3.3: Вимірювання висот поверхні океану

Last updated
Save as PDF

Page ID: 1530

Judith Bosboom & Marcel J.F. Stive
Delft University of Technology via TU Delft Open

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Вимірювання хвиль можна проводити різними способами, або в місці розташування самих хвиль (in situ), використовуючи, наприклад, хвильові буї або полюси, присутні у воді, або з деякої відстані за допомогою методів дистанційного зондування, таких як радар. Точність більшості приладів становить\(\pm 10\)% або краще. Найпростіше виміряти вертикальну висоту за допомогою візуального спостереження окремих хвиль з кораблів, техніка, яка застосовується вже давно.

Вимірювання на місці часто спрямовані на отримання вертикальної висоти морської поверхні в одному місці або в глибокій воді (буї або стовпи), або в зоні прибою. Масиви манометрів, встановлених знизу, можуть бути розміщені лише на шельфі зони прибою для визначення висот та напрямків морських хвиль, які виступають в якості граничних умов для прибережної системи. Розміщений у глибокій воді, він підходить для вимірювання довгохвильових коливань, таких як припливи та цунамі (коротші коливання не досягнуть дна, див. Розділ. 5.4).

Прибережні датчики припливів вимірюють припливи та середні зміни рівня моря щодо точок на суші, а не абсолютної орієнтири. Ці прибережні припливні датчики часто базуються на поплавцях, що працюють у свердловині, або на електричних вимірах висоти води в трубі. Щоб досягти абсолютних середніх змін рівня моря, локальний вертикальний рух суші повинен бути виміряний та виправлений для ¹, див. Також Розділ. 2.5.1. Відмінності в оцінках історичних середніх змін рівня моря в основному обумовлені невизначеністю, пов'язаною з локальними вертикальними рухами. Тому, хоча дані доступні для понад 1750 станцій у всьому світі, а іноді повертаються до 1700 (для Амстердама), існує багато різних інтерпретацій абсолютних середніх змін рівня моря.

На сьогоднішній день вертикальний рух суші можна досить точно зафіксувати за допомогою супутникових даних, приймачів Global Positioning System (GPS) і висотометрів на основі вимірювань абсолютної сили тяжіння.

2021-10-14 пнг — Малюнок 3.5: П'ять місць розташування буїв у голландському районі Північного моря постійно надають дані спрямованих хвиль щонайменше з 1989 року, дві близькі до офшорних платформ, а решта - на різній відстані від узбережжя або зовнішньої дельти.

Інформація про хвилі від буїв, полюсів, радарів чи інших приладів важлива для прибережних інженерів, щоб отримати розуміння довгострокового хвильового клімату (років) або короткострокових (штормів та окремих хвиль) характеристик хвиль у певному регіоні. Як приклад інформації, доступної для певного інженерного проекту, на рис. 3.5 показані постійні (а саме 85%) місця вимірювання хвиль у Голландському Північному морі, які надавали дані спрямованої хвилі протягом більше трьох десятиліть (більше інформації: https://www.rijkswaterstaat.nl/water...ving/waterdata & https://waterinfo.rws.nl, голландською мовою).

Для отримання хвильової інформації ближче до узбережжя або в конкретному місці можуть бути використані хвильові моделі, які використовують вимірювану хвильову інформацію в місці розташування буя як граничні умови. Буї розташовані на відносно глибокій воді, щоб хвилі не піддавалися впливу (мінливого) русла. Дані про висоту - вибіркові кілька разів на секунду - перетворюються на радіосигнал, а потім передаються в центр післяобробки, де відбувається аналіз даних та виведення хвильових параметрів.

Для голландського узбережжя зазвичай поєднання моря і набухання присутня в рекорді. Набряклість може бути визнана як довша модуляція в записі, яка стає зрозумілою, коли два сигнали розділені в коротшому і нерегулярному морі і довше набухають. Типовий рекорд глибоководної хвилі з такої платформи наведено на рис. 3.6. Для більшості голландських місць вимірювання цей тип даних про висоту доступний з 1979 року. Він може бути використаний для отримання короткострокової статистики та довгострокового хвильового клімату. У наступному розділі будуть пояснені методи, щоб зробити це.

1. Локальні вертикальні рухи землі внаслідок післяльодовикового відскоку, тектонічних ефектів, видобутку ґрунтових вод або нафти можуть бути в тому ж порядку, що і середній глобальний або абсолютний підйом, який за останнє століття оцінюється в межах від 1 мм до 2 мм на рік (IPCC, 2001, 2007)