ГЛАВА 14. ВОЛНЫ В ОКЕАНАХ И МОРЯХ

Пляж, Океан, На Открытом Воздухе, Песок, Море, Взморье
Изображение Pexels с сайта Pixabay

§ 58. Методы наблюдения и расчета волн

Изучение волн осуществляется инструментальными методами с помощью береговых и морских волнографов. К наиболее совершенным методам регистрации волн следует отнести стереофотосъемку и аэрофотосъемку, в результате которых получают изображение волнового рельефа в изолиниях высот уровня. Кроме того, исследование волн осуществляется на моделях в лабораторных условиях и экспериментальными методами, как, например, в специальном штормовом бассейне, созданном академиком В. В. Шулейкиным.

Инструментальные методы наблюдений волн

На инструментальных методах наблюдений строится современная методика расчета элементов волн. Наряду с большим числом эмпирических соотношений между элементами волн и элементами ветра (его скоростью ш, направлением aw, временем действия tw, разгоном D, т. е. длиной воздушного потока над морем) и глубиной моря Н широкое распространение получили методы расчета, базирующиеся на уравнении баланса энергии,— это так называемые энергетические методы. Большое развитие получили в последние годы статистические методы анализа и расчета ветровых волн.

Для расчета элементов волн составлены номограммы, таблицы и атласы волн для различных районов Мирового океана, которыми широко пользуются мореплаватели, портостроители и другие специалисты.

Визуальный метод оценки волнения по девятибалльной системе

Наряду с существующими современными методами расчета элементов волн до последнего времени широко используется визуальный метод оценки волнения по девятибалльной системе (табл. 19).

Таблица 19

Шкала степени волнения

Высота волны, мВолнение, баллыХарактеристика волненияВысота волны, мВолнение, баллыХарактеристика волнения
00Волнение отсут-2,0—3,5VСильное
  ствует3,5—6,0VIОчень сильное
0—0,25IСлабое6,0—8,5VIIОчень сильное
0,25—0,75IIУмеренное8,5—11,0VIIIОчень сильное
0,75—1,25IIIЗначительное11,0 и болееIXИсключительное
1,25—2,0IVЗначительное   
Шкала степени волнения

В основу ее положены высоты заметных крупных волн (обеспеченностью около 3%).

Разработка единой теории волн

На современном этапе исследования морского волнения основная задача состоит в разработке единой теории волн, на основе которой можно осуществлять расчет и предсказание их характеристик. В решении этой задачи определилось несколько направлений, в частности изучение функциональной связи между средними значениями элементов волн и факторами волнообразования с использованием уравнения среднего энергетического баланса волн и уравнения связи между элементами волн. Это направление базируется на работах В. В. Шулейкина. Второе направление связано с изучением закономерностей распределения волн в волновом поле. В задачу этого направления входит математическое описание сложной волновой поверхности и количественная вероятностно-статистическая характеристика различных волн. Работами многих отечественных и зарубежных исследователей (Ю. М. Крылов, И. Н. Давидан, М. Лонгет-Хиггинс, Г. Нейман и др.) определены функции распределения отдельных элементов волн (высот, длин, периодов) и их взаимосвязь.

Для удовлетворения потребностей мореплавания, кораблестроения и гидротехнического строительства предложены различные эмпирические формулы, номограммы и кривые, полученные на основе теоретических (расчетных) и эмпирических данных. При исследовании многолетнего режима волнения производится расчет волн по полям ветра с использованием соотношений между элементами волн и параметрами ветра. Кроме того, используются вероятностные характеристики волн и ветра и многолетнее распределение их соотношений. По типовым полям ветра, полученным на основе типизации атмосферных процессов над акваторией океана, моря, озера или водохранилища, составляются атласы полей волн. Для более точных расчетов волнения в отдельных районах моря Г. В. Ржеплинским разработаны кривые распределения волн относительно наблюдаемой скорости ветра, режимные кривые распределения волн, интегральной повторяемости волн относительно разгонов (Л. Ф. Титов, М. Зубова и др.).

Источник: Общая гидрология, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1973