السبب الرئيسي لتكوين الأمواج هو هبوب الرياح فوق الماء. ولذلك فإن حجم الموجة يعتمد على قوة تأثيرها وزمن تأثيرها. بسبب الرياح، ترتفع جزيئات الماء إلى الأعلى، وأحيانا تنفصل عن السطح، ولكن بعد مرور بعض الوقت، تحت تأثير الجاذبية الطبيعية، فإنها تسقط حتما. قد يبدو من بعيد أن الموجة تتحرك للأمام، لكن في الواقع، إذا لم تكن هذه الموجة، بالطبع، تسونامي، (التسونامي له طبيعة مختلفة لحدوثه) فإنه يسقط ويرتفع فقط. فمثلاً، الطير البحري الذي هبط على سطح بحر هائج يتمايل في الأمواج، لكنه لا يتحرك من مكانه.

فقط بالقرب من الشاطئ، حيث لم يعد عميقًا، يتحرك الماء للأمام ويتدحرج على الشاطئ. بالمناسبة، يحدد البحارة ذوو الخبرة درجة خشونة البحر من خلال النظر إلى سلسلة التلال من قطرات مكسورة تشكل قمة على موجة، إذا بدأت للتو في التشكل سلسلة من التلال والرغوة عليها، فإن حالة البحر هي 3 نقاط.

أي نوع من موجة البحر يسمى الطفرة؟

يمكن أن توجد أمواج البحر بدون رياح، وهي موجات تسونامي ناجمة عن الكوارث الطبيعيةمثل الانفجارات البركانية تحت الماء، والموجة التي يطلق عليها البحارة اسم "الصعود". تتشكل في البحر بعد عاصفة قوية، عندما تهدأ الرياح، ولكن بسبب الكتلة الكبيرة من الماء التي تحركها الرياح وظاهرة تسمى الرنين، تستمر الأمواج في التأرجح. تجدر الإشارة إلى أن مثل هذه الأمواج ليست أكثر أمانًا من العاصفة ويمكن أن تنقلب بسهولة سفينة أو قارب به بحارة عديمي الخبرة.

نادرا ما يكون سطح البحار والمحيطات هادئا: فهو عادة ما يكون مغطى بالأمواج، وتضرب الأمواج باستمرار الشواطئ.

مشهد مذهل: سفينة شحن ضخمة، تلعبها أمواج عاصفة عملاقة في المحيط المفتوح، تبدو وكأنها ليست أكثر من مجرد قشرة باختصار. وأفلام الكوارث مليئة بالصور المشابهة: موجة يصل ارتفاعها إلى مبنى مكون من عشرة طوابق.

تحدث تقلبات أمواج سطح البحر أثناء العاصفة عندما تقترن الرياح العاصفة الطويلة بالتغيرات الضغط الجوييشكل مجال موجة فوضوية معقدة.

موجات جارية، رغوة الأمواج المغلية

بالابتعاد عن الإعصار الذي تسبب في العاصفة، يمكنك ملاحظة كيف يتحول نمط الموجة، وكيف تصبح الأمواج أكثر انتظامًا وصفوفًا منظمة تتحرك الواحدة تلو الأخرى في نفس الاتجاه. وتسمى هذه الموجات تنتفخ. إن ارتفاع هذه الموجات (أي الفرق في المستويات بين أعلى وأدنى نقطة في الموجة) وطولها (المسافة بين قمتين متجاورتين)، وكذلك سرعة انتشارها، ثابت تمامًا. ويمكن أن تفصل بين قمتين مسافة تصل إلى 300 متر، ويمكن أن يصل ارتفاع هذه الموجات إلى 25 مترا، وتنتشر الاهتزازات الموجية الصادرة عن هذه الموجات إلى عمق يصل إلى 150 مترا.

ومن منطقة التكوين، تنتقل الأمواج المنتفخة بعيدًا جدًا، حتى في حالة الهدوء التام. على سبيل المثال، تسبب الأعاصير التي تمر قبالة ساحل نيوفاوندلاند موجات تصل في غضون ثلاثة أيام إلى خليج بسكاي قبالة الساحل الغربي لفرنسا - على بعد حوالي 3000 كيلومتر من مكان تشكلها.

عند الاقتراب من الشاطئ، مع انخفاض العمق، تغير هذه الموجات مظهرها. عندما تصل اهتزازات الموجة إلى القاع، تتباطأ حركة الأمواج، وتبدأ في التشوه، وهو ما ينتهي بانهيار القمم. متصفحي يتطلعون إلى هذه الأمواج. وهي مذهلة بشكل خاص في المناطق التي ينخفض ​​فيها قاع البحر بشكل حاد بالقرب من الساحل، على سبيل المثال في خليج غينيا في غرب أفريقيا. يحظى هذا المكان بشعبية كبيرة بين متصفحي جميع أنحاء العالم.

المد والجزر: الأمواج العالمية

المد والجزر ظاهرة ذات طبيعة مختلفة تماما. وهي تقلبات دورية في مستوى سطح البحر، تظهر بوضوح قبالة الساحل وتتكرر كل 12.5 ساعة تقريبًا. وهي ناجمة عن تفاعل جاذبية مياه المحيط بشكل رئيسي مع القمر. يتم تحديد فترة المد والجزر بنسبة الفترات التناوب اليوميتدور الأرض حول محورها ويدور القمر حول الأرض. وتشارك الشمس أيضًا في تكوين المد والجزر، ولكن بدرجة أقل من القمر. رغم التفوق في الكتلة. الشمس بعيدة جداً عن الأرض.

وبالتالي فإن الحجم الإجمالي للمد والجزر يعتمد على الموقف النسبيالأرض والقمر والشمس، والتي تتغير طوال الشهر. عندما يكونان على نفس الخط (وهو ما يحدث أثناء اكتمال القمر والقمر الجديد)، يصل المد والجزر إلى قيمهما القصوى. لوحظت أعلى مستويات المد والجزر في خليج فندي على ساحل كندا: يبلغ الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى لمستوى سطح البحر هنا حوالي 19.6 مترًا.

تم التصويت شكرا!

كنت قد تكون مهتمة في:

• 
  

لقد اعتدنا منذ فترة طويلة على العديد من الظواهر التي تحدث على كوكبنا، دون التفكير على الإطلاق في طبيعة حدوثها وآليات عملها. هذا هو تغير المناخ، وتغير الفصول، وتغير الوقت من اليوم، وتكوين الأمواج في البحار والمحيطات.

واليوم نريد فقط أن ننتبه إلى السؤال الأخير، وهو السؤال عن سبب تشكل الأمواج في البحر.

لماذا تظهر الأمواج على البحر؟

هناك نظريات مفادها أن الأمواج في البحار والمحيطات تنشأ بسبب تغيرات الضغط. ومع ذلك، غالبًا ما تكون هذه مجرد افتراضات للأشخاص الذين يحاولون بسرعة العثور على تفسير لهذه الظاهرة الطبيعية. في الواقع، الأمور مختلفة بعض الشيء.

تذكر ما الذي يجعل الماء "يثير القلق". هذا هو التأثير الجسدي. من خلال رمي شيء ما في الماء، وتشغيل يدك عليه، وضرب الماء بشكل حاد، ستبدأ بالتأكيد الاهتزازات ذات الأحجام والترددات المختلفة في التدفق عبره. وعلى هذا يمكننا أن نفهم أن الموجات هي نتيجة تأثير فيزيائي على سطح الماء.

لكن لماذا تظهر أمواج كبيرة في البحر قادمة إلى الشاطئ من بعيد؟ هناك شيء آخر يقع عليه اللوم ظاهرة طبيعية- رياح.

والحقيقة هي أن هبوب الرياح تمر فوق الماء على طول خط مماس، مما يؤدي إلى تأثير مادي على سطح البحر. وهذا التأثير هو الذي يضخ الماء ويجعله يتحرك على شكل أمواج.

سيطرح شخص ما بالطبع سؤالاً آخر حول سبب تحرك الأمواج في البحر وفي المحيط الحركات التذبذبية. ومع ذلك فإن الجواب على هذا السؤالبل إنها أبسط من طبيعة الموجات نفسها. والحقيقة أن للرياح تأثيراً فيزيائياً غير مستقر على سطح الماء، لأنها تتجه نحوها في هبات نقاط قوة مختلفةو القوة. وهذا يؤثر على حقيقة أن الموجات لها أحجام مختلفة وترددات التذبذب. بالطبع، تحدث الأمواج القوية، العاصفة الحقيقية، عندما تتجاوز الرياح القاعدة.

لماذا توجد أمواج في البحر بدون رياح؟

هناك فارق بسيط للغاية وهو السؤال عن سبب وجود الأمواج في البحر حتى لو كان هناك هدوء مطلق، إذا لم تكن هناك رياح على الإطلاق.

وهنا الجواب على السؤال هو أن أمواج الماء تعتبر مصدرا مثاليا للطاقة المتجددة. الحقيقة هي أن الموجات قادرة على تخزين إمكاناتها لفترة طويلة جدًا. أي أن الريح التي تحرك الماء، وتخلق عددًا معينًا من التذبذبات (الأمواج)، قد تكون كافية لتستمر الموجة في تذبذبها لفترة طويلة جدًا، ولا تستنفذ إمكانات الموجة نفسها حتى بعد عشرات كيلومترات من نقطة أصل الموجة.

هذه كلها إجابات على الأسئلة حول سبب وجود الأمواج في البحر.

يتم إنشاء الأمواج بواسطة الرياح. تخلق العواصف رياحًا تؤثر على سطح الماء، مما يؤدي إلى حدوث تموجات، تمامًا مثل التموجات الموجودة في فنجان قهوتك بعد ركوب الأمواج عندما تنفخ عليه. يمكن رؤية الرياح نفسها على خرائط التنبؤات الجوية: وهي مناطق الضغط المنخفض. كلما زاد تركيزهم، كلما كانت الرياح أقوى. تتحرك الموجات الصغيرة (الشعرية) في البداية في الاتجاه الذي تهب فيه الرياح. كلما كانت الرياح أقوى وأطول، كلما زاد تأثيرها على سطح الماء. مع مرور الوقت، تبدأ الأمواج في الزيادة في الحجم. ومع استمرار هبوب الرياح واستمرار تأثر الأمواج التي تولدها بها، تبدأ الأمواج الصغيرة في النمو. تأثير الرياح عليها أكبر من تأثيرها على سطح الماء الهادئ. ويعتمد حجم الموجة على سرعة الرياح التي تشكلها. ستكون الرياح التي تهب بسرعة ثابتة معينة قادرة على توليد موجة بحجم معين. وبمجرد أن تصل الموجة إلى أقصى حجم ممكن لريح معينة، تصبح "مكتملة التكوين". الموجات المتولدة لها سرعات وفترات موجية مختلفة. (راجع قسم مصطلحات الموجة لمزيد من التفاصيل) الموجات ذات الفترة الأطول تتحرك بشكل أسرع وتتغلب عليها مسافات طويلةمن نظرائهم الأبطأ. وعندما تبتعد عن مصدر الريح (الانتشار)، تشكل الأمواج خطوطًا من الأمواج (تنتفخ)، والتي تتدحرج حتمًا إلى الشاطئ. ربما تكون على دراية بمفهوم "مجموعة الموجات"! تسمى الأمواج التي لم تعد تتأثر بالرياح التي ولدتها بالآبار الأرضية. هذا هو بالضبط ما يبحث عنه راكبو الأمواج! ما الذي يؤثر على حجم الأمواج (الانتفاخ)؟هناك ثلاثة عوامل رئيسية تؤثر على حجم الأمواج في البحر المفتوح: سرعة الرياح - كلما زادت كلما كانت الموجة أكبر. مدة الريح مشابهة للتي سبقتها. الجلب (الجلب، "منطقة التغطية") - مرة أخرى، كلما زادت مساحة التغطية، زاد حجم الموجة. وبمجرد أن تتوقف الرياح عن التأثير عليها، تبدأ الأمواج في فقدان طاقتها. سوف يتحركون حتى تمتص نتوءات قاع البحر أو العوائق الأخرى في طريقهم (جزيرة كبيرة، على سبيل المثال) كل الطاقة. هناك العديد من العوامل التي تؤثر على حجم الموجة في موقع تصفح معين. فيما بينها:اتجاه الأمواج (الانتفاخ) - هل سيسمح للانتفاخ بالوصول إلى المكان الذي نحتاجه؟ قاع المحيط - انتفاخ ينتقل من أعماق المحيط إلى الشعاب المرجانية ويشكل أمواجًا كبيرة بداخلها براميل. ستؤدي الحافة الطويلة الضحلة الممتدة نحو الشاطئ إلى إبطاء الأمواج وستفقد طاقتها. المد والجزر - بعض الألعاب الرياضية تعتمد عليه بشكل كامل. اكتشف المزيد في القسم الخاص بكيفية ظهور أفضل الموجات

إن الأمواج التي اعتدنا رؤيتها على سطح البحر تتشكل بشكل رئيسي تحت تأثير الرياح. ومع ذلك، يمكن أن تنشأ الموجات أيضًا لأسباب أخرى، تُسمى بعد ذلك؛

المد والجزر، يتشكل تحت تأثير قوى المد والجزر للقمر والشمس؛

الضغط الباريك الذي يحدث عندما التغيرات المفاجئةالضغط الجوي؛

الزلزالية (تسونامي) التي تكونت نتيجة لزلزال أو ثوران بركاني؛

مشاكل السفينة التي تنشأ عندما تتحرك السفينة.

تسود موجات الرياح على سطح البحار والمحيطات. ليس للمد والجزر والزلازل والضغط وأمواج السفن تأثير كبير على ملاحة السفن في المحيط المفتوح، لذلك لن نتوقف عند وصفها. تعد موجات الرياح أحد عوامل الأرصاد الجوية الهيدرولوجية الرئيسية التي تحدد السلامة والكفاءة الاقتصادية للملاحة، حيث أن الموجة التي تصطدم بالسفينة تضربها وتهزها وتضرب جانبها وتغمر الأسطح والهياكل الفوقية وتقلل من السرعة. تؤدي الحركة إلى إنشاء قوائم خطيرة، وتجعل من الصعب تحديد موقع السفينة وترهق الطاقم بشكل كبير. بالإضافة إلى فقدان السرعة، تتسبب الأمواج في انحراف السفينة وانحرافها عن المسار المحدد، وللمحافظة عليها، يلزم تحريك الدفة بشكل مستمر.

موجات الرياح هي عملية تكوين وتطور وانتشار الأمواج التي تسببها الرياح على سطح البحر. موجات الرياح لها ميزتان رئيسيتان. السمة الأولى هي عدم الانتظام: اضطراب في أحجام وأشكال الأمواج. موجة واحدة لا تكرر موجة أخرى، فقد تتبع الموجة الكبيرة موجة صغيرة، أو ربما موجة أكبر؛ كل موجة فردية تغير شكلها بشكل مستمر. تتحرك قمم الأمواج ليس فقط في اتجاه الريح، ولكن أيضًا في اتجاهات أخرى. يتم تفسير هذا الهيكل المعقد لسطح البحر المضطرب من خلال الطبيعة الدوامة المضطربة للرياح التي تشكل الأمواج. السمة الثانية للموجات هي التقلب السريع لعناصرها في الزمان والمكان وترتبط أيضًا بالرياح. ومع ذلك، فإن حجم الأمواج لا يعتمد فقط على سرعة الرياح، بل إن مدة عملها ومساحة سطح الماء وتكوينه لها أهمية كبيرة. ومن الناحية العملية، ليست هناك حاجة لمعرفة عناصر كل موجة على حدة أو اهتزازات كل موجة. ولذلك، فإن دراسة الموجات تتلخص في نهاية المطاف في تحديد الأنماط الإحصائية التي يتم التعبير عنها عدديا من خلال التبعيات بين عناصر الموجة والعوامل التي تحددها.

3.1.1. عناصر الموجة

وتتميز كل موجة بعناصر معينة،

العناصر المشتركة للموجات هي (الشكل 25):

قمة - أعلى نقطةقمة الموجة؛

القاع هو أدنى نقطة في حوض الموجة؛

الارتفاع (ح) - تجاوز قمة الموجة؛

الطول (L) هو المسافة الأفقية بين قمتي حافتين متجاورتين على شكل موجة مرسوم في الاتجاه العام لانتشار الموجة؛

الفترة (t) - الفاصل الزمني بين مرور قمتين موجيتين متجاورتين عبر خط رأسي ثابت؛ بمعنى آخر، هي الفترة الزمنية التي تقطع خلالها الموجة مسافة تساوي طولها؛

الميل (e) هو نسبة ارتفاع موجة معينة إلى طولها. يختلف انحدار الموجة عند نقاط مختلفة من شكل الموجة. يتم تحديد متوسط ​​​​انحدار الموجة بنسبة:

أرز. 25. العناصر الأساسية للموجات.

للتمرين مهملديه أكبر المنحدر، وهو ما يقرب من يساوي النسبةارتفاع الموجة h إلى نصف طولها /2

- سرعة الموجة ج - سرعة حركة قمة الموجة في اتجاه انتشارها، ويتم تحديدها خلال فترة زمنية قصيرة بترتيب فترة الموجة؛

جبهة الموجة هي خط على سطح خشن، يمر على طول قمم قمة موجة معينة، والتي يتم تحديدها من خلال مجموعة من ملامح الموجة المرسومة بالتوازي مع الاتجاه العام لانتشار الموجة.

للملاحة أعلى قيمةتحتوي على عناصر موجية مثل الارتفاع والفترة والطول والانحدار والاتجاه العام لحركة الموجة. كلهم يعتمدون على معلمات تدفق الرياح (سرعة الرياح واتجاهها)، وطولها (تسارعها) فوق البحر ومدة عملها.

اعتمادا على ظروف التكوين والانتشار، يمكن تقسيم موجات الرياح إلى أربعة أنواع.

الرياح - نظام من الأمواج يكون، في لحظة المراقبة، تحت تأثير الرياح التي تسببها. عادة ما تتطابق أو تختلف اتجاهات انتشار أمواج الرياح والرياح في المياه العميقة بما لا يزيد عن أربع نقاط (45 درجة).

تتميز موجات الرياح بحقيقة أن منحدرها المواجه للريح أكثر انحدارًا من المنحدر المواجه للريح، لذلك عادة ما تنهار قمم القمم وتشكل الرغوة أو حتى تمزقها الرياح القوية. عندما تدخل الأمواج المياه الضحلة وتقترب من الشاطئ، يمكن أن تختلف اتجاهات انتشار الأمواج والرياح بأكثر من 45 درجة.

الانتفاخ - موجات ناجمة عن الرياح تنتشر في منطقة تكوين الأمواج بعد أن تضعف الرياح و/أو تغير اتجاهها، أو موجات ناجمة عن الرياح تأتي من منطقة تكوين الأمواج إلى منطقة أخرى حيث تهب الرياح بسرعة مختلفة و/أو اتجاه مختلف. حالة خاصةانتفاخ ينتشر في غياب الرياح تحمل اسم الموتىتضخم

مختلطة - موجات تتكون نتيجة تفاعل أمواج الرياح وانتفاخها.

تحول موجات الرياح - تغيرات في بنية موجات الرياح مع تغيرات في العمق. وفي هذه الحالة يتشوه شكل الأمواج، وتصبح أكثر انحداراً وأقصر، وعلى عمق ضحل لا يتجاوز ارتفاع الموجة، تنقلب قمم هذه الأخيرة وتتدمر الأمواج.

بطريقتي الخاصة مظهروتتميز موجات الرياح بأشكال مختلفة.

تموج - النموذج الأوليتطور موجات الرياح الناشئة تحت تأثير الرياح الضعيفة. تشبه قمم الأمواج المقاييس عندما تموج.

الموجات ثلاثية الأبعاد هي مجموعة من الموجات التي يبلغ متوسط ​​طول قمتها أكبر بعدة مرات من متوسط ​​طول الموجة.

الموجات المنتظمة هي موجات يكون فيها شكل جميع الموجات وعناصرها متماثلة.

الحشد هو اضطراب فوضوي ينشأ نتيجة تفاعل الموجات التي تنتقل في اتجاهات مختلفة.

تسمى الأمواج المتكسرة فوق الضفاف أو الشعاب المرجانية أو الصخور بالقواطع. وتسمى الأمواج المتكسرة في المنطقة الساحلية الأمواج. بالقرب من الشواطئ شديدة الانحدار وبالقرب من مرافق الموانئ، تتخذ الأمواج شكل موجة عكسية.

تنقسم الأمواج الموجودة على سطح البحر إلى حرة، عندما تتوقف القوة التي سببتها عن الفعل وتتحرك الأمواج بحرية، وإجبارية، عندما لا تتوقف القوة التي تسببت في تكوين الأمواج.

وبناءً على تباين عناصر الموجة مع مرور الوقت، فإنها تنقسم إلى موجات ثابتة، أي موجات الرياح، التي لا تتغير فيها الخصائص الإحصائية للموجات مع مرور الوقت، وموجات متطورة أو مخففة، والتي تتغير عناصرها مع مرور الوقت.

وفقًا لشكلها، تنقسم الموجات إلى ثنائية الأبعاد - مجموعة من الموجات التي متوسط ​​طول قمتها أكبر بعدة مرات من متوسط ​​طول الموجة، وثلاثية الأبعاد - مجموعة من الموجات التي متوسط ​​طول قمتها أكبر بعدة مرات من طول الموجة ، وانفرادي، ليس له سوى قمة على شكل قبة بدون نعل.

اعتمادًا على نسبة الطول الموجي إلى عمق البحر، تنقسم الأمواج إلى قصيرة، طولها أقل بكثير من عمق البحر، وطويلة، طولها أكبر من عمق البحر.

وفقا لطبيعة حركة الشكل الموجي، يمكن أن تكون متعدية، حيث توجد حركة مرئية للشكل الموجي، والوقوف - بدون حركة. بناءً على كيفية تواجد الموجات، يتم تقسيمها إلى سطحية وداخلية. تتشكل الموجات الداخلية على عمق أو آخر عند السطح البيني بين طبقات الماء ذات الكثافات المختلفة.

3.1.2. طرق حساب العناصر الموجية

عند دراسة أمواج البحر، يتم استخدام بعض المبادئ النظرية لتفسير جوانب معينة من هذه الظاهرة. يتم أخذ القوانين العامة لبنية الموجات وطبيعة حركة جزيئاتها الفردية بعين الاعتبار من خلال النظرية المدورة للموجات. ووفقا لهذه النظرية، تتحرك جزيئات الماء الفردية في الموجات السطحية في مدارات إهليلجية مغلقة، مما يحدث ثورة كاملة في زمن يساوي فترة الموجة t.

إن الحركة الدورانية لجزيئات الماء الموجودة على التوالي، والتي يتم إزاحتها بزاوية الطور في اللحظة الأولى للحركة، تخلق المظهر حركة امامية: تتحرك الجسيمات الفردية في مدارات مغلقة بينما يتحرك شكل الموجة للأمام في اتجاه الريح. مكنت نظرية الموجة المدورة من إثبات بنية الموجات الفردية رياضيا وربط عناصرها ببعضها البعض. تم الحصول على الصيغ التي مكنت من حساب عناصر الموجة الفردية

حيث g هو تسارع الجاذبية، والطول الموجي K، وسرعة انتشاره C والفترة t مرتبطة ببعضها البعض بالاعتماد K = Cx.

تجدر الإشارة إلى أن نظرية الموجة المدورة صالحة فقط للموجات المنتظمة ثنائية الأبعاد، والتي يتم ملاحظتها في حالة موجات الرياح الحرة - المنتفخة. في موجات الرياح ثلاثية الأبعاد، لا تكون المسارات المدارية للجزيئات مدارات دائرية مغلقة، لأنه تحت تأثير الرياح، يحدث النقل الأفقي للمياه على سطح البحر في اتجاه انتشار الموجة.

لا تكشف النظرية المدورة لأمواج البحر عن عملية تطورها وتخفيفها، وكذلك آلية نقل الطاقة من الرياح إلى الموجة. وفي الوقت نفسه، يعد حل هذه المشكلات بدقة أمرًا ضروريًا للحصول على تبعيات موثوقة لحساب عناصر موجات الرياح.

ولذلك اتخذ تطور نظرية أمواج البحر طريق تطوير الروابط النظرية والعملية بين الرياح والأمواج، مع مراعاة تنوع أمواج الرياح البحرية الحقيقية والطبيعة غير المستقرة للظاهرة، أي مع مراعاة تداخلاتها. التنمية والتخفيف.

في منظر عاميمكن التعبير عن صيغ حساب عناصر موجة الرياح كدالة لعدة متغيرات

ح، ر، L، C = و (ث، د ر، ح)،

حيث W هي سرعة الرياح؛ د - التسارع، ر - مدة عمل الرياح؛ ح- عمق البحر.

بالنسبة للمناطق البحرية الضحلة، يمكن استخدام التبعيات لحساب ارتفاع الموجة وطولها

المعاملات a وz متغيرة وتعتمد على عمق البحر

أ = 0.0151 ح 0.342؛ ض = 0.104 ح 0.573 .

بالنسبة للمناطق البحرية المفتوحة، عناصر الأمواج احتمال ارتفاعها 5%، ومتوسط ​​الأطوال الموجية يتم حسابها حسب التبعيات:

ح = 0.45 ث 0.56 د 0.54 أ،

ل = 0.3lW 0.66 د 0.64 أ.

يتم حساب المعامل A باستخدام الصيغة

بالنسبة لمناطق المحيطات المفتوحة، يتم حساب عناصر الموجة باستخدام الصيغ التالية:

حيث e هو انحدار الموجة عند التسارع المنخفض، D PR هو التسارع الأقصى، كم. يمكن حساب الحد الأقصى لارتفاع موجات العاصفة باستخدام الصيغة

حيث hmax هو أقصى ارتفاع للموجة، m، D هو طول التسارع، ميل.

في معهد الدولة لعلوم المحيطات، بناءً على النظرية الإحصائية الطيفية للموجات، تم الحصول على اتصالات رسومية بين عناصر الموجة وسرعة الرياح ومدة عملها وطول تسارعها. ينبغي اعتبار هذه التبعيات هي الأكثر موثوقية، مما يعطي نتائج مقبولة، على أساسها تم إنشاء المخططات البيانية لحساب ارتفاع الأمواج في مركز الأرصاد الجوية الهيدرولوجية التابع لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (V.S. Krasyuk). ينقسم الرسم البياني (الشكل 26) إلى أربعة أرباع (I-IV) ويتكون من سلسلة من الرسوم البيانية مرتبة في تسلسل معين.

في الربع الأول (العد من الزاوية اليمنى السفلية) من الرسم البياني، يتم توفير شبكة درجات، كل قسم منها (أفقيًا) يتوافق مع درجة واحدة من خط الطول عند خط عرض معين (من 70 إلى 20 درجة شمالًا) للخرائط عند بمقياس 1:15 000000 إسقاطات مجسمة قطبية. شبكة الدرجات ضرورية لتحويل المسافة بين تساوي الضغط n ونصف قطر انحناء تساوي الضغط R، المقاسة على خرائط ذات مقياس مختلف، إلى مقياس 1:15 000000. في هذه الحالة، نحدد المسافة بين تساوي الأيزوبار n ونصف قطر انحناء الأيزوبار R بدرجات الزوال عند خط عرض معين. نصف قطر انحناء خط الأيزوبار R هو نصف قطر الدائرة التي يكون لجزء من خط الأيزوبار الذي يمر عبر النقطة التي يتم إجراء الحساب لها، أو بالقرب منها، أكبر اتصال. يتم تحديده باستخدام جهاز قياس عن طريق تحديده بحيث يتطابق القوس المرسوم من المركز الموجود مع قسم معين من خط الأيزوبار. بعد ذلك، على شبكة الدرجات، نرسم القيم المقاسة عند خط عرض معين، معبرًا عنها بدرجات خط الطول، وباستخدام البوصلة نحدد نصف قطر انحناء تساوي الضغط والمسافة بين تساوي الضغط بما يتوافق مع مقياس من 1:15,000,000.

يُظهر الربع الثاني من الرسم البياني منحنيات تعبر عن اعتماد سرعة الرياح على تدرج الضغط وخط العرض الجغرافي للمكان (يتوافق كل منحنى مع خط عرض معين - من 70 إلى 20 درجة شمالاً). للانتقال من الرياح المتدرجة المحسوبة إلى الرياح التي تهب بالقرب من سطح البحر (على ارتفاع 10 أمتار)، تم إجراء تصحيح يأخذ في الاعتبار التقسيم الطبقي للطبقة السطحية للغلاف الجوي. عند حساب الجزء البارد من العام (الطبقية المستقرة عند 2 درجة مئوية)، يكون المعامل 0.6.

أرز. 26. رسم بياني لحساب عناصر الموجة وسرعة الرياح من خرائط مجال الضغط السطحي، حيث يتم رسم خطوط الأيزوبار على فترات 5 ملي بار (أ) و 8 ملي بار (ب). 1 - الشتاء، 2 - الصيف.

في الربع الثالث، يؤخذ في الاعتبار تأثير انحناء الأيزوبار على سرعة الرياح الجيوستروفية. منحنيات المقابلة معان مختلفةيتم تحديد نصف قطر الانحناء (1، 2، 5، وما إلى ذلك) بواسطة خطوط صلبة (شتوية) ومتقطعة (صيفية). العلامة oo تعني أن خطوط الأيزوبار مستقيمة. عادة، عندما يتجاوز نصف قطر الانحناء 15 درجة، ليس من الضروري أخذ الانحناء في الاعتبار في الحسابات. على طول محور الإحداثي الذي يفصل بين المفتاحين III و IV، يتم تحديد سرعة الرياح W لنقطة معينة.

يوجد في الربع الرابع منحنيات تتيح تحديد ارتفاع ما يسمى بالموجات الهامة (h 3H)، والتي لها احتمال 12.5%، بناءً على سرعة الرياح أو تسارعها أو مدة حركة الرياح.

إذا كان من الممكن، عند تحديد ارتفاع الموجة، ليس فقط استخدام البيانات المتعلقة بسرعة الرياح، ولكن أيضًا حول تسارع الرياح ومدتها، يتم إجراء الحساب باستخدام تسارع الرياح ومدتها (بالساعات). للقيام بذلك، من الربع الثالث من المخطط، نقوم بتخفيض العمودي ليس على منحنى التسارع، ولكن على منحنى مدة الرياح (6 أو 12 ساعة). ومن النتائج التي تم الحصول عليها (من حيث التسارع والمدة)، يتم أخذ القيمة الأصغر لارتفاع الموجة.

لا يمكن إجراء الحساب باستخدام الرسم البياني المقترح إلا لمناطق "أعماق البحار"، أي للمناطق التي لا يقل عمق البحر فيها عن نصف طول الموجة. عندما يتجاوز التسارع 500 كيلومتر أو تتجاوز مدة الرياح 12 ساعة، يتم استخدام اعتماد ارتفاع الأمواج على الرياح المقابلة لظروف المحيط (منحنى سميك في الربع الرابع).

وبالتالي، لتحديد ارتفاع الموجات عند نقطة معينة، من الضروري إجراء العمليات التالية:

أ) ابحث عن نصف قطر انحناء خط الأيزوبار R الذي يمر عبر نقطة معينة أو بالقرب منها (باستخدام البوصلة عن طريق التحديد). يتم تحديد نصف قطر انحناء الأيزوبار فقط في حالة الانحناء الإعصاري (في الأعاصير والأحواض) ويتم التعبير عنه بدرجات الزوال؛

ب) تحديد فرق الضغط n عن طريق قياس المسافة بين خطوط الأيزوبار المجاورة في منطقة النقطة المحددة؛

ج) باستخدام القيم الموجودة R و n، اعتمادًا على الوقت من السنة، نجد سرعة الرياح W؛

د) بمعرفة سرعة الرياح W وتسارعها D أو مدة الرياح (6 أو 12 ساعة) نجد ارتفاع الأمواج المعنوية (h 3H).

تم العثور على التسارع على النحو التالي. من كل نقطة يتم حساب ارتفاع الموجة لها، يتم رسم خط انسيابي في اتجاه الريح حتى يتغير اتجاهه بالنسبة إلى الاتجاه الأولي بزاوية 45 درجة أو يصل إلى الشاطئ أو حافة الجليد. سيكون هذا تقريبًا هو تسارع الريح أو مسارها الذي يجب أن تتشكل على طوله موجات تصل إلى نقطة معينة.

يتم تعريف مدة حركة الرياح على أنها الوقت الذي يبقى فيه اتجاه الرياح دون تغيير أو ينحرف عن الاتجاه الأصلي بما لا يزيد عن ±22.5 درجة.

وفقا للرسم البياني في الشكل. في الشكل 26 أ، يمكنك تحديد ارتفاع الموجة من خريطة مجال الضغط السطحي، والتي يتم رسم تساوي الضغط عليها خلال 5 ملي بار. إذا تم رسم خطوط الأيزوبار خلال 8 ملي بار، فإن الرسم البياني الموضح في الشكل. 26 ب.

يمكن حساب فترة الموجة وطولها من بيانات سرعة الرياح وارتفاع الموجة. ويمكن إجراء حساب تقريبي لفترة الموجة باستخدام الرسم البياني (الشكل 27)، الذي يوضح العلاقة بين الفترات وارتفاع موجات الرياح عند سرعات الرياح المختلفة (W). يتم تحديد طول الموجة حسب مدتها وعمق البحر عند نقطة معينة وفقًا للرسم البياني (الشكل 28).