до про гноза (Аг1= 6 ч ).
126
Для составления прогноза поля волнения по методу Абузярова на определенные моменты времени (например, 6 часов) необходимо иметь фактическую карту волнения и прогнозы полей атмосфер ного давления через 6 часов. На рис. 31 показаны фактические и вычисленные значения высот волн по данным корабля по годы А.
В оперативной практике необходимость снимать данные о дав
лении с прогностических карт отпадает, так как |
прогнозы |
атмо |
||||||||||||
сферного давления вычисляются на |
ЭВМ |
и запоминаются в ее |
||||||||||||
памяти. |
|
|
|
при счете |
|
|
|
|
|
|
|
|||
В |
результате |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
прогноза |
волнения |
данные |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
о давлении непосредственно |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
вызываются из памяти ЭВМ . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Это делает метод оператив |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ным и удобным в практиче |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ской работе. |
|
|
работе |
|
|
|
|
|
|
|
||||
В |
оперативной |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
для |
корректировки |
числен |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ных прогнозов волнения не |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
обходимо |
дополнять |
гидро |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
метеорологические карты не |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
достающими данными о ве |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
тре и волнении. В Гидромет |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
центре для расчета скорости |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ветра, и высоты волн исполь |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
зуется |
простая |
и удобная |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
номограмма, |
предложенная |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В. С. Краскжом (см. |
прило |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
жение 5). В ее основу поло |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
жена |
|
зависимость |
между |
|
|
|
|
|
|
|
||||
средней |
высотой |
визуально |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
наблюдаемых волн и сред |
Январь |
|
|
Февраль |
|
|
||||||||
ней скоростью ветра, |
разра |
|
|
|
1) |
|
|
(2) |
||||||
ботанная К- М . Сиротовым. |
31. |
Вычисленные ( |
|
и фактические |
|
|||||||||
Эта номограмма применима Рис. |
|
|
||||||||||||
только для расчетов |
волн |
в |
высоты волн |
(корабль погоды |
А ). |
|
||||||||
штормовых районах. |
|
ведется |
в |
следующей |
|
последователь |
||||||||
Расчет |
по |
номограмме |
|
|||||||||||
ности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
В намеченной точке определяется радиус кривизны (для цик |
|||||||||||||
лона) |
как расстояние от точки прогноза до центра циклона. |
Он вы |
ражается в градусах меридиана.
2. Измерителем определяют расстояние между изобарами, про веденными через 5 мб, между которыми находится прогнозируемая точка.
3. Полученное расстояние между изобарами откладывают от оси ординат на горизонтальную линию номограммы I, соответст вующую широте точки.
127
4. Затем переходят в верхнюю правую часть номограммы II до пересечения с кривой, соответствующей широте точки. Затем из по лученной точки параллельно оси абсцисс перемещают измеритель в левую верхнюю часть номограммы III до пересечения с кривой, соответствующей полученному радиусу кривизны.
5. Из этой точки опускаются вниз до оси абсцисс, на которой определяют значение скорости ветра. Продолжая движение вниз до пересечения с кривой /г, от точки пересечения перемещаются вправо до пересечения с осью ординат, с которой снимают искомую высоту волны.
Расчет зыби производится с помощью табл. 21 и 22. Возмож ность прихода зыби из области шторма в точку, лежащую за пре делами шторма, определяется по табл. 21. Зная высоту волн в об ласти шторма, направление их распространения и промежуток вре-
Табліща 21
Расстояние D (мили), на которое распространяется зыбь за время t и высота зыби /г (м) в конце этого расстояния
Начальная |
|
е |
высота воли |
|
|
зыби, м |
D |
h |
I |
У |
|
і |
часы |
|
2-1 |
|
30 |
|
|
|
18 |
|
|
|||
D |
|
Л |
D |
ІІ |
D |
к |
D |
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
ПО |
8.0 |
220 |
6,4 |
350 |
5,2 |
475 |
4 ,4 |
600 |
4,0 |
9 |
100 |
7 .2 |
200 |
5,8 |
310 |
4,9 |
430 |
4.1 |
560 |
3 ,4 |
8 |
90 |
6 .4 |
180 |
5,2 |
275 |
4,6 |
380 |
3,8 |
495 |
3 .3 |
7 |
80 |
5.6 |
160 |
4.6 |
240 |
4,2 |
335 |
3,5 |
420 |
3 .2 |
6 |
65 |
4.8 |
135 |
4,1 |
205 |
3,7 |
290 |
3.2 |
370 |
2.8 |
5 |
50 |
4 .0 |
ПО |
3.5 |
170 |
3,1 |
240 |
2,9 |
300 |
2,5 |
4 |
40 |
3.2 |
90 |
2,8 |
140 |
2.6 |
190 |
2,3 |
240 |
1,9 |
3 |
30 |
2,3 |
70 |
2,0 |
ПО |
1.7 |
150 |
1.5 |
180 |
1,3 |
2 |
20 |
1,5 |
50 |
1.3 |
75 |
0.8 |
100 |
0,7 |
— |
— |
|
|
Таблица 22
Наиболее вероятные значения высот затухающих волн (м) в точке через различные промежутки времени
Начальная |
|
t |
часы |
|
|
высота волн, |
6 |
12 |
18 |
24 |
30 |
м |
|||||
10 |
8,3 |
6,8 |
5,9 |
5,2 |
4,6 |
9 |
7,5 |
6,2 |
5,5 |
4,7 |
3,9 |
8 |
6,7 |
5,6 |
5,1 |
4,3 |
3,6 |
7 |
5,9 |
5,1 |
4 ,4 |
3,7 |
3,0 |
6 |
5,1 |
4,4 |
4,0 |
3,2 |
2,8 |
5 |
4,3 |
3,6 |
3.2 |
2,8 |
2,4 |
4 |
3,3 |
2,9 |
2,6 |
2,4 |
2,2 |
3 |
2,4 |
2,2 |
2,1 |
2,0 |
1,9 |
2 |
1,7 |
1.6 |
1,5 |
1,4 |
1,3 |
128
мени, на которой дается прогноз, находят расстояние, которое прой дут волны зыби, и высоту их в конце этого расстояния. Зная путь, проходимый зыбью, судят о возможности ее прихода в точку про гноза.
Если в районе, для которого дается прогноз, ожидается ослаб ление ветра и затухание штормовых волн, то их высота определя ется по табл. 22. Эта таблица составлена для наиболее вероятных условий, характеризуемых некоторой средней величиной ослабле ния ветра со временем.
іО . №. Крылов, Г. В.-Ржеплииский и др. разработали новый эм пирический метод расчета элементов волн на основе статистиче ского анализа большого числа волиографных записей. Основные за висимости этого метода имеют следующий вид:
для глубокого моря
|
|
|
|
|
|
- ^ ^ = 0 ,0 0 4 2 |
^ - ^ - j |
Ь или Лл.= 0 ,00091 ■х,/з\/</з, |
|
(35) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
- ^ - = 0 ,0 0 1 3 |
|
|
Л’ |
пли |
/7/= 0 ,0034 / Лзі/ 0/,2) |
|
(36) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
gTx |
=0,70 |
|
|
|
|
gTt |
=0,34д |
UL) . |
|
(37) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
6 |
V |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I/ |
|
|
|
|||
|
|
для мелкого моря |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(38) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
V 2 |
=18,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
hx |
|
|
|
|
g |
f |
|
g h |
v u |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
l/'2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
(39) |
|||||
где |
|
|
— средняя |
высота |
волны |
при заданном разгоне и скорости |
||||||||||||||||||
ветра; |
ht |
— средняя высота |
волны при заданной |
|
продолжительно |
|||||||||||||||||||
сти действия ветра и скорости ветра, |
Тх |
— средний |
период при за |
|||||||||||||||||||||
данном разгоне и скорости |
ветра, |
Tt |
— средний период при задан |
|||||||||||||||||||||
ной продолжительности |
ветра |
и скорости ветра, |
|
х |
— разгон в км, |
|||||||||||||||||||
t |
— продолжительность действия ветра в часах, |
V |
— скорость ветра |
|||||||||||||||||||||
в м/с, Я — глубина моря в м, |
g |
— ускорение силы |
тяжести, |
Іі |
||||||||||||||||||||
|
н —■ |
|||||||||||||||||||||||
средняя высота волны на мелководье. |
|
|
|
построенная по этим |
||||||||||||||||||||
|
|
В приложении 6 приведена |
номограмма, |
|||||||||||||||||||||
зависимостям. Зависимость |
для |
|
глубокого |
моря |
на этой |
номо |
||||||||||||||||||
грамме представлена верхней |
кривой. |
Кривые |
|
зависимости для |
||||||||||||||||||||
мелкого моря лежат ниже нее. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Пример. |
По приложению 6 |
определить |
элементы |
|
волн |
в прогнозируемой |
||||||||||||||||
|
|
|
Р |
в |
|
|
|
|||||||||||||||||
точке |
|
|
|
глубоком море. Заданы: скорость |
ветра |
Ѵ=15 |
м/с, |
разгон |
.*=300 км |
|||||||||||||||
|
|
|
(х/Ѵ-) |
|||||||||||||||||||||
и продолжительностьti/V = 2 |
действия ветра ^, = 6 ч и ^ = 1 5 |
ч. |
|
|
• 103= 1333 |
и |
отноше |
|||||||||||||||||
|
|
Вычисляем прежде всего |
безразмерный |
разгон |
|
|
|
|||||||||||||||||
ния |
|
|
0,4 |
и г* /V = |
1,0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 Зак. № из |
129 |
По номограмме находим, что величина t\/V расположена левее значения (х/Ѵ2) • ІО3, а величина h lV — правее. Следовательно, в первом случае волнение развивающееся, а во втором установившееся.
По значеншо-уг-=0,4 с верхней кривой снимаем значение относительной
высоты волны /гі/Ѵ2 = 0,0069, откуда /іі = 1,55 м. Затем по значению (х/Ѵ2) • 103=
= 1333 с графика ІІможно снять относительную высоту волн. В случае установив- |
||||||||||
2 |
■— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ѵ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шегося волнения-гг-=0,0099, откуда Л2= 2,2 м. |
|
|
длину волны, |
следует, |
поль- |
|||||
Чтобы определить средний |
период н среднюю |
|||||||||
|
Аі |
|
ІІ2 |
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
, по номограмме |
приложения о |
||||||
зуясь величинами относительных в ы с о т и |
|
|
||||||||
найти соответствующие значения Гі/V=0,3S |
и |
Т2ІѴ=0ЛЗ, |
откуда |
Т\=5,7 |
с, |
То= |
||||
|
|
|
|
L |
|
|||||
=7,2 с. Аналогично /-i/V2=0,23, |
Ь2ІѴ2 —0,35, |
следовательно |
~Ц=А7 |
м и |
|
2= |
79 м. |
|||
При расчетах и прогнозах волн |
зыби |
различают два случая. |
В первом случае рассматриваются волны зыби при ослаблении ско рости ветра во времени в точке прогноза. Во втором случае рас сматриваются волны зыби, возникшие в результате ослабления скорости ветра по пространству; в этом случае параметры волн зыби рассчитываются с учетом их уменьшения от границы области шторма до точки прогноза. Если в точке прогноза наблюдается местный ветер, создающий систему местных ветровых волн, то вол
нение будет смешанным. |
Высоту |
смешанного волнения можно |
|
определить по формуле |
h = y m + h l , |
(40) |
|
если направления распространения |
зыби |
и местного волнения не |
отличаются более чем на 45°. При этом параметры ветровых волн определяются методами, изложенными выше, а параметры волн зыби определяются по номограмме приложения 7.
Пример |
1. Рассчитать по приложению 7 параметры смешанного волнения |
|||||||||||||||||
при уменьшении скорости ветра со временем. |
Пусть в начале ослабления ветра |
|||||||||||||||||
в качестве |
исходных |
данных |
будут |
следующие величины элементов |
ветровых |
|||||||||||||
волн: |
hi |
j =3,5 м и 7’в= 9 с. Промежуток времени |
At, |
в течение которого формиро |
||||||||||||||
валась зыбь, равен 10 |
часам. |
Средняя |
скорость ветра |
V и |
на этом |
отрезке вре |
||||||||||||
мени равна |
14 м/с. |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
At |
||
10Расчет |
ведется |
следующем порядке. Вычисляется коэффициент /(= _^-в = |
||||||||||||||||
= -д -= 1 ,0 1 . |
Затем |
от |
значения /(=1,01 |
(нижняя |
горизонтальная |
ось) |
подни |
|||||||||||
маемся до пересечения с кривыми I и II, по которым определяем коэффициенты |
||||||||||||||||||
уменьшения |
высоты |
/із/йв=0,82 и увеличения |
периода |
Г3/Гв = 1,08. |
Далее, |
нахо |
||||||||||||
дим /ів=3,5 • 0,82=2,9 |
м, |
Тз—9,0 ■ |
1,08= 10 |
с и |
L 3= |
1,56 ■ 102= 156 м |
(по |
формуле |
||||||||||
(27)). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
следующим образом: |
|
|
|||
Параметры местного волнения определяются |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
At |
10 |
|
: 0.7. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
V AI |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
130