Амплитуда одноузловой (двух-, трех-, четырех-) сейши map

Открыть в полном размере

Амплитуда одноузловой (двух-, трех-, четырех-) сейши

Сейши представляют собой стоячие свободные колебания водной массы в замкнутом или полузамкнутом водоеме. Сейшевые колебания на Байкале наблюдаются почти непрерывно в течение всего года. Некоторые характеристики этих колебаний были получены ранее путем натурных измерений, лабораторных экспериментов на пространственной гидравлической модели и соответствующих теоретических расчетов; они представлены в опубликованных работах, представленных в списке литературы. Однако имеющаяся информация о байкальских сейшах пока недостаточно полна, что объясняется как трудностями натурных измерений, так и использованием весьма грубых данных о рельефе дна. В представленных картах использованы современные инструментальные средства и усовершенствованная методика для натурных измерений, а также выполнены расчеты сейшевых колебаний Байкала по спектрально-разностной модели с применением уточненных батиметрических данных, полученных в ЛИН СО РАН и вошедших в настоящий атлас.  Основной целью было исследование решений, соответствующих выделенным в натурных измерениях колебаниям с периодами 277, 152, 84, 67 и 59 мин.

Спектрально-разностная модель основана на линеаризованной системе уравнений мелкой воды в сферической системе координат. Разностная аппроксимация выполнена на нерегулярной треугольной пространственной сетке. Длины сторон треугольников вычислительной сетки у береговой линии 30 м, на основной части модельного водоема – около 1 км. Численный метод включает решение задачи на собственные значения и позволяет непосредственно получить набор частот и соответствующих форм сейшевых колебаний.

Представленные результаты расчетов получены с учетом вращения Земли. Комплексные решения нормированы таким образом, чтобы мнимая компонента была минимальной, и действительные компоненты решений для основной части расчетной области находились в диапазоне от –10 до 10. При нормировке не учитывались значения в узлах с глубиной менее 10 м и узлах внутри контура, содержащего Малое Море. Показаны пространственные распределения амплитуд сейш с периодами 276.96; 151.58; 84.25 и 67.38 мин, которые соответствуют одно-, двух-, трех- и четырехузловой продольным сейшевым модам Байкала. Распределения уровня вдоль средней линии для перечисленных мод показаны на рисунке. Следует отметить, что на мелководных участках акватории Байкала, таких как заливы Мухор, Провал, а также Черкаловский и Посольский Соры, где, по-видимому, существенно важен учет трения о дно, для уточнения решений необходимо привлечение других подходов. Результаты для первой моды хорошо соответствуют данным по распределению по длине оз. Байкал высоты сейшевых колебаний в работе [Судольский, 1991], где сопоставлены данные расчетов и исследований на пространственной гидравлической модели.

На основе данных с трех станций измерения уровня, расположенных в южной части озера, проведен анализ амплитуд сейшевых колебаний Байкала и их сезонной изменчивости. В спектре плотности мощности, построенном по годовой записи уровня, наблюдаются хорошо выраженные максимумы для колебаний с периодами 277, 152, 84 и 67 мин. Для одноузловой сейши нет значительных отличий амплитуд в период, когда озеро покрыто льдом и защищено от воздействия ветра, от амплитуд в остальное время года. Установлено, что сейша с периодом 67 мин проявляется в различные сезоны года. Формы изменения уровня на трех станциях для колебания с периодом 277 мин различаются слабо, с периодом 152 мин – имеют небольшие различия, с периодами 84 и 67 мин – имеют сходство только на участках с относительно большими амплитудами для колебаний, что объясняется  воздействием ветра и атмосферного давления. Измеренные и вычисленные периоды для первых четырех сейшевых мод представлены в таблице.

Литература

Арсеньева Н. М., Давыдов Л. К., Дубровина Л. Н., Конкина Н. Г. Сейши на озерах СССР. Л.: Изд-во ЛГУ, 1963. - 184 с.

Верболов В. И. О байкальских сейшах / Сейши на озерах, поверхностные и внутренние. - Л.: Наука, 1970. - C. 50-52.

Соловьев В. Н. Метод моделей и его применение к изучению сейш озера Байкала // Изв. Биолого-Геогр. ин-та. - 1925. - Т.2. - №2. - С. 9-26.

Соловьев В. Н., Шостакович В. Б. Сейши озера Байкал  // Тр. Иркутск. магн. и метеорол. обсерв. 1926, Вып. 1.Судольский А. С. Динамические явления в водоемах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 263 с.

Судольский А. С. Лабораторные исследования и расчеты сейш Байкала // Тр. ГГИ, 1968, вып. 155. - С. 109 -123.

Тимофеев В. Ю., Ардюков Д. Г., Гранин Н. Г., Жданов А. А., Кучер К. М., Бойко Е .В., Тимофеев А.В. Деформация ледового покрова, приливные и собственные колебания уровня озера Байкал // Физ. мезомех. - 2010. -  Т. 13. Спец. выпуск.  - С. 58-71.

Timofeev V. Y., Granin N. G., Ardyukov D. G., Zhdanov A. A., Kucher K. M., B. Ducarme  Tidal and Seiche signals on Baikal Lake level // Bull. Inf. Marees Terrestres. - 2009. - V. 145. - P. 11635—11658.

Операции с документом
Навигация
IW:LEARN