|
Цунами — японское название волн, формирующихся
в море под воздействием каких-либо
быстро протекающих крупномасштабных
возмущений свободной поверхности.
Цунами,
6,5 балла (по шкале Рихтера) с эпицентрами
на глубинах менее 50 км, хотя в некоторых
случаях причинами могут быть обвалы,
оползни дна и вулканические извержения.
Не все такие землетрясения вызывают Цунами и механизм их образования может быть
различным. Так как источники большинства Цунами расположены на больших глубинах в
море, то их точная локализация, вероятно,
выяснится не скоро. Сформировавшаяся
волновая система чрезвычайно походит
на систему волн, образующуюся при
бросании камня в середину широкого
мелководного бассейна.
В
простейшем случае форма волны —
осесимметричная на ранней стадии, а
система состоит из гребней и ложбин в
форме концентрических окружностей и
ограничена извне «фронтом»,
аналогичным фронту ударной волны. Фронт
распространяется с предельной скоростью
с = sqr
(gh) для
свободных волн в воде глубиной h
(g —
ускорение свободного падения), а все
другие волны перемещаются более медленно.
По истечении некоторого времени
радиальное расстояние между последующими
ложбинами (длина волны) становится
большим около фронта и постепенно
уменьшается в направлении к центру
системы (рис. 1). В отличие от генерированной
ветром зыби, которая может расти и
исчезать буквально на глазах, волны Цунами
сохраняются, если отсутствуют границы,
вызывающие отражение волн.
Волны
системы Цунамиразличаются по размерам, и
амплитуда любой волны не остается
постоянной во времени и пространстве.
Для любой волновой системы Цунами распределение
энергии среди волн ясно обнаруживает
амплитудную модуляцию волнового ряда,
которая до некоторой степени определяется
природой источника, расстоянием от
точки наблюдения и глубиной. Амплитуда
отдельных волн в среднем уменьшается
с увеличением времени. Это происходит
потому, что волновая система ограничена
и обладает почти постоянной энергией,
которая убывает на единицу площади по
мере развития системы.
Так
как глубина моря переменна, то начальная
симметрия любой волновой системы скоро
более или менее искажается. Этот эффект,
аналогичный фазовому искажению и оптике,
наиболее заметен на внешнем крае волновой системы
и обусловлен тем, что фазовые (волновые)
скорости длинных волн постепенно
приближаются к фазовым скоростям
волнового фронта и более заметно
подвержены влиянию местных глубин, чем
короткие волны, более удаленные от
фронта. Влияние топографических
неровностей, малых по сравнению с длинами
волн, выступает осредненным, так что
неровности протяженностью в несколько
сотен миль могут заметно изменять
симметрию системы.
По
мере того как волны приближаются к
океаническому побережью и достигают
мелководья, амплитуды волн увеличиваются,
так как приращение энергии, приходящееся
на каждую волну, распределяется на
уменьшающиеся объемы воды. По мере
уменьшения глубины и роста волн амплитуды
волн достигают размеров, соизмеримых
с глубиной. В этом «мелководном»
режиме дополнительное изменение волновой
системы вызывается изменением амплитуд
и является нелинейным, т. е. обусловлено
тем, что фазовая скорость свободной
гравитационной волны на мелкой воде
является также функцией амплитуды
волны. В конечном счете развитие каждой
волны ограничено береговой линией; при
этом часть энергии волн (около 40%)
рассеивается обратно в море, остальная
расходуется на диссипативные процессы
вдоль берега.
Ситуация
в непосредственной близости от береговой
линии очень сложна. Здесь временные
масштабы существования волны малы по
сравнению со временем развития движении
на глубокой воде и, повидимому, регулирую
почти полностью местной топографией.
При некоторых еще не объясненных
процессах вода на шельфе находится в
колебательном движении с одной или
более (существенно) постоянными
частотными характеристиками данного
района. Типичным для умеренного — не
экстремального — характера уровенных
колебаний является наличие трех - пяти
больших колебаний, после которых
наступает уменьшение амплитуды и
постепенное возвращение колебаний к
нормальному режиму в течение нескольких
дней. Почти все разрушения, связанные
с Цунами происходят в течение кратковременных
процессов волновых колебаний
большой амплитуды, вторгающихся на
сушу; вертикальные размеры некоторых
из них достигают нескольких десятков
футов. К счастью, районов, где это
происходит сравнительно мало, и на
большей части океанического побережья
размах местных колебаний редко
превышает обычные размеры приливов.
Однако
даже очень умеренные периодические
колебания уровня моря определенной
частоты вдоль береговой линии могут
вызвать значительные эффекты в заливах
и гаванях, так как уровень воды внутри
них резонирует на внешние воздействия.
Эти эффекты часто наносят значительные
повреждения кораблям и сооружениям
даже в районах, относительно застрахованных
от опасности.
Б.
ДЖ. Ван-Дорн
Статья из Океанографической энциклопедии, 1974 года с. 583 - 584
(прим. будьте бдительны - наука могла уйти далеко вперед)
Материалы по теме - Генератор цунами, Система раннего предупреждения цунами, о причинах возникновения цунами в Японском море.
(Пользуйтесь поиском, на сайте масса полезной информации)
|
