Сложное колебательное движение поверхностного слоя водоема, вызванное ветром. Syn.: волнение … Словарь по географии
ВЕТРОВОЕ ВОЛНЕНИЕ - волнение моря, вызванное ветром и продолжающееся под его воздействием. Процесс образования В.В. обусловлен трением между частицами воздуха и воды, а также турбулентным характером воздушного потока над морской поверхностью (пульсациями действующих …
Существующие объяснения, представленные Министерством здравоохранения, показывают, что текущие новости о влиянии вышеуказанного. Предприятия по природной среде и здоровью людей взяты из литературы, специализированных журналов и научных мнений. Наблюдаемое развитие ветровой энергии как источника возобновляемой энергии, с одной стороны, является результатом принципа постоянного и устойчивого развития, принятого в Польше, а с другой - результатом многих правовых и политических условий. Согласно докладу Всемирной организации здравоохранения, энергия ветра является одной из наименее опасных для здоровья человека в плане производства электроэнергии.
Волнение ветровое - волнение под воздействием ветра в виде гребней, верхушки которых заваливаются, образуя белую пену (барашки), срываемую сильным ветром. Возникает вследствие трения движущихся масс воздуха (ветра) о гладкую вначале поверхность воды. Направление… … Морской словарь
Из-за расходящихся взглядов, возникающих среди исследователей по вопросам здоровья ветряных электростанций без точной и подробной информации об инвестициях, крайне сложно сделать четкую позицию по этому вопросу. Наибольшие сомнения возникают из-за вредного воздействия шума, создаваемого ветровыми турбинами, инфразвука, электромагнитного излучения и появления мерцающих эффектов и отражений света.
Многие опубликованные исследования показывают, что проблема уязвимости людей к ветровой энергии, особенно с точки зрения шума, зависит от многих факторов и уходит корнями в человеческую психику, и проблемы со здоровьем могут быть следствием. Сторонники этой теории подчеркивают, что прием шума зависит в первую очередь от того, что мы думаем о его источнике. Это приводит к выводу, что часто негативное восприятие источника шума делает субъективное ощущение потенциально затронутых людей и убеждение в том, что его вредные последствия выше.
волнение - Сложное колебательное движение поверхностного слоя водоема, вызванное ветром. Syn.: ветровое волнение … Словарь по географии
ВОЛНЕНИЕ МОРСКОЕ - процесс колебания морской поверхности. Образуется из элементарных волн и разделяется на следующие основные виды: ветровое волнение, зыбь, приливы (отливы), сейши и цунами. Реальное Морское Волнение часто смешанное, слагается главным образом из… … Морской энциклопедический справочник
С другой стороны, существуют также публикации, показывающие взаимосвязь между шумовой эмиссией и неврологическими проблемами, независимыми от человеческой психики. Тем не менее, все исследования показывают, что шум, излучаемый ветряными турбинами в непосредственной близости от него, не превышает уровень звукового давления 85 дБ. Поэтому теоретически нет оснований утверждать, что шум при этой интенсивности может иметь прямые отрицательные последствия для здоровья. Проблема для местных жителей может быть неприятностью, связанной со звуками, которые не превышают законодательно определенных стандартов, которые в значительной степени основаны на отсутствии принятия любых изменений и модификаций в их непосредственной близости.
ВОЛНЕНИЕ - (Rough sea, rolling sea, heavy sea) см. Волна морская. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 Волнение образование волн на поверхности … Морской словарь
ВОЛНЕНИЕ - слолсное колебат. движение поверхностного слоя водоёма, вызванное ветром. При стихании ветра ветровое В. переходит в зыбь затухающее В. Если на фоне зыби развиваются новые ветровые волны, В. наз. смешанным … Естествознание. Энциклопедический словарь
Как следствие, это может привести к отсутствию принятия ветряных электростанций как элемента инфраструктуры в непосредственной близости и, следовательно, к возникновению симптомов синдрома ветровой турбины. В настоящее время опубликованные результаты исследований по этому вопросу были относительно небольшими и были относительно короткими.
Точно так же отрицательное влияние ветропарков на здоровье человека, связанное с вибрацией человеческого тела, вызванное резонансным звуком, и появление так называемых Виброакустическая болезнь в результате воздействия низкочастотных звуков или инфразвука. Хотя существующие знания не позволяют четко обозначить связь между ветряными электростанциями и их негативное воздействие на здоровье человека, необходимо учитывать все варианты и принимать соответствующие меры для сведения к минимуму риска для здоровья человека.
ИНДИЙСКИЙ ОКЕАН - крупнейшая часть Мирового океана, расположенного между Африкой, Азией, Австралией и Южным океаном. Граница с ним проходит по линии, соединяющей южную оконечность Африки (мыс Игольный) и юго западную оконечность Австралии (мыс Нату ралиста). Она… … Морской энциклопедический справочник
То же самое относится к испусканию электромагнитных волн от ветровых электростанций. Принимая во внимание различные погодные условия, которые могут возникнуть. Они влияют на распространение звуковых волн в окружающей среде, является одним из фундаментальных вопросов. Похоже, что расстояние между соблюдением стандартов шума и минимизацией связанных с ним помех и минимизацией воздействия электромагнитного поля и мерцания на жителей, живущих вблизи ветропарков, составляет не менее 2-4 км. Это подтверждают результаты научных исследований, в которых указано, что на расстоянии от ветропарков, расположенных выше 2 км, количество жалоб на шум и возникновение симптомов синдрома ветровой турбины или виброакустической болезни незначительно.
Северо восточные (в основном) опасные ветры муссонного типа, которые охватывают большие пространства юго востока ETC и сопровождаются сильными морозами. Наблюдаются 20 30 раз в год и достигают большой скорости. На Азовском море они опасны для… … Словарь ветров
Субантарктический пояс - географический пояс в Южном полушарии, между умеренным (на С.) и антарктическим (на Ю.) поясами. Весь пояс океанический; расположен в пределах сезонных смещений арктического фронта (См. Арктический фронт) между 65 67° и 58 60° южной… … Большая советская энциклопедия
Чтобы свести к минимуму потенциальное негативное воздействие ветропарков на здоровье человека, одним из наиболее важных аспектов размещения ветровых турбин, помимо правильного расстояния, является минимизация потенциальных рисков для здоровья. Это представляется возможным на этапе планирования инвестиций, в частности. строгое соблюдение всех этапов его реализации, включая контроль правильной реализации оценки рисков и воздействия на окружающую среду, используемых материалов и качества выполнения работ.
Исследование также указывает на то, что психологическая ориентация общества на этот вид инвестиций играет ключевую роль и оказывает значительное влияние на здоровье жителей, живущих вблизи этого типа электростанции. Поэтому очень важно включать общественное мнение в планирование инвестиций и проводить обоснованную информационную кампанию. Во всем мире тысячи людей живут вблизи турбин без заметных последствий для здоровья. Во многих регионах Европы энергия ветра пользуется значительной общественной поддержкой, что не означает, что критиков нет.
Книги
- Ветровое волнение как вероятностный гидродинамический процесс , Давидан И. Н., Лопатухин Л. И., Рожков В. А.. В книге обобщены результаты теоретических, экспериментальных и натурных исследований ветрового волнения как вероятностного гидродинамического процесса. Она охватывает обширный круг вопросов… Купить за 450 руб
- Ветровое волнение. Взаимосвязи и расчет вероятностных характеристик , . В предлагаемой книге ставится задача расширить существующие представления о взаимосвязях между различными вероятностными и спектральными характеристиками волнения. Предложена параметрическая…
Морские ветровые волны
Изучение закономерностей ветрового волнения интересно не только с позиций фундаментальной науки, но и с позиций практических запросов, таких, например, как мореплавание, строительство гидросооружений, портовых комплексов, расчет технического оснащения нефте- и газопромыслов на шельфе. Около 80% разведанных запасов нефти и газа сосредоточено на дне океанов и морей, и сооружение морских платформ и морское бурение требуют надежных данных о режиме ветрового волнения. Знание предельных размеров волн в различных акваториях Мирового океана необходимо и для обеспечения безопасности судоходства в этих местах.
Ключом к принятию такого рода энергии является правильное информирование общественности и чувство, что местные власти сделали все, чтобы ограничить потенциальные риски для здоровья жителей, живущих вблизи ветропарков. Поэтому во время публичных консультаций целесообразно проводить и демонстрировать симуляции, демонстрирующие преимущества развития ветроэнергетики как средства производства энергии, которая не наносит вреда окружающей среде и, следовательно, здоровью. Это особенно важно в региональном и местном контексте, где доходы от этого вида деятельности могут быть использованы для осуществления деятельности в области охраны окружающей среды и здоровья.
Ветровые волны - явление, которое проявляется на поверхности любого водоема. Масштаб же этого явления для различных водоемов будет разным. Леонардо да Винчи в свое время писал: «... волна бежит от места своего возникновения, а вода не Двигается с места. Наподобие волн, образуемых в мае на нивах течением ветров, волны кажутся бегущими по полю, между тем нивы со своего места не сходят». Эта особенность ветровых волн
В литературе есть много доказательств, подтверждающих влияние инфразвуков на здоровье человека. Исследования показывают, что уровни инфразвука, испускаемые современными ветряными электростанциями, ниже диапазона воздействия человека, и эти уровни сопоставимы с уровнями, создаваемыми ветром, морскими волнами или коммуникациями или промышленностью. По мнению многих ученых и акустиков, они не должны вызывать прямые отрицательные последствия для здоровья. В случае ветропарков проблема заключается главным образом в колебании слышимого шума, сопровождающего работу лезвий.
194_______________________ Г л 10 Волны в океане_________________________
имеет колоссальное практическое значение: если бы вместе с формой, т. е. волной, перемещалась еще и масса, т. е. вода, то ни один корабль не мог бы двигаться против волнения. Ветровое волнение обычно разделяют на три типа:
Ветровые волны, которые находятся под непосредственным
действием ветра;
Однако это широкополосный шум с более высокими частотами, чем инфразвук, а модулирующая амплитуда на более низких частотах, что может усилить субъективный уровень звука. К сожалению, этот уровень модуляции часто путают с инфразвуками. Следует отметить, что результаты исследования показывают, что чрезмерное и продолжительное воздействие инфразвуковых и низкочастотных звуков может вызвать виброакустическую болезнь. Это проявляется фиброзом в сердечно-сосудистой и легочной системе и когнитивными изменениями в головном мозге.
Этапы болезни можно разделить на три этапа: мягкие, с небольшими перепадами настроения, нервозность, изжога, горло и рот; умеренная, проявляющая боль в груди, перепады настроения, усталость, усиление аллергических симптомов, гастрит или кровотечение из мочевыводящих путей; геморрой, геморрой, язвы двенадцатиперстной кишки, спастический колит, головные боли, интенсивная мышечная боль, снижение остроты зрения, неврологические расстройства. Это заболевание вызывает длительное воздействие низкочастотного шума, большая часть которого незаметна для человеческого уха.
Волны зыби, которые наблюдаются после прекращения вет
ра или после выхода волн из зоны действия ветра;
Смешанное волнение, когда ветровые волны накладываются на волны зыби
Поскольку ветры над океанами и морями, особенно в умеренных широтах, изменчивы по скорости и направлению, ветровое волнение пространственно неоднородно и существенно изменчиво во времени. При этом волновые поля еще более неоднородны, чем ветровые, так как волны могут прийти в тот или иной район одновременно из разных (различно расположенных) зон зарождения.
Это заболевание ранее ассоциировалось только с определенными рабочими местами, где происходили низкочастотные звуки. Более подробные исследования показали, что симптомы этого заболевания наблюдались также у людей в непосредственной близости от промышленных объектов и дорог с интенсивным движением, а в последнее время вблизи ветропарков.
Мерцание теней и световых отражений может быть вызвано пропеллерами вращающихся турбин. Вращающиеся крылья турбины с восходом солнца от них трясут меняющиеся тени, создавая впечатление стробоскопа внутри домов. Это может вызвать головокружение, потерю баланса или тошноту у некоторых людей. Люди с мигренью, те, кто страдает от морщин и страдающих от эпилепсии, являются наиболее уязвимыми. Этот эффект, по мнению исследователей, для человека невелик, если ветровые турбины расположены на достаточном расстоянии от зданий или отделены от них надлежащим образом спроектированными и выполненными буферными зонами, а лопатки турбины покрыты подходящим отражающим слоем.
Если внимательно смотреть на морскую взволнованную поверхность, то можно прийти к выводу, что волны сменяют друг друга без какой-либо видимой закономерности - за большой волной может придти еще большая, а может и совсем маленькая волна; иногда приходят несколько больших волн подряд, а порой между волнами расположен участок почти спокойной поверхности. Большая изменчивость конфигурации взволнованной поверхности моря, особенно в случае смешанного волнения (а это наиболее распространенная ситуация) дала повод известному английскому физику лорду Томсону заявить, что «... основной закон ветрового волнения - это кажущееся отсутствие какого-либо закона». И, действительно, до настоящего времени мы не можем со всей определенностью предсказать последовательность чередования индивидуальных волн даже по какой-либо одной из характеристик, например по высоте, не говоря уже о других характеристиках, таких как форма гребней и ложбин и др.
Эти эффекты могут ощущать люди, находящиеся в непосредственной близости от ветропарков. Что касается турбин, эта неприятность, связанная с эффектом мерцания, меньше. Другим элементом, связанным с ветровыми электростанциями, вызывающим озабоченность, является электромагнитное излучение. Стоит отметить, что излучение испускается как из природных источников, так и с помощью телекоммуникационных систем, а также электрического и домашнего электронного оборудования. Из-за множества источников, излучающих электромагнитные волны, почти все люди подвергаются этому воздействию, в результате чего их внутренние клеточные процессы становятся все более тревожными.
При сложении двух гармонических колебаний, частоты которых достаточно близки, возникает негармоническое колебание, называемое биением, которое характеризуется периодическим изменением интенсивности с частотой, равной разности взаимодействующих колебаний (рис. 10 2). Нечто аналогичное наблюдается и в ветровых волнах. Поскольку волны приходят в какую-либо область из разных зон и частоты их могут быть
Находясь в сильном магнитном поле может вызвать раздражительность, головные боли, повышенную возбудимость, слабость, клетки крови морфологических изменения, увеличение содержания гистамина в крови, увеличение частоты сердечных сокращений, гормональные нарушения, нарушение свертываемости крови, изменений в углеводном и биоэлектрической дисфункции мозга. В результате это может привести к острой миелоцитарной лейкемии, хроническому лимфоцитарному лейкозу и опухолям головного мозга. Источником электромагнитного излучения ветряных турбин являются линии, соединяющие турбину с генератором турбины электрической сети, электрическим трансформатором и подземной проводкой.
 |
Гл. 10. Волны в океане 197
Известность имеет юго-восточный район побережья Африки - здесь сильные ветры, разгоняющие большие волны, зыбь, приходящая с юга, и Северное течение - все это создает необычайно тяжелые условия для плавания. Бартоломео Диаш, об экспедиции которого уже упоминалось, в этом районе океана две недели противостоял сильному волнению и, чтобы пройти это место, по легенде, продал душу дьяволу. В тот раз это помогло. Диаш прошел это место, назвал его мысом Бурь, но через два года погиб там же. Португальский король Жоан II переименовал мыс Бурь в мыс Доброй Надежды, так как за ним открывалась надежда дойти до Индии морским путем. Именно с этим мысом связано возникновение легенды о «Летучем голландце». Именно здесь наблюдаются одиночные волны-убийцы, образующиеся в результате взаимодействия волн и течений. Эти волны представляют крутое вспучивание воды, имеют очень крутой передний склон и достаточно пологую ложбину. Высота их может превышать 15- 20 м, при этом они возникают часто при относительно спокойном море. Волны этого района представляют серьезную опасность и для современных судов. Большую опасность представляют также волны в тропических ураганах и тайфунах.
Однако следует подчеркнуть, что его надлежащее местоположение и применение адекватной безопасности могут практически полностью исключить воздействие этого излучения. Это означает, что важно поддерживать безопасное расстояние от ветропарков, что в целом устраняет разрушительные последствия выбросов турбин и линий, соединяющих электростанцию с сеткой. Важным элементом является надлежащее планирование и размещение подземных линий электропередач между турбогенераторами и их надлежащая защита. Сохраняя правильное расстояние между установкой и надлежащую защиту соединительных линий турбины, кажется, что воздействие на здоровье человека электромагнитного поля, создаваемого ветровой фермой, может быть существенно ограничено полем, генерируемым трансформатором.
Наука о волнах возникла и развивалась как один из разделов классической гидродинамики и до 50-х годов XX в. практически не приступала к описанию такого сложного волнения, каким являются ветровые волны на поверхности водоемов. Степень волнения оценивалась главным образом по шкале Бофорта на глазок (табл. 10.3).
В начале XX в. с переходом от парусного флота к паровому количество аварий и гибели кораблей несколько уменьшилось (было 250-300 судов в год, стало ~150), и появилась недооценка природных сил при определении безопасности мореплавания. Среди судостроителей начала XX в. бытовало мнение, что «силы стихии сдаются перед новыми прочными кораблями». Это мнение стоило жизни многим морякам. Морские волны - достаточно грозное явление природы, а природа не терпит пренебрежительного отношения к себе и зачастую мстит людям, инициируя тем самым стремление людей лучше и глубже понять ее законы.
В табл. 10.4 приведено количество судов, погибших из-за штормов и других неблагоприятных гидрометеорологических условий, главным образом, связанных с сильным волнением, за период с 1975 по 1979 г. Эта выборка относится только к торговым судам относительно большого размера (более 500 регистровых тонн). Количество аварий па более мелких судах за этот же период определяется четырехзначным числом. Стало ясно, что
 |
Гл. 10. Волны в океане 199
Для измерения волн обычно используются акселерометриче-ские буйковые волнографы, основанные на принципе акустического эхолота, и волнографы гидростатического типа. Волнографы обычно измеряют среднюю и максимальную высоту волн, средний период и длину волны, частотный спектр волнения.
В акселерометрическом волнографе элементы волнения определяются путем двойного интегрирования сигнала, получаемого от акселерометрического датчика. Наиболее распространенные зарубежные волнографы устроены именно по такому принципу. Принцип действия гидростатических волнографов основан на связи гидростатических колебаний на некоторой глубине с характеристиками колебаний волновой поверхности.
Эхолокация используется при зондировании мгновенных значений высоты возвышения водной поверхности со свободноплавающего или заякоренного буя (прямой эхолот). Волнографы, принцип действия которых основан на обратной эхолокации, осуществляют зондирование границы раздела вода-воздух из-под воды.
Радиолокаторы с синтезированной апертурой, альтиметры, установленные на спутниках, позволяют измерять основные характеристики ветровых волн. Дистанционные методы позволяют получать характеристики ветровых волн на значительных территориях. На основе таких измерений, создаются современные атласы ветрового волнения. Представления о волновых данных можно получить на сервере http://www.waveclimate.com.
Как показала история развития наших фундаментальных знаний о волнении, необходима тесная связь теоретических, экспериментальных и натурных исследований.
Ветер является существеннейшим параметром, от которого зависят геометрические характеристики волнения. Однако при устойчивом и довольно продолжительном ветре средние характеристики волн увеличиваются по пути их распространения, пока они находятся под действием ветра. Этот путь называется длиной разгона ветра, или просто разгоном. Трудности наблюдений морских волн и их регистрации в естественных условиях заставили ученых обратиться к лабораторному моделированию ветрового волнения. На заре изучения морского волнения лабораторное моделирование было почти единственным источником количественных характеристик волн. Однако этот источник оказался весьма ограниченным - и вот почему. Основная трудность при лабораторном моделировании волнения - обеспечить достаточно большой разгон волн, т. е. нужно иметь длинные лотки. Средние параметры волн обычно изменяются во времени и в
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
208_______________________ Гл. 10. Волны в океане_________________________
при этом каждая спектральная составляющая достигает максимума, затем уменьшается до минимума, и, наконец, выходит на равновесное значение. Этот эффект называется эффектом превышения. Он был выявлен по измерениям в натурных и лабораторных условиях. Передний участок спектра формируется вследствие экспоненциального развития его составляющих и механизма нелинейного перераспределения энергии между спектральными составляющими. Уравнение баланса ветровой энергии подробно рассмотрено в монографиях .
Наиболее известным и изученным видом длинных волн являются приливы. Приливы вызываются гравитационными (при-ливообразующими) силами Луны и Солнца. В океанах и морях приливы проявляются в виде периодических колебаний уровня водной поверхности и течений. Приливные движения существуют и в атмосфере, а приливные деформации - в твердой Земле, однако здесь они проявляются менее выражено, чем в океане.
В прибрежных зонах величина колебаний уровня достигает 5-10 м. Максимальные значения колебаний уровня достигаются в заливе Фанди (Канада) - 18 м. У берегов России самый высокий прилив наблюдается в Пенжинской губе - 12,9 м. Скорость приливных течений в прибрежной зоне достигает 15 км/час. В открытом океане колебания уровня и скорости течений много меньше.
Приливообразующая сила Луны примерно в два раза больше приливообразующей силы Солнца. Вертикальные составляющие приливообразующей силы много меньше силы тяжести, поэтому их эффект ничтожен. Но горизонтальная составляющая приливообразующей силы вызывает значительные перемещения частиц воды, которые и проявляются в форме приливов.
Совместное действие Луны и Солнца приводит к формированию сложных форм колебаний уровня. Выделяют следующие основные виды приливов: полусуточный, суточный, смешанный, аномальный. В полусуточном приливе период колебаний водной поверхности равен половине лунных суток. Амплитуда полусуточного прилива изменяется в соответствие с фазами Луны. Полусуточный прилив наиболее распространен в Мировом океане. Период колебаний уровня в суточном приливе равен лунным суткам. Амплитуда суточного прилива зависит от склонения Луны. Смешанные приливы подразделяются на неправильные полусуточные и неправильные суточные. Аномальные приливы
Гл. 10. Волны в океане 209
Имеют несколько разновидностей, но все они достаточно редки в Мировом океане.
Для морской практики большое значение имеет прогноз (или предвычисление) приливных уровней. Предвычисление приливов основано на гармоническом анализе данных наблюдений за колебаниями уровня. Выделив по данным наблюдений основные гармонические составляющие, производят расчет уровня в будущем. Наиболее полное гармоническое разложение приливо-образующего потенциала, выполненное А. Дудсоном, содержит более 750 составляющих. Методы предвычисления приливов подробно рассмотрены в .
Первая теория приливов была разработана И.Ньютоном и называется статической. В статической теории океан считается покрывающим всю Землю, которая рассматривается как недеформируемая, вода считается невязкой и безынерционной. При океане, покрывающем всю Землю, статический прилив с точностью до постоянного множителя описывается приливным потенциалом. Водная поверхность океана описывается так называемым «приливным эллипсоидом», большая ось которого направлена на возмущающее светило (Луна, Солнце) и следует за ним. Земля же вращается вокруг своей оси и внутри этого «приливного эллипсоида». Статическая теория, несмотря на слабость основных допущений, правильно описывает основные свойства приливов.
Более совершенная динамическая теория приливов, в которой уже рассматривается движение волн в океане, была построена Лапласом. В динамической теории уравнения движения и уравнение неразрывности записываются в форме приливных уравнений Лапласа. Приливные уравнения Лапласа являются уравнениями в частных производных, записанными в сферической системе координат, поэтому их аналитическое решение может быть получено только для идеальных случаев, например узкий глубокий канал, опоясывающий всю Землю (так называемая каналовая теория приливов). Для небольших акваторий приливные уравнения Лапласа могут быт записаны в декартовой системе координат. Результаты расчетов приливов в Мировом океане представляются в форме специальных карт, на которых наносится положение гребня приливной волны в различные моменты времени (обычно лунного). Современные карты приливов строят на основе численных методов с учетом данных наблюдений .
210 Гл. 10 Волны в океане
Теория длинных волн исходит из предположения, что глубина жидкости Н мала по сравнению с длиной волны А, т.е. А ^> Н. В рамках теории длинных волн описываются приливные явления, волны цунами, а также ветровые волны и зыбь, распространяющиеся на мелководье. К длинным волнам относятся также волны паводка и бор, наблюдающиеся на водохранилищах и реках.
мплитуда длинных волн а много меньше их длины А го можно проводить описание, используя линейную теирию. шсли же эти условия не выполняются, то необходимо учитывать нелинейные эффекты .
Цунами в дословном переводе с японского - «большая волна в гавани». Под цунами принято понимать гравитационные волны, возникающие в море вследствие крупномасштабных, непродолжительных возмущений (подводные землетрясения, извержение подводных вулканов, подводные оползни, падение в воду метеоритов, обломков скал, взрывы в воде, резкое изменение метеорологических условий и т. п.).
Характерная временная длительность волны цунами составляет 10-100 мин; длина - 10-1000 км; скорость распространения L™Am,m ..^^ч^ тт^г,л,„„ ть на основе длинноволнового приближе-
ускорение силы тяжести, Я -- глубина 
а высота при накате на берег может достигать десятков метров. Эти волны очень длинные, в первом приближении к ним применима теория «мелкой воды».
По числу погибших в год в результате стихийных бедствий на Земле цунами занимает 5-е место после наводнений, тайфунов, землетрясений, засухи. Распределение цунами по регионам характеризуется сильной неоднородностью, основное количество цунами происходит в морях Тихого океана.
Распределение цунами в океанах и морях характеризуется следующим образом:
Тихий океан (его периферия) 75%
i Атлантический океан 9%
Индийский океан 3%
Средиземное море 12%
остальные моря 1%
Для того чтобы получить представление о цунами, приведем характеристики крупнейших цунами за столетний интервал (1880-1980) в табл. 10 6.
Для классификации цунами академик С.Л.Соловьев предложил полуколичественную шкалу (на основе анализа исторических цунами), в основе которой лежит высота подъема уровня.
Катастрофические цунами (интенсивность 4). Средний подъем уровня на участке берега длиной 400 км (и более) достигает 8 м. Волны местами имеют высоту 20-30 м. Происходит разрушение всех сооружений на берегу. Такие цунами происходят по всему побережью Тихого океана.
Очень сильные цунами (интенсивность 3). На берегу протяженностью 200-400 км вода поднимается на 4-8 м, местами до 11 м. Такие цунами наблюдаются на большей части Мирового океана.
Сильные цунами (интенсивность 2). На берегу длиной 80-200 км средний подъем уровня воды составляет 2-4 м, местами 3-6 м.
Умеренные цунами (интенсивность 1). На участке 70-80 км вода поднимается на 1-2 м.
Слабые цунами (интенсивность 0). Подъем уровня меньше 1 м.
212 Гл. 10 Волны в океане
Прочие цунами имеют интенсивность от -1 до -5.
Чем сильнее цунами, тем реже они происходят. Цунами интенсивностью 4 происходят 1 раз в 10 лет, причем в Тихом океане; интенсивностью 3 - один раз в 3 года; интенсивностью 2 - 1 раз в 2 года; интенсивностью 1 - 1 раз в год; интенсивностью 0 - 4 раза в год.
Основные причины цунами: землетрясения, взрывы вулканических островов и извержение подводных вулканов, обвалы и оползни. Рассмотрим кратко указанные причины в отдельности.
Около 85% цунами вызывается подводными землетрясениями. Это обусловлено сейсмичностью многих океанических районов. В среднем ежегодно происходит 100 000 землетрясений, из них 100 имеют катастрофический характер. В среднем 1 раз в 10 лет землетрясение вызывает в Тихом океане цунами высотой (средней) до 8 м (в отдельных пунктах до 20-30 м) (интенсивность 4). Цунами высотой 4-8 м (сейсмического происхождения) возникает раз в 3 года, высотой 2-4 м - ежегодно.
На Дальнем Востоке (РФ) за 10 лет происходит 3-4 цунами высотой более 2 м. Самое трагическое цунами в России произошло 4 ноября 1952 г. в Северо-Курильске. Город был практически полностью разрушен. Ночью началось землетрясение, примерно через 40 минут после его окончания на город обрушился водяной вал, который отступил через несколько минут. Морское дно обнажилось на несколько сот метров, но примерно через 20 минут на город обрушилась волна высотой более 10 м, которая уничтожила практически все на своем пути. После отражения от сопок, окружающих город, волна скатилась в низину, где ранее был центр города, и довершила разрушение. Цунами застали жителей города врасплох.
На Земле выделяются две зоны очагов землетрясений. Одна расположена в меридиональном направлении и проходит вдоль восточного и западного берегов Тихого океана. Эта зона дает основную массу цунами (до 80%). Вторая зона очагов землетрясений занимает широтное положение - Апеннины, Альпы, Карпаты, Кавказ, Тянь-Шань. В пределах этой зоны цунами происходят на берегах Средиземного, Адриатического, Аравийского, Черного морей, в северной части Индийского океана. В пределах этой зоны происходит менее 20% всех цунами.
Механизм генерации цунами при землетрясениях следующий. Основная причина - быстрое изменение рельефа морского дна
Гл. 10 Волны в океане 213
(подвижка), вызывающее отклонения поверхности океана от равновесного положения. В виду малой сжимаемости воды происходит быстрое опускание или подъем значительной массы воды в области подвижки. Образовавшиеся возмущения распространяются в виде длинных гравитационных волн.
Для количественного описания землетрясений используются интенсивность и магнитуда. Интенсивность оценивается в баллах (12-балльная шкала MSK-64). (В Японии действует 7-балльная шкала). Балл - единица измерения сотрясения грунта, почвы. Главная характеристика, определяющая балльность, - реакция грунтов на сейсмические волны. Энергия землетрясения определяется магнитудой М.
Важнейшая задача в прогнозе цунами сейсмического происхождения - установление признаков цунамигенности землетрясений. Сейчас считают, что если магнитуда землетрясения превышает некоторое пороговое значение М п, очаг расположен под дном моря, то землетрясение будет цунамигенным.
Для Японии предложены эмпирические формулы, связывающие магнитуду цунамигенных землетрясений и глубину очага Н
(в километрах): 
В энергию цунами преобразуется не более 0,1 энергии, выделившейся при землетрясении.
В результате анализа натурных данных установлены следующие свойства очага цунамигенных землетрясений. Энергия распространяется, в основном, по нормали к главной оси очага. Степень направленности зависит от вытянутости очага. Очаги крупных цунами, как правило, сильно вытянуты. Их оси ориентированы параллельно ближайшему берегу, впадине или островной дуге, поэтому основной источник энергии направлен в сторону моря. Отношение амплитуды волны вдоль разлома и амплитуды волны в направлении, перпендикулярном разлому, приблизительно равно 1/10-1/15. Отдельные измерения подтверждают это, например, цунами, вызванное Аляскинским землетрясением 1964 г., волны от которого были зарегистрированы на нескольких сейсмических станциях Тихого океана. Это позволило построить достаточно подробную диаграмму направленности цунами.
Подводные землетрясения вызывают не только волны цунами, они способны вызывать сильные возмущения водного слоя в эпицентральной области, что может проявляться в виде резкого увеличение вертикального обмена в океане . Вертикальный
214 Гл 10 Волны в океане
Обмен приводит к трансформации полей температуры, солености и цветности океана. Выход глубинных вод на поверхность приведет к образованию обширной аномалии температуры поверхности океана. Вынос биогенов в обычно обедненный этими веществами поверхностный слой приводит к увеличению концентрации фитопланктона. Так как фитопланктон является первичным звеном в трофической цепи и определяет биопродуктивность вод, возможны явления типа миграции рыбы, морских животных и т. п. Непосредственно над эпицентральной областью наблюдаются сильные возмущения водного слоя, проявляющиеся в бурлении воды, выбросах водяных столбов, формировании крутых стоячих волн амплитудой до 10 м. Среди моряков это явление известно как моретрясение. В результате анализа спутниковых данных температуры поверхности океана и сейсмических данных было выявлено понижение температуры поверхности океана и увеличение концентрации хлорофилла «а», которые последовали за серией сильных подводных землетрясений в районе острова Сулавеси (Индонезия, 2000). Серия лабораторных экспериментов позволила установить, что колебания дна бассейна могут приводить к генерации вертикальных потоков, способных разрушить имеющуюся устойчивую стратификацию и привести к выходу холодных и насыщенных биогенами глубинных вод на поверхность, что приведет к образованию аномалии температуры поверхности океана и концентрации хлорофилла.
На земле около 520 действующих вулканов, две трети которых находится на берегах и островах Тихого океана. Их извержения часто приводят к возникновению цунами. Приведем некоторые примеры.
При взрыве вулкана Кракатау 26 августа 1883 г. в Индонезии высота волны цунами достигла 45 м, погибло 36000 человек. Волны цунами обежали весь мир. Энергия этой катастрофы эквивалентна энергии взрыва 250-500 тыс. атомных бомб типа хиросимской.
Взрыв вулканического острова Тир в Эгейском море 35 веков назад (вулкан и остров называли раньше Санторин) явился причиной гибели Минойской цивилизации. Это событие, вероятно, послужило прообразом Атлантиды. Сотрудники Союзморнии-проекта С.Стрекалов и Б.Дугинов так описывают гибель Минойской цивилизации.
«Великая Минойская цивилизация отличалась непревзойденными произведениями искусства и художественного ремесла, величественными дворцами. В середине XV в. до н. э. на Крит обрушилась катастрофа. Почти все дворцы были разрушены,
Г л 10. Волны, в океане 215
Поселения покинули их обитатели. Существуют две гипотезы гибели. Согласно одной ее разрушили варвары - греки-ахейцы, согласно другой, причиной стал природный катаклизм. Примерно 3,5 тыс. лет назад в Эгейском море произошел взрыв вулканического острова Санторин. В результате катастрофы образовались гигантские волны, которые обрушились на остров Крит и распространились до Египта, затопив дельту Нила. Так ли это было? Могла ли она стать действительной причиной гибели цивилизации? Эти вопросы определили постановку нижеследующей гидродинамической задачи: «Катастрофическое цунами на побережье Крита и в Египте XV-XIV вв. до н.э.»
В прибрежной зоне Крита под водой на глубинах от 8 до 30 м обнаружены керамические изделия, а на глубинах 30-35 м - строительные блоки, относящиеся к античному времени. Исходя из того, что отливная волна равна приливной, первая также имела высоту 30-35 м. В поиске аналогов подобной волны в примерно соответствующем подводном и надводном рельефе местности мы обратились к наиболее мощной природной катастрофе последних столетий - взрыву вулкана Кракатау (в конце XIX в.). Там волна цунами, по имеющимся данным, достигла в очаге высоты 40 м. Исходя из аналога, мы предположили, что в районе острова Санторин на глубине около 300 м произошло землетрясение силой 8,5 балла. Далее, направление оси очага мы приняли совпадающим с направлением изобат в районе острова Санторин и параллельным продольной острова Крит. Затем, в результате расчетов, выполненных по оригинальной методике, разработанной в Союзморниипроекте, установили, что в соответствии с исходными данными, должна была возникнуть одиночная волна цунами типа солитона высотой 44 м и длиной около 100 км; при этом длина продольной оси очага равна 220 км, а его ширина - 50 км. Распространение подобной волны дает возможность предположить нижеследующее.
К югу очага волна уменьшается, и у северного побережья Крита ее высота составляет 31 м. С прохождением в заливы острова высота волны возрастает до 50 м, а после ее отражения от обрывистых берегов и материкового склона отдельные заплески могут достигать высоты 60-100 м. В Средиземное море волна проходит через проливы, ослабевая за счет экранирования островами. По выходе из пролива Касос у южного побережья Крита высота волны составляет 9,3 м. После пересечения Средиземного моря и взаимодействия волны с материковым склоном и шельфом в районе дельты Нила ее высота становится равной 4 м. По дельте Нила, имеющей малый уклон поверхности
216 Гл 10. Волны в океане.
(порядка 5,5 10~ 5), волна распространяется на расстояние 73 км вплоть до устьевой части на коренном берегу, т. е. практически вся мористая часть дельты подвергается затоплению. В дельте Нила в течение исторического периода времени в несколько тысяч лет скорость отложения аллювия была практически постоянной и равной 0,9-1,3 мм в год. Исключение составляет второе тысячелетие до н.э., когда заметных отложений аллювия по не вполне понятным причинам обнаружить не удалось. Можно предположить, что волна цунами, затопившая в этот период времени дельту, смыла и унесла в море весь поверхностный аллювиальный слой.
Катастрофа, произошедшая на острове Санторин, наряду с экологическими, имела, вероятно, и серьезные социальные последствия. Громадные волны, высотой 30-50 м были вполне в состоянии уничтожить существовавшую на Крите Минойскую цивилизацию. Затопление дельты Нила в период конца XVIII- начала XIX династии фараонов имело прежде всего следствием резкое ухудшение экологической обстановки, связанное с исчезновением плодородного слоя почвы, засолением и образованием болот. Социальные последствия из-за кризиса земледелия в дельте, в конечном счете, могли способствовать началу упадка Египетского царства.»
В недавнее время (8.01.1933) вулканический взрыв на острове Харимкатан привел к образованию цунами, при этом волны достигали 9 м (Курильская гряда).
Наиболее впечатляющий пример образования волны цунами при обвале имел место 10 июля 1958 г. Сход лавины с породой объемом 300 млн м 3 со склонов горы Фейруэзер (Аляска) в бухту Литуя создал цунами высотой 60 м с максимальным заплеском 524 м (заплеск - высота подъема воды относительно невозмущенного уровня при накате волны на берег).
Цунами высотой до 15 м возникли от падения с высоты 200 м обломки скалы (остров Мадейра, 1930). В Норвегии в 1934 г. цунами высотой 37 м возникли от падения скалы массой 3 млн т с высоты 500 м.
Оползни на склоне океанической впадины (Пуэрто-Рико) в декабре 1951 г. вызвали волну цунами. Оползни, мутьевые потоки часто наблюдаются на материком склоне океана, при этом роль индикаторов образования и прохождения оползней или му-тьевых потоков играют разрывы кабелей, трубопроводов.
6 октября 1979 г. цунами высотой 3 м обрушились на Лазурный Берег в районе Ниццы. Тщательный анализ сейсмической
Гл. 10. Волны в океане 217
Обстановки, метеоусловий позволил заключить, что причиной цунами явились подводные оползни. Инженерные работы на шельфе могут спровоцировать образование оползней и, как следствие, возникновение цунами .
Взрывы в воде атомных и водородных бомб способны вызвать волну типа цунами. Например, на атолле Бикини взрыв «Бей-кер» создал волны высотой около 28 м на расстоянии 300 м от эпицентра. Военными рассматривался вопрос об искусственном создании цунами. Но так как при образовании цунами в волновую энергию превращается только небольшая часть энергии взрыва, и направленность волны цунами низка, энергетические затраты на создание искусственного цунами (мощного волнового наката в определенной части побережья) очень велики.
В развитии цунами обычно выделяют 3 стадии: 1) формирование волн и их распространение вблизи очага; 2) распространение волн в открытом океане большой глубины; 3) трансформация, отражение и разрушение волн на шельфе, набегание их на берег, резонансные явления в бухтах и на шельфе. Исследован-ность этих стадий существенно различна.
Для решения гидродинамической задачи расчета волн необходимо задать начальные условия - поля смещений и скоростей в очаге. Эти данные можно получить прямым измерением цунами в океане или косвенно, путем анализа характеристик процессов, порождающих цунами. Первые регистрации цунами в открытом океане проведены С.Л.Соловьевым и др. в 1980 г. у Южно-Курильских островов. Существует принципиальная возможность определения параметров в очаге на основе решения обратной задачи - на основе немногочисленных проявлений цунами на берегу определить его параметры в очаге. Однако натурных данных для корректного решения такой обратной задачи, как правило, очень мало.
Для предсказания проявления цунами в прибрежной зоне и решения других инженерных задач нужно знать изменение высоты, периода, направления фронта волны вследствие рефракции. Этой цели служат рефракционные диаграммы, на которых указывают положение гребней волн (фронтов) на разных расстояниях в один и тот же момент времени, или положения гребня одной и той же волны в разные моменты времени. Лучи (ортогональные положению фронтов) проводятся на этой же карте. Считая, что поток энергии между двумя ортогоналями сохраняется, можно оценить изменение высоты волны. Пересечение лучей приводит к неограниченному росту высоты волны. Мощность, переносимая
 |
 |
 |
220 Г л 10. Волны в океане
Вздымающийся бурун - волна накатывается без обрушения на крутых откосах.
