Генерация внутренних волн подводными землетресении

В случае колебаний на дне естественного волновода возможна фокусировка и усиление ВВ с последующим разрушением слоев и выходом на поверхность.

Несмотря на большое количество существующих моделей, реальное существование указанных событий подтверждено лишь в недавнее время: выявлены наблюдениями со спутников холодные аномалии температуры поверхностных вод Мирового океана, вызванные подводными землетрясениями. Результаты этих исследований дают еще один ключ к пониманию особенностей пятнистого поля температуры поверхностных вод Мирового океана, не находивших до настоящего времени уверенного объяснения. Также установлен факт значительного влияния временного закона движения дна при подводном землетрясении на анизотропию излучения энергии источником землетрясения, которая ранее связывалась только с геометрическими параметрами очага. Установлено, что анизотропия излучения энергии асимметричным очагом с удалением от источника сохраняется и не исчезает на расстояниях, сравнимых с линейными размерами очага. [4, — С. -110 — 230].

Образование данных аномалий, наиболее вероятно, связано с разрушением верхнего слоя океана и выходом к поверхности глубинных вод в результате кратковременного, но значительного усиления вертикального обмена (апвеллинга) над областью эпицентра землетрясения.

Эти исследования показывают, что подводные землетрясения могут обладать достаточным запасом энергии для заметного нарушения исходной стратификации, образования зон глубокой турбулентности и генерации длинной гравитационной волны в океане при быстрых колебаниях дна. Связь амплитуды волны с амплитудой, частотой, продолжительностью колебаний дна и горизонтальной протяженностью источника практически одинаковы для поверхностной и внутренней гравитационных волн (с заменой для последней силы тяжести на эффективную силу тяжести). Т.к. горизонтальная скорость ВВ на порядки ниже скорости поверхностной, существует целый ряд динамических и энергетических эффектов их взаимодействия во времени.

2.3 Цунами и внутренние волны

Из сказанного в п.

2.2 очевидно, что в период зарождения цунами возникают мощные ВВ в очаге землетрясения. В условиях деформации дна типа «бегущей дорожки», как цунами, так и ВВ может получать колоссальную энергетическую накачку, при этом синергетический эффект от взаимодействия ВВ и цунами, особенно при продолжительных толчках, может быть существенным. На этапе наката цунами, в зависимости от рельефа прибрежной зоны, во-первых активно взаимодействует с существующими ВВ, во-вторых, может генерировать колоссальные ВВ, распространяющиеся перпендикулярно береговой линии. В период прохождения трассы по океану цунами практически не взаимодействуют с ВВ. В ограниченных же внутренних водоемах даже небольшие цунами могут вызвать катастрофические внутренние волны, полностью изменяющие локальный климат в водоеме.

Как известно, существуют различные шкалы оценки силы цунами в баллах, например:

1 балл — очень слабое: волна фиксируется лишь приборами;

2 балла — слабое: может затопить плоское побережье, но его замечают лишь специалисты;

3 балла — среднее: плоское побережье затопляется; лёгкие суда могут оказаться выброшенными на берег; портовые сооружения могут получить слабые повреждения;

4 балла — сильное: побережье затопляется; прибрежные постройки повреждаются; крупные парусные и небольшие морские суда могут быть выброшены на берег, а затем смыты в море; возможны человеческие жертвы;

5 баллов — очень сильное: прибрежные территории затоплены; волноломы и молы сильно повреждены; крупные суда выброшены на берег; имеются человеческие жертвы; велик материальный ущерб.

Из сказанного выше понятно, что даже цунами в 1.2 балла, при их взаимодействии с ВВ, могут нанести ущерб среде обитания человека, и это должно быть учтено при оценке возможных последствий даже небольших подводных землетрясений, ведь значительная часть теряемой цунами энергии переходит в энергию ВВ.

2.4 Внутренние цунами

Существует, по крайней мере, три определения внутреннего цунами:

— цунами во внутреннем водоеме;

— цунами, источник которого находится в океане;

— цунами, вызванное внутренними волнами.

Последнее определение наиболее точно подходит к теме данной работы и наименее трудно формулируемое. В самом деле, цунами, — это «волна в гавани», длинная гравитационная волна, несущая колоссальную энергию с огромной скоростью. Однако некоторый смысл в этом определении, несомненно, есть. Например, последствия возникновения экстремальных внутренних волн, подобных тем, которые генерируются баротропными приливами на различных подводных препятствиях, например, в районах Маскаренского хребта, Срединного хребта в Южной Атлантике, хребта Кюсю-Палау, Гибралтарском проливе, пусть и не столь катастрофичны, как цунами, разрушающие все на побережье, но по своему влиянию на климат могут, в перспективе, иметь не менее грозные последствия. Еще один пример, — внезапные апвеллинги и даунвеллинги во внутренних водоемах (например, на Черном море) — суровое, почти сравнимое с землетрясением, явление.

Заключение

В работе рассмотрены доступные данные современных исследований о существенном компоненте мирового баланса энергии — внутренних волнах в океане.

На основе этих данных сделана попытка классификации внутренних волн и составления перечня основных явлений, с ними связанных, а также основных причин, вызывающих их генерацию. В ходе подготовки работы стало очевидно, что определенный пласт информации об океане до сих пор, по понятным причинам, относится к информации стратегической, не имеющей выхода к широкой аудитории.

Очевидно, современных спутниковых данных было бы достаточно, чтобы представить статистику основных сведений об основных параметрах внутренних волн, но либо эта информация пока недоступна, либо еще не пришло время масштабных исследований этого явления. То, что делается для изучения и прогнозирования цунами с 2004 года, дает повод прогнозировать, что и изучение внутренних волн получит когда-нибудь импульс к развитию.

Список литературы

1. Доценко, С. Ф. Генерация поверхностных волн и вихрей при смещениях эллиптического участка дна бассейна // Прикладная гидромеханика. — Киев.: Институт Гидромеханики НАН Украины. — 2000,. — 2 (47) № 4, — С. 24 — 31

2. Каганов, В. И. Колебания и волны в природе и технике. Компьютеризированный курс: Учебное пособие для вузов. — М. Горячая линия — Телеком, 2008. — 336 с.

3 Корчагин, Н. Н., Монин, А.С. / В: Мезоокеанология. — М.: Море, 2004, — 140 с.

4. Левин, Б.В., Носов, М. А. Физика цунами и родственных явлений в океане. — М.: Янус — К, 2005. — 360 с.

5. Миропольский Ю. 3., Динамика внутренних гравитационных волн в океане, Л., 1981, — 223 с.