Приливно-отливные колебания уровня океана сопровождаются горизонтальным перемещением водных масс, которое носит название приливно-отливного течения. Поэтому судоводитель должен учитывать не только изменение глубин, но и приливно-отливное течение, которое может достигать значительной скорости. В районах, где наблюдаются приливы, судоводитель должен быть всегда осведомлен о высоте прилива и элементах приливно-отливного течения.

Приливы позволяют судам с большой осадкой заходить в некоторые порты, расположенные в мелководных бухтах и устьях рек.

В некоторых местах приливы усиливаются сгонно-нагонными явлениями, что приводит к значительному повышению или понижению уровня, а это в свою очередь может привести к авариям судов, стоящих под грузовыми операциями у причалов или на рейде.

Характер и величина приливов в Мировом океане отличаются большим разнообразием и сложностью. Величина прилива в океане не превышает 1 м. В прибрежных районах в связи с уменьшением глубин и усложйением рельефа дна характер приливов значительно изменяется по сравнению с приливами в открытом океане. У прямолинейных берегов и вдающихся в океан мысов величина прилива колеблется в пределах 2-3 м; в прибрежной части заливов и при сильно изрезанной береговой линии она достигает 16 м и более.

Например, в Пенжинской губе (Охотское море) прилив достигает 13 м. У советских берегов Японского моря высота его не превышает 2,5 м.

В морях высота прилива зависит от того, какая имеется связь у данного моря с океаном. Если море далеко вдается в сушу и имеет узкий и мелководный пролив с океаном, то приливы в нем обыкновенно невелики.

В Балтийском море приливы настолько незначительны, что измеряются сантиметрами. Высота прилива в Кале 7 см, в Финском и Ботническом заливах около 14 см, а в Ленинграде около 5 см.

В Черном и Каспийском морях приливы почти незаметны.

В Баренцевом море приливы имеют полусуточный характер.

В Кольском заливе они достигают 4 м, а у Иоканских островов - до 6 м.

В Белом море приливы полусуточные. Наибольшая высота прилива наблюдается на Терском берегу в горле моря, где у Орловского маяка она доходит до 8,5 ж, а в Мезенской губе - до 12 м. В других районах этого моря приливы значительно меньше; так, в Архангельске около 1 м, Кеми - 1,5 ж, а Кандалакше - 2,3 м.

Приливная волна, проникая в устье рек, способствует колебанию их уровня, а также существенно влияет на скорость течения воды в устьях. Так, нередко скорость приливного течения, преобладая над скоростью реки, изменяет течение реки на обратное.

Существенное влияние на приливно-отливные явления оказывают ветры.

Всестороннее изучение и учет приливно-отливных явлений имеет большое значение для безопасности судоходства.

Течение, которое направляется в сторону движения приливной волны, называется приливным, противоположное - отливным.

Скорость приливно-отливных течений прямо пропорциональна величине прилива. Следовательно, для определенного пункта скорость приливно-отливных течений в сизигию будет значительно больше скорости в квадратуру.

С увеличением склонения Луны, а также при перемещении Луны от апогея к перигею скорость приливно-отливных течений увеличивается.

Приливно-отливные течения отличаются от всех других течений тем, что они захватывают всю толщу водных масс от поверхности до дна, лишь незначительно уменьшая свою скорость в придонных слоях.

В проливах, узких заливах и вблизи берегов приливно-отливные течения имеют обратный (реверсивный) характер, т. е. приливное течение направлено постоянно в одну сторону, а отливное имеет направление, прямо противоположное приливному.

В открытом море, вдали от берегов, и в средних частях достаточно широких заливов нет резкого изменения направления приливно-от- ливного течения на обратное, т. е. так называемой смены течений.

В этих местах чаще всего наблюдается непрерывное изменение направлений течения, причем изменение течения на 360° происходит при полусуточном характере прилива за 12 ч 25 мин и при суточном характере прилива за 24 ч 50 мин. Такие течения называются вращающимися течениями. Изменение направлений вращающихся течений в северном полушарии, как правило, происходит по часовой стрелке, а в южном- против часовой стрелки.

Смена приливного течения на отливное и наоборот происходит как в момент полных и малых вод, так и в момент среднего стояния уровня. Нередко смена течений происходит в промежуток времени между полной и малой водой. При смене приливного течения на отливное и обратное скорость течения равна нулю.

Общая схема приливно-отливных течений часто нарушается местными условиями. Учет приливно-отливного течения, как уже указывалось выше, имеет большое значение для безопасности плавания.

Данные об элементах приливно-отливных течений выбирают из Атласа приливно-отливных течений, а для некоторых участков морей- из таблиц, помещенных на навигационных картах. Общие указания о течениях даны также в лоциях морей.

Относительно постоянные течения показаны на картах стрелками. Направление каждой стрелки соответствует направлению действующего в данном месте течения, а цифры над стрелкой показывают скорость течения в узлах.

Направление и скорость приливно-отливных течений являются переменными величинами, и для того чтобы с достаточной полнотой отразить их на карте, нужна не одна стрелка, а система стрелок - векторная диаграмма.

При всей наглядности векторных диаграмм они излишне загружают карту и делают ее трудночитаемой. Во избежание этого элементы при- ливно-отливных течений принято показывать на карте в виде таблиц, помещаемых на свободных местах карты. Полной таблицей считается таблица, в которой есть следующие данные:

Часы относительно полной воды в ближайшем приливном пункте; надпись «Полная вода», соответствующая нулю часов, размещена по

Средине графы, от нее кверху в возрастающем порядке проставлены цифры часов до полной воды, а книзу также в возрастающем порядке- цифры часов после полной воды;

Географические координаты точек, обозначаемых обычно буквами А; Б; В; Г и т.д. ; те же самые буквы ставятся в соответствующих местах на карте;

Элементы течений: направление в градусах и скорость в сизигию и квадратуру в узлах (с точностью до 0,1 узла).

Определение скорости и направления течения на заданный момент в данном месте по Атласу находят следующим образом.

Вначале по Атласу определяют основной порт для данного места, после этого по Таблице приливов (ч. I) находят время полной воды, ближайшей к заданному, рассчитывают промежуток времени (в часах) до или после момента полной воды в основном порту относительно заданного момента. Затем на рассчитанный промежуток времени до наступления или после момента полной воды находят в Атласе направление течения (в градусах) и скорость (в узлах).

При плавании элементы приливно-отливных течений необходимо определять заранее; рекомендуется составить таблицу течений для заранее рассчитанных моментов (через 1 ч), соответствующих счислимым местам судна.

Ниже приведен пример таблицы приливно-отливных течений (табл. 7).

На пляже ввсе спокойно, можно купаться — сигнал красно-желтый флаг

Опасности обратных течений

Надо сказать, что обратные течения существуют в первую очередь на океанских пляжах, где пляжи не защищены рифами. — это в первую очередь пляжи , Легиана и Семиньяка. Если быть точнее это один огромный океанический пляж который растянулся на добрый десяток километров.

Обратное течение

Везде у берегов прилив и отлив сопровождаются течениями, называемыми приливо-отливными. Как правило, приливное течение начинается, когда вода, поднимаясь при приливе, достигла среднего уровня. Течение постепенно нарастает и достигает своего максимума – наибольшей силы в период самого высокого уровня. При отливе течение постепенно убывает и прекращается в момент среднего уровня воды. Далее начинается отливное течение – обратное течение, которое достигает своего максимума в самую малую воду и затем постепенно уменьшается и прекращается, когда уровень воды достигает среднего положения.

Приливы, приливные течения и волны образуют самое опасное явление Rip Current – обратное течение. Обратное течение является причиной 90-95 процентов случаев всех утоплений на морях и океанах. Rip current встречаются на всех без исключения океанских пляжах и на пляжах крупных морей.

В океане большие волны. Спасатели предупреждают

Что такое обратное течение и как оно образуется?

Когда на море прилив (все о приливах на Бали в статье « ») и волны постоянно накатываются на берег, вода не успевает уходить в море, но так как этот процесс необходим, то и возникают «коридоры» с сильным обратным течением по которым вся вода быстро уходит в море. Такие «коридоры» образуются непосредственно у берега и уходят в море.

Бывают коридоры с обратным течением устойчивые, они всегда возникают в одних и тех же местах, и не так опасны, потому что, как правило, про них знают все местные и подсказывают, куда не нужно ходить купаться. Но бывают так называемые flash rip currents, которые приходят и уходят, не имеют постоянной локализации, возникают спонтанно, то в одном месте, то в другом и с новым циклом прилива-отлива меняют свое местоположение. Такие рипы – обратные течения как раз и представляют смертельную опасность. Размеры «коридора» такого обратного течения обусловлены, величиной прилива, силой волн и рельефом дна. Частот коридор не широкий, всего 3-4 метра, и из него несложно выйти в одну или другую сторону. И скорость течения в большинстве рипов небольшая – около 5 км/ч, что не очень опасно. Однако на одном и том же пляже могут возникать обратные течения шириной до 50 метров! И если к этому еще добавить скорость в 15-20 км/ч, то, попав в такое обратное течение, если ты не знаешь, как с ним справиться и как необходимо поступать, то придется положиться только на Господа Бога.

Самое опасное то, что рип может возникнуть непосредственно у берега, где глубина по пояс и отдыхающие не могут и подумать о какой-либо угрозе утопления на такой глубине, но вдруг вы ощущаете сильнейшее течение, вас буквально приподнимает и с силой тянет в море. Все это происходит в десятке метров от ваших друзей, на глазах всех отдыхающих. Человек начинает усиленно бороться, но со стороны всем, кажется, что вы просто балуетесь. С таким сильнейшим течением бороться бесполезно, быстро кончаются силы, и конец может быть очень печальным. Самое опасное в обратном течении, то что оно может возникнуть практически внезапно и на небольшой глубине. Самая коварная глубина для неумеющих плавать — по грудь. Именно на такой глубине мы еще чувствуем дно, берег кажется рядом и ничего не может случиться, но именно на этой же глубине заканчивается жесткое сцепление с дном, тело в воде становится намного легче, и даже не при сильном течении, встать на ноги вы уже не сможете. Рипы – очень реальная опасность.

Что происходит, когда человек попадает в обратное течение? Его начитает тащить в открытый океан. Если рип широкий и скорость даже небольшая -5 км/ч, то сопротивляться бесполезно. Как раз и происходит такое обстоятельство, что люди, не знающие про обратное течение, начинают отчаянно сопротивляться и пытаться плыть именно в сторону берега, то есть против течения. У них, естественно, ничего не получается, возникает паника, быстро кончаются силы. С обратным течением не справляются спортсмены пловцы, в рипах немало утонуло атлетов, что уж говорить об обычных не подготовленных отдыхающих.

В следующей статье « » мы расскажем о правилах поведения при возникновении обратных течений, какие флаги и сигналы ставятся на пляжах и как их надо понимать.

Явление прилива представляет собой волновое движение масс воды, причём приливная волна имеет большую длину. В зависимости от того, является ли приливная волна поступательной или нет, связь между течениями и колебаниями уровня будет различной. Кроме того, приливные течения, также как и приливные колебания уровня, зависят от характера прилива (полусуточный, суточный, смешанный), от рельефа дна, конфигурации береговой черты, размеров бассейна. На них большое влияние оказывает отклоняющая сила вращения Земли и сила трения.

Расчёты приливных течений для случая, когда фронт приливной волны располагается параллельно прямолинейной береговой черте, показывают, что скорость течения зависит от отношения расстояния рассматриваемой точки до берега к глубине моря. Это отношение оказывается наибольшим на границе материковой отмели, где и можно ожидать наибольших скоростей приливных течений.

На скорость приливных течений огромное влияние оказывает изменение ширины бассейна, наибольшие скорости наблюдаются в узких проливах, так как через них при распространении приливной волны проходят большие массы воды. Исходя из расчёта количества воды, которое должно пройти через пролив за половину периода приливной волны, можно рассчитать скорость приливного течения.

При учёте влияния отклоняющей силы вращения Земли приливные течения принимают характер вращательных, или круговых, то есть за полупериод они будут изменяться не только по величине, но и по направлению (рис.41).

Если от одной точки нанести вектора наблюдённых приливных течений за время полного периода прилива, то, соединив концы векторов, получим замкнутую кривую, которая в случае правильных приливов будет близка к эллипсу и представляет собой годограф приливного течения.

Форма годографа приливных течений может быть не только эллиптической, но и более сложной в зависимости от характера прилива и физико-географических условий района.

Теоретическое решение задачи с учётом вращения Земли оказалось весьма сложным и было выполнено приближённо для двух частных случаев:

1) Для случая распространения волны в узком канале бесконечной длины;

2) Для случая распространения волны на бесконечно большом вращающемся диске.

В первом случае решение даёт реверсивное приливное течение 11 .

Во втором - вращательное , с годографом векторов в форме эллипса и с поворотом векторов по часовой стрелке в cеверномполушарии и против часовой стрелки в Южном.

Действительные наблюдения показывают, что в проливах и вблизи береговой черты приливные течения имеют обычно реверсивный характер, а в удалении от берега - вращательный.

Трениео дно и между слоями воды оказывает существенное влияние на характер приливных течений. Влияние трения сказывается главным образом в нижнем слое (слое трения), толщина которого зависит от периода прилива и величины коэффициента турбулентного трения. Выше слоя трения приливные течения имеют тот же характер, что и при отсутствии трения.

Выше слоя трения годограф векторов течений направлен большой осью в направлении распространения волны, и максимальные скорости наблюдаются в моменты полной и малой воды (0 и 6 часов).

В слое трения эллипс приливного течения более узкий, большая ось эллипса повёрнута вправо (в северном полушарии ) относительно направления распространения волны и максимальные скорости наблюдаются раньше моментов полной (0 часов) и малой (6 часов) воды.

В теории влияния трения на приливные течения до сих пор остаётся много неясного.

Рис. 41. Годограф вращательного приливного течения

(Цифры показывают часы полной воды)

Так как теория приливных течений разработана слабо, она не даёт возможности предвычислять их теоретически. Поэтому для практических расчётов, так же как и в случае приливных колебаний уровня, используются результаты непосредственных наблюдений над течениями. Подвергая эти наблюдения обработке методом гармонического анализа или другими методами, можно получить данные для расчёта приливных течений на любой срок вперёд.

Практические методы обработки наблюдений над приливными течениями делятся на две группы:

Упрощённые методы (применяемые для расчёта течений при правильных приливах - полусуточных или суточных):

проекционный метод;

метод Северной гидрографической экспедиции;

метод И. В. Максимова.

Точные , основанные на теории гармонического анализа приливов. Они могут быть использованы для расчёта приливных течений любого характера:

Метод гармонического анализа;

Штурманский метод.

Оба этих метода аналогичны одноимённым методам обработки наблюдений и предвычисления приливных колебаний уровня.

Федеральное агентство морского и речного транспорта РФ

«Новосибирская государственная академия

водного транспорта»

Кафедра «Судовождение»

Дисциплина

Гидрометеорологическое обеспечение судоходства

Практическая работа № 4

Тема: «Расчет приливо-отливных течений»

Новосибирск 2012

на расчётно-графическую работу

«Расчёт приливо-отливных течений».

Учебные цели

Изучить теорию приливо-отливных явлений в Мировом Океане, возникновение приливо-отливных течений, их особенности в зависимости от глубин и рельефа берегов акваторий бухт, губ, заливов и рек.

Изучить условные обозначения видов течений на морской навигационной карте, способы отображения информации о приливо-отливных течениях. Умение определять на заданные сутки возраст Луны, вид действующего течения на заданные сутки и параметры течения на заданный момент или промежуток времени.

Определять приливо-отливные течения по информации в Атласе приливо-отливных течений.

Определять параметры суммарного течения (дрейфового и приливо-отливного) по таблицам приливов.

Строить графики приливо-отливных течений.

гл. Х Приливные явления в мировом океане. А.И.Гордиенко, В.В. Дремлюг Гидрометеорологическое обеспечение судовождения М., Транспорт, 1989. – 240 с.

Таблицы приливов т.II и IV на 2010 г ГУНиО МО РФ

Ермолаев Г.Г. Морская лоция, раздел: расчёт приливов.

Информация о приливах на отечественных и английских морских навигационных картах.

Атласы приливо-отливных явлений.

Ермолаев Г.Г. Судовождение в морях с приливами / Г.Г.Ермолаев, «Транспорт», -1969.- 176с.

Порядок выполнения работы

Расчёт течений по данным с морской навигационной карты на заданный участок плавания

Из таблиц приливов за 2010 год, устанавливаем, что ___ноября у (указывается название пункта ), полные воды наступают в следующие моменты по времени ___ часового пояса.

Высокая полная вода в ______

Низкая полная вода в ______

Из морского астрономического ежегодника МАЕ-2010 определяем на заданную дату возраст Луны ____ дней. По возрасту Луны определяем: какое течение действует на заданную дату.

На « ___»________ действует (указывается вид течения).

Данные по течению с морской навигационной карты, моменты наступления полных вод в основном пункте заносим в таблицу 1. Затем производим записи времени до и после полной воды. Течение считается сизигийным в момент новолуния и полнолуния

(возраст Луны 0 или 15 суток), а также двое суток до и после наступления новолуния и полнолуния). Течение считается квадратурным при нахождении Луны в I-й IV-й четверти (возраст Луны 7,5 и 22,5 суток), а также двое суток до и после квадратуры. В остальные промежутки течение считается промежуточным, скорость которого определяется как среднее между сизигийным и квадратурным течениями. В итоге составлена таблица направлений и скоростей течения на заданные сутки на заданный район плавания.

Таблица 1.

*) Пример оформления таблицы. Графики течений прилагаются.

После чего необходимо построить график приливо-отливного течения, который строится следующим образом. На листе миллиметровой бумаги (формат А4) проводят оси прямоугольных координат: по оси абцисс в выбранном масштабе откладываем поясное время из колонок 1-й и 2-й полных вод. По оси ординат откладываем в выбранном масштабе направления и скорости определённого течения. Можно строить раздельно графики для направлений и скорости течения. Это удобно для случая, когда необходимо отразить данные по нескольким участкам.

Аналогично рассчитывается течение на следующий пункт

Приливными или приливо-отливными течениями называются периодические горизонтальные перемещения водных масс, воз­никающие при явлении прилива под воздействием сил Луны и Солнца. Они составляют вторую неотъем­лемую сторону единого сложного явления прилива.

Эти течения отличаются от всех других течений, возникаю­щих в океанах и морях, тем, что захватывают всю толщину вод­ных масс от поверхности до дна, лишь немного уменьшая свою скорость в придонных слоях, где уже сказывается трение о дно

Необходимо отмстить, что характер движения приливных те­чении у берегов и в открытом море различен.

Вблизи берегов, особенно в узких проливах, заливах, бухтах, устьях рек и т. д., приливные течения имеют обратимый (ревер­сивный) характер, т. к. приливные и отливные течения обратны по направлению.

Для полусуточного течения движение идет с возрастающей скоростью около 3 час, затем с убывающей скоростью в продол­жение следующих 3 час, после чего направление его изменяется на обратное, и цикл повторяется.

Для суточного течения движение в одном направлении про­исходит в продолжение 12 час. В первую половину этого перио­да течение идет с возрастающей скоростью, а во вторую - с убывающей. Смена направления реверсивных течений происхо­дит или около момента полной или малой воды, или при сред­нем уровне. Это зависит от того, будет ли приливная волна иметь характер стоячей или поступательной волны.

При смене реверсивных течений есть моменты, когда не на­блюдается никакого течения. В эти часы вода находится в по­кое. На наших северных морях это явление носит название ко­роткой воды.

В открытом море или в средних частях достаточно широких заливов приливные течения имеют несколько иной характер. Там нет так называемой смены течений. Приливные течения ни­когда не прекращаются, но направление их вместе с изменени­ем скорости течений непрерывно изменяется в северном полу­шарии по часовой стрелке, а в южном - против часовой стрел­ки. Течения в таких местах «обходят» всю картушку компаса в течение либо 12 час 25 мин (при полусуточном характере при­лива), либо 24 час 50 мин (при суточном характере прилива). Течения такого характера получили специальное название вращающихся.

Орбиты частиц воды, описываемые при вращающихся тече­ниях, могут быть простыми, почти круговыми, и могут быть сложными, замкнутыми, кривыми фигурами.

Сведения о приливо-отливных течениях даются в лоциях, па навигационных картах, в специальных таблицах и атласах. Приливные течения в различных местах по-разному меняют­ся относительно полных и малых вод, по в навигационных по­собиях (таблицах и атласах) они обычно даются на каждый це­лый час относительно полной воды в каком-либо пункте, приня­том за основной.