13. Уровень океанов и морей

Свободная поверхность Мирового океана должна иметь фор­му, близкую к форме геоида — фигуры, слегка отличающейся от правильного эллипсоида вращения, который создается силами тя­готения и центробежной из-за суточного вращения Земли. Отли­чие геоида от правильной геометрической фигуры обусловлено прежде всего неоднородным распределением масс в теле Земли; земная кора под океаном и материки к тому же сложены поро­дами различной плотности и различного объема. На форму геоида влияют и различия среднего атмосферного давления. Невозму­щенная поверхность океана принимается в качестве основной, «нулевой» для отсчета высот суши и глубин океана. Реальная поверхность океана, как это видно из предыдущего материала, постоянно испытывает возмущения, вызываемые волнением, при­ливами, течениями, различием плотностей, изменением объема и массы воды в океане. Возмущения обладают разными периодами и амплитудами, что создает огромные трудности в определении положения уровенной поверхности. За последние годы получают развитие спутниковые альтиметрические измерения, которые уже позволили обнаружить отклонения реальной поверхности океана от теоретического референц-геоида на десятки метров в обе сторо­ны. Тем не менее геоид остается эквипотенциальной поверхностью, на которой сохраняется одинаковое значение потенциала силы тяжести.

Все деформации уровня происходят около положения равнове­сия, поэтому периодические и случайные отклонения уровня могут быть исключены путем осреднения. Тогда останется только влия­ние постоянных факторов. Именно такой рельеф поверхности оке­ана показывает динамическая карта (см. рис. 10.19). В Мировом океане разности отклонений уровня только из-за течений, как показывают расчеты, могут достигать 2—3 м на расстояниях в тысячи километров.

Высота фактической уровенной поверхности моря над некото­рой отсчетной поверхностью называется уровнем моря и измеряется в сантиметрах. Рассматриваются несколько характеристик уровня: мгновенный, существующий в данный момент, средний, наивысший и наинизший за различные интервалы времени — суточный, декад­ный, месячный, годовой, многолетний и т. д. За нуль отсчета тоже принимаются разные поверхности: наинизшая малая вода в сизи­гию, средняя малая вода в сизигию для морей с приливами, сред­ний многолетний уровень для морей без приливов. Отсчетные по­верхности принимаются за нуль глубин — уровень, к которому при­ведены все глубины, показанные на карте, так как измерения глу­бин могли производиться при разном стоянии уровня. Для каждого уровенного поста, на котором производятся наблюдения, может существовать свой нуль поста, и положение его привязывается нивелировкой к государственной системе высот; в нашей стране это Балтийская система.

1. Кратковременные колебания уровня

Выше были рассмотрены кратковременные, продолжительно­стью в часах и в сутках, периодические колебания уровня: прили­вы, сейши. Но могут происходить и непериодические колебания, вызываемые синоптическими процессами в атмосфере, влиянием давления и ветра, поэтому иногда они называются анемобарически- ми колебаниями уровня. Атмосферные процессы вызывают в море прибрежную циркуляцию и приводят к повышениям (нагон) или понижениям (сгон) уровня у берега. Эти колебания называются сгонно-нагонными.

Размах колебаний уровня бывает меньше у приглубых берегов и больше у отмелых. В бухтах и заливах у мелководных берегов нагоны поднимают уровень до 3—4 м, как это наблюдается в Не­вской губе, в вершине Таганрогского залива; при весьма пологом побережье большие сгонно-нагонные колебания уровня сопровож­даются перемещениями уреза воды на сотни метров и километры: то заливается суша, то обнажается дно моря. Катастрофические масштабы сгонно-нагонные колебания уровня принимают при про­хождении тайфунов.

Сгонно-нагонные колебания уровня — явление очень слож­ное, для его понимания необходимо учитывать характер синоп­тического процесса, очертания берега и рельефа дна моря, дина­мику вод, включая течения, приливные и сейшевые колебания. Изучение сгонно-нагонных колебаний уровня показало, напри­мер, что в катастрофических санкт-петербургских наводнениях играют роль характер циклонов и траектория их прохождения над Балтийским морем, длинная волна сейшевого типа в открытой части моря, наконец, резонанс волн приливного периода в Невской губе.

Для каждого участка берега можно выделить сгонные, нагонные и нейтральные ветры. При этом направления эти могут быть раз­личными для разной силы ветра и связаны с размерами акватории, над которой дует ветер.

К сгонно-нагонным колебаниям уровня можно отнести и мус­сонные колебания, отличающиеся правильной сезонной периодич­ностью. Они заметны на всех побережьях муссонных районов Мирового океана.

Все виды сгонно-нагонных колебаний уровня связаны лишь с перемещением масс воды, и всякий нагон в одном участке моря связан со сгоном в другом, и средний уровень моря при этом не изменяется.