Видеодневник инноваций
Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США Военная ипотека условия
Баннер
Импортозамещение в судостроении

Как "Северная верфь"
решила вопросы
импортозамещения

Поиск на сайте

Главная / Издания / Литература / Книжная полка / К.П. Васильев. Что должен знать судоводитель о картах погоды и состояния моря

3.3. ТЕЧЕНИЯ

Морские течения характеризуются поступательным движением масс воды в океане (море). Течения можно классифицировать по факторам или силам, их вызывающим, характеру движения, глубине расположения, физико-химическим свойствам и т. д.

По факторам или силам, вызывающим течения, они подразделяются на:

— плотностные, обусловленные горизонтальным градиентом плотности воды; последний приводит к появлению горизонтальной составляющей градиента гидростатического давления, а следовательно, к перемещению масс воды;

— ветровые, обусловленные как непосредственно влекущим действием ветра, так и наклоном уровенной поверхности и перераспределением плотности воды, вызванных ветром;

— приливные, вызванные приливными волнами.

Кроме перечисленных выше, можно встретить и другие виды морских течений: компенсационные, бароградиентные, геострофические, сейшевые и т. д. Эти течения не имеют существенного значения и здесь не рассматриваются, тем более, что расчетные формулы для их определения можно получить, как частные случаи перечисленных выше видов течений.

По продолжительности течения делятся на:

— периодические, изменение которых происходит с определенным периодом. К их числу относятся приливные течения;

— непериодические, изменения которых носит непериодический характер: например, ветровые. С точки зрения их расчета они наиболее сложны.

По характеру движения течения делятся на:

— циклонические; круговые течения, направленные в северном полушарии против движения часовой стрелки, а в южном — по часовой стрелке;

— антициклонические; круговые течения, направленные в северном полушарии по часовой стрелке, а в южном — против часовой стрелки.

По глубине расположения течения делятся на:

— поверхностные течения;

— придонные течения;

— глубинные течения; течения на некоторой глубине между поверхностными и придонными течениями.

По физико-химическим свойствам течения подразделяются на:

— теплые, температура в которых выше температуры окружающих вод;

— холодные, температура в которых ниже температуры окружающих вод.

Рассмотрим течения с точки зрения навигации. Несомненно, что навигационная характеристика их должна отражать такое качество течения, которое определяло бы методику его учета при ведении счисления и прокладке курса. Такой характеристикой может служить продолжительность течения, его скорость и направление. В общем случае в море наблюдается суммарное течение, которое можно рассматривать как некоторую непостоянную сумму векторов постоянного V1 периодического V2 и временного V3 течений:

V = V1 + V2 + V3


Поэтому с навигационной точки зрения следует рассматривать два возможных варианта плавания с учетом течений: при постоянном или переменном течении.

3.3.1. Плавание при постоянном течении


При плавании в условиях штилевой погоды, когда суммарное течение формируется главным образом за счет постоянных течений, для определения истинной скорости судна и угла его сноса по климатическому пособию определяется постоянное течение (скорость и направление) на всем маршруте перехода. Для этого маршрут перехода разбивается на участки в соответствии с изменчивостью течения и для каждого однородного участка определяется скорость и направление постоянного течения. На основании этого вносятся коррективы в расчеты наивыгоднейшего пути. Однако скорость течения, определяемая по климатическим картам, может существенно отличаться от реальной скорости.


Рис. 29. График для определения скорости течения по градиенту температуры воды. 1 — Саргассово море, 2 — Гольфстрим летом и зимой (2а), 3 — Лабрадорское течение летом и зимой (За).

В качестве одного из приближений определения наблюдаемой скорости течения можно рекомендовать способ расчета, разработанный Р. Джеймсом. Он предложил для некоторых районов северо-западной части Атлантического океана определять скорость постоянного (геострофического) течения по горизонтальному градиенту температуры воды. Связь скорости течения с градиентом температуры воды представлена на рис. 29. Располагая фактической или прогностической картой распределения поверхностной температуры воды, мы легко определим скорость постоянного течения по графику.

3.3.2. Плавание при переменном течении


Этот случай наиболее общий, так как переменное (суммарное) течение формируется из постоянного, периодического и временного течений. В общем случае, при наличии всех трех составляющих переменного течения, необходимо произвести сложение векторов постоянного, приливного и временного течений. Таким образом, получим суммарный вектор переменного течения. Для некоторых районов Мирового океана построены карты суммарных течений. В этом случае скорость и направление их следует снять с карты.

При наличии двух слагаемых суммарного течения в различных комбинациях для определения вектора переменного течения необходимо произвести сложение двух векторов. В самом простом случае переменное течение может характеризоваться одним вектором течения: приливным или временным. Дальнейшие операции по определению пройденного пути и действительной скорости судна при переменном течении производятся аналогично описанной выше методике.

Для определения вектора приливных течений необходимо составить таблицу направлений и скоростей их через каждый час для всех участков маршрута. Исходные данные выбираются из таблиц или атласов или снимаются с карт приливных течений.

Особенно важен при расчете курса судна учет приливных течений в проливах. В этом случае желательно рассчитать путь судна таким образом, чтобы время прохода судна через пролив совпадало со временем наступления попутного приливного течения, что даст немалый выигрыш во времени. Учет приливных течений необходимо также проводить при расчете времени выхода в море и прибытия в порт.

Временные течения, такие как ветровые, стоковые, компенсационные, плотностные, бароградиентные и т. д., возникают в результате непостоянно действующих факторов, в первую очередь, ветра. Поэтому временные течения, вызванные ветром, представляют наибольший интерес для навигации. Их можно рассчитать по формуле Экмана


где V3 — скорость временного течения, вызванного ветром, см/с; W — скорость ветра, м/с; cp — ширина места, °.

Расчеты по этой формуле дают удовлетворительные результаты для открытой части океана при равномерном поле ветра и неизменной плотности воды.

В реальных условиях океана было замечено, что связь между течением и вызвавшим его ветром испытывает изменение при «критической» скорости ветра, равной 7 м/с. Ветровой коэффициент при переходе ветра через это значение возрастает, а связь его с изменением скорости ветра становится нелинейной.


Рис. 30. Номограмма для расчета скорости дрейфового течения

Большое влияние на ветровое течение оказывает волнение, так как частица воды, находящаяся на гребне волны, движется вперед быстрее других частиц, т. е. волнение способствует переносу водных масс, который достигает иногда больших значений. Так, при скорости ветра 10 м/с течение усиливается за счет волнового переноса на 8—10 см/с.

В Гидрометцентре СССР разработан способ расчета течения, вызванного ветром, по градиенту давления. При его разработке были приняты следующие допущения:

— скорость ветра над поверхностью океана пропорциональна градиенту давления;

— ветровой коэффициент k(1) меняется с изменением широты, уменьшается при ее возрастании.

На основании описанных выше особенностей взаимосвязи между ветром, волнением и течением и принятых допущений получена расчетная графическая зависимость, представленная в форме номограммы (рис. 30). С помощью номограммы по фактической или прогностической картам приземного поля давления рассчитывается скорость ветрового течения для любой точки океана.

Как показали многочисленные исследования, направление течения всегда отклоняется вправо от направления ветра (в северном полушарии). Угол отклонения варьирует в широких пределах (от 18 до 53°). Отклонение течения от направления ветра зависит от скорости ветра и широты места и увеличивается с возрастанием этих параметров. Для средних широт угол отклонения близок к 20°, т. е. течение направлено по изобарам.

Описанный метод неприемлем для районов океана, над которыми находится размытое поле давления, и в центрах циклонических и антициклонических образований.

(1) Ветровым коэффициентом называется отношение скорости течения к скорости ветра ( K = V3/W )

Вперед
Оглавление
Назад

Главное за неделю