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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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