Файл: Абузяров З.К. Морские гидрологические информации и прогнозы учеб. для гидрометеорол. техникумов.pdf

Е. М . Саускан разработала также метод, позволяющий по полю атмосферного давления прогнозировать распределение течений по площади для района, расположенного вдоль восточного побережья японских островов и охватывающего поток Куросио. Для этого поля проекций течений на параллель и меридиан и поля атмосферного давления были представлены в виде рядов разложения по ортого­ нальным функциям.

В качестве начального условия при прогнозе принималась сред­ несезонная величина проекций скорости течения, характеризую­ щая поток Куросио. Короткопериодные изменения течений рассмат­ ривались на фоне среднесезонных течений.

Уравнения составлены для прогноза коэффициентов разложе­ ния проекций течения на параллель и меридиан.

Общий вид уравнений

ß i j — f ( и сезі A i j ) t

где Bit — прогнозируемые коэффициенты разложения проекций те­

чения; Исеа — среднесезонная величина проекций скорости течения; Aij — коэффициенты разложения полей атмосферного давления. Заблаговременность прогноза равна пяти дням.

В О П Р О С Ы И З А Д А Н И Я

1.Какие факторы определяют развитие течений в океане?

2.Что характеризует ветровой коэффициент ?

3.На чем основаны эмпирические методы прогноза течений ?

4.Определить скорость дрейфового течения по номограмме рис. 32, если изве­

Г Л А В А IV

ПРОГНОЗЫ КОЛЕБАНИЙ УРОВНЯ МОРЯ

§ 1. О Б Щ И Е П О Л О Ж Е Н И Я

Колебания уровня моря по своей природе тесно связаны с тече­ ниями и представляют собой сложный процесс. Происхождение ко­ лебаний обусловлено гидрометеорологическим режимом моря, его физико-географическими и морфологическими особенностями. Обычно колебания подразделяются на периодические и неперио­ дические. К периодическим относятся приливо-отливные колебания уровня моря. Эти колебания достаточно хорошо изучены, и прогно­ зируют их достаточно успешно. Непериодические колебания, обус­ ловленные главным образом метеорологическими факторами,

141

изучены недостаточно, и прогнозирование их представляет собой наиболее трудную и актуальную проблему.

Для народного хозяйства одинаково важны как прогнозы крат­ ковременных колебаний, обусловленных прохождением над морем барических систем, вызывающих сгонно-нагонные явления, так и прогнозы долгопериодных колебаний уровня в течение месяца, сезона, года н нескольких лет. Последние учитывают при пер­ спективном планировании развития прибрежного гидротехнического строительства, судоходства и т. д.

При построении прогностических зависимостей для морей, где существенную роль играют приливо-отливные колебания, правиль­ ные периодические изменения уровня исключаются с помощью ме­ тода гармонического анализа. Оставшиеся непериодические коле­ бания обрабатываются обычным способом, как для морей без при­ ливов. Предсказанные величины непериодических изменений уровня в морях с приливами алгебраически суммируются с данными, взя­ тыми из Таблиц приливов.

Методы прогнозов колебаний уровня моря, применяемые в прак­ тике, основываются па установлении эмпирических связей между уровнем моря и главными факторами, определяющими колебания уровня. Такими факторами являются характеристики атмосферных процессов (непосредственно ветер или градиенты давления). В по­ следние годы в качестве показателей атмосферных процессов стали использовать коэффициенты разложения барического поля по по­ линомам Чебышева или естественным составляющим.

§ 2. Э М П И Р И Ч Е С К И Е М Е ТО Д Ы П Р О ГН О ЗА К О Л Е Б А Н И И У Р О В Н Я , О С Н О В А Н Н Ы Е НА УЧЕТЕ ГР А Д И Е Н Т О В Д А В Л Е Н И Я

Один из первых методов краткосрочного прогноза изменений уровня принадлежит А. И . Каракашу. Для Каспийского моря им была предложена прогностическая зависимость следующего вида:

где Д Я — изменения уровня за 12 часов в см, ДК — изменение силы

Для Черного и Азовского морей зависимость для прогноза изме­ нений уровня имеет несколько другой вид:

где Д Я — величина изменения уровня на данной станции через 6 часов в см, Д/г — разность между уровнем открытого моря н уров­

Уровень в открытой части моря определяется следующим обра­ зом. Выбирается несколько станций, для которых вычисляется уро­ вень (в срок составления прогноза) относительно среднего много­ летнего. Осреднив результат по всем станциям, получают уровень

142

открытого моря. Зная же величину и направление вектора горизон­ тального давления воды и вектора силы трения, нетрудно опреде­ лить результирующую потока, а следовательно, и изменение уровня.

Т. М . Марютин в 1941 г. разработал зависимости для кратко­ срочных прогнозов непериодических колебаний уровня в устье Се­ верной Двины. Им были предложены 32 уравнения прогноза уровня полных и малых вод (при сгонах и нагонах) в навигационный и зим­ ний периоды по водомерному посту Соломбала с заблаговремен­ ностью б и 12 часов. Аргументами этих уравнений были взяты вели­ чины эффективных градиентов давления между пунктами Цып-На- волок и Канин Нос, Соловки и маяк Зимнегорский. Направление эффективного градиента между пунктами Цып-Наволок и Канин Нос определялось по ветру, создающему нагонную волну, распро­ страняющуюся из Баренцева моря в Белое при положительном зна­ чении градиента, и сгонную волну, распространяющуюся при отри­ цательном значении градиента. Направление эффективного гради­ ента между станциями Соловки и маяк Зимнегорский определялось по местному ветру, который перераспределяет массы воды в Белом море в широтном направлении. Кроме того, в расчет уровня берутся величины полной и малой воды, которые предшествуют прогнози­ руемым.

•Уравнения Марютина используются для практических расчетов и в настоящее время. Однако прогнозы, составленные по этим урав­ нениям имеют малую заблаговременность и применимы они только для случаев сгонов и нагонов. При синоптических ситуациях, когда эффективные градиенты непоказательны, метод Марютина дает су­ щественные ошибки.

Эти недостатки в известной степени были учтены В. П . Поповым при разработке метода прогноза непериодических колебаний уровня моря для любых гидросиноптических условий, имеющего большую заблаговременность. При построении прогностических зависимо­ стей он использовал не только характеристики давления, но и не­ посредственно ветер.

Прогноз уровня в Архангельске сводится к прогнозу моментов наступления величии полных и малых вод. Все зависимости строи­ лись для водпоста Соломбала.

Основными факторами, влияющими на изменение уровня, яв­ ляются:

1)синоптические условия (атмосферное давление, скорость и на­ правление ветра),

2)речной сток,

3)астрономические условия (величины фазового и суточного не­ равенств прилива).

Взимний период режим уровня в Архангельске усложняется ле­ доставом на р. Северной Двине и наличием дрейфующих льдов.

Ветер является важнейшим фактором, определяющим положе­ ние уровня в Архангельске. При построении прогностических зави­ симостей ветер учитывался в двух районах; в Двинском заливе и Воронке Белого моря. Направление и скорость ветра брались

143

средними для каждого района за 12-часовой период, предшествую­ щий наступлению расчетной полной и малой воды. Перед тем как строить зависимости между уровнем и ветром в Белом море, вы­ соты полных и малых вод приводились к средним астрономическим условиям и атмосферному давлению 1010 мб.

Строились связи приведенных высот полных и малых вод водпоста Соломбала с проекциями вектора (среднего за 12 часов) ветра на ось Двинского залива для различных значений уровня в Усть-Пинеге. При этом положительный знак проекции соответст­ вует нагонному ветру, отрицательный — сгонному. Для нахождения проекции вектора ветра на ось залива достаточно скорость ветра V

см

Рис. 36. Зависимость полной воды в Соломбале от КѴ и уровня в Усть-Пшіеге.

умножить на коэффициент К, соответствующий определенному на­ правлению ветра:

Для удобства расчетов связи представлены в виде номограмм (рис. 36). Для того чтобы определить величину полной воды по но­ мограмме, достаточно по известному значению уровня в Усть-Пи­ неге и величине КѴ снять на оси ординат искомое значение уровня в Соломбале.

Далее определялась связь отклонения уровня, вычисленного по номограммам (для полной и малой воды), от уровня, приведенного к средним астрономическим условиям и атмосферному давлению 1010 мб, со скоростью ветра (при различных его направлениях)

144

в Воронке Белого моря (рис. 37). Таким образом были получены поправки уровня на ветер в Воронке.

Номограммы построены при допущении, что уровень займет свое среднее положение при данном стоке, если в течение 12 часов был полный штиль.

Прогностические уравнения для высоты уровня имеют следую­ щий вид:

для полной воды

для малой воды

см

Рис. 37. Зависимость изменения полных и ма­ лых вод в Соломбале от Еетра на севере Белого моря.

давление воздуха в Архангельске на момент наступления полной воды (давление берется в отклонениях от 1010 мб).

Заблаговременность прогноза достигает 36 часов. Точность про­ гноза зависит от качества прогноза ветра. Высоту уровня в других