Что такое разрушение берегов волнами
Прибой
Прибой — это деформация или разрушение волн у берегов морей и крупных озёр.
Прибой — деформация или разрушение волн у берегов морей и крупных озёр.
Образование прибоя связано с превращением энергии морских или озёрных волн в энергию возвратно-поступательных движения прибойного потока. При пологом дне крутизна склона прибойной волны при набегании на берег резко увеличивается, её гребень при этом опрокидывается и пенится. Ширина таких прибойных заплесков может достигать нескольких десятков метров.
При отлогом дне и крутом береге прибойная волна при разрушении образует всплеск, достигающий высоты 60 м. Известен сильный прибой под названием калема у берегов Гвинейского залива с высотой взброса волн до 30 м.
При разрушении волн образуются прямой и обратный прибойные потоки. В зависимости от направления волн по отношению к береговой линии направления прямого и обратного потока могут не совпадать. В случае косого подхода волн возникают вдольбереговые перемещения наносов, в случае подхода волн под прямым углом — поперечные.
Прибои обладают высокой энергией, являются причиной разрушения абразионных берегов, а также способствует образованию пляжей и перемещению наносов. Под воздействием прибоя могут образовываться морские исполиновы котлы. Озёрные прибои могут образовывать озёрные террасы в виде плоских поверхностей по берегам, сложенные озёрными и аллювиальными отложениями. Прибой может являться причиной разрушения береговых сооружений, перемещения массивных бетонных блоков.
При наличии отмелей и рифов разрушение волн может происходит не у берега, а на некотором удалении в сторону моря или в открытом море. В этом случае образуются буруны.
Абразия берегов
Линия берега непостоянна, она пребывает в непрерывном процессе преобразования. Происходит это под влиянием двух факторов: прибоя и силы притяжения. Формы берегов всех водоемов мира созданы беспрерывным воздействием волн. Абразивный процесс – это разрушение слагающих берег пород, имеющее разную степень проявления.
Что такое абразия берегов
Латинский перевод термина – «соскабливание». Абразия – это постепенное разрушение береговых пород, обусловленное воздействием волн и прибоев.
Протяженность подверженных абразии берегов в целом составляет около 400000 км. Явление отмечается в прибрежной зоне морей, озер, водохранилищ. Его интенсивность определяется следующими факторами:
Чем интенсивнее волновое влияние (активность движения водных масс), чем круче склон, чем меньше плотность пород, тем быстрее протекает процесс разрушения.
Ускорению абразии способствуют следующие факторы:
Выделяют несколько видов абразии берегов в зависимости от способа разрушающего воздействия:
Абразивный берег высокий и крутой. Под влиянием волн и прибоя он беспрерывно сдвигается в сторону суши. Структурно он содержит четыре элемента:
Абразия – процесс длительный. Сначала в склоновом основании появляется небольшая выемка. Она расширяется, углубляется, становится нишей. Нависающие над ней породы обрушиваются, образуется клиф, состоящий из песка, гальки, более крупных обломков. Он может иметь причудливую форму.
Последствия абразии
Большой проблемой является процесс на каналах, водохранилищах и других сооруженных людьми водных источниках. Здесь берега сложены легко вымываемыми осадочными породами, относительно недавно сформированы, а значит, не успели уплотниться. В итоге береговая линия разрушается очень быстро, это приводит к потере значительных участков суши, которые можно было бы использовать в хозяйственных и инфраструктурных целях.
Проблема актуальна в зоне населенных пунктов, транспортных узлов, центров морского туризма. Установлено, что ежегодно в результате морской абразии исчезает от 1 до 4 м северо-западной части побережья Черного моря.
Защита от абразии
Абразия – мировая проблема. Многие страны, имеющие выход к морю и крупные искусственные водные источники, вкладывают огромные деньги в борьбу с явлением.
Защитные меры бывают естественными и искусственными. Самая популярная естественная мера – создание пляжей. Пляж берет на себя удары морских волн, те теряют энергию, не дойдя до склона.
Из искусственных мер можно отметить:
Защитные сооружения обходятся в немалую сумму, однако результат не всегда оказывается положительным. Бывают случаи, когда никакими мерами невозможно остановить разрушение суши и наступление моря. И не всегда это нужно: в разных частях планеты есть удивительные по красоте абразивные берега, привлекающие множество туристов.
Откуда берутся гигантские волны-одиночки, способные переламывать целые суда.
Хрестоматийная картина Айвазовского «Девятый вал» — о жертвах стихии — знакома, наверное, каждому. Разумеется, в число произведений известного мариниста эта тема попала не случайно: за многие столетия истории мореплавания фольклор оброс легендами о гигантских водяных стенах и провалах.
Как волна-убийца опрокидывает и топит суда, многие могли видеть в голливудском фильме-катастрофе «Идеальный шторм» (The Perfect Storm) — драматической истории о том, как в Северной Атлантике восточнее Ньюфаундленда в результате столкновения двух мощных штормовых фронтов бесследно исчезает рыболовецкая шхуна «Андреа Гейл», унося с собой жизни рыбаков.
Картина Айвазовского «Девятый вал»
По словам редких очевидцев, сумевших пережить буйство стихии, такие волны нередко возникают при вполне благоприятных погодных условиях, не предвещающих, казалось бы, никакой опасности.
Достоверных фактов о чудовищных волнах, неожиданно возникающих в открытом море, сравнительно немного, но тем не менее они накапливаются и требуют объяснения. Волны-убийцы совершенно не похожи на остальные: они в 3−5 раз превышают по высоте обычные волны, рождающиеся при сильном шторме.
Все наслышаны про огромные волны, называемые по‑японски цунами, что дословно означает «большая волна в гавани». Они славятся коварством и разрушительной силой.
Эти грандиозные водные валы, высота которых, как это случилось в 1958 году на Аляске, могут превышать 50 метров, возникают обычно в сейсмоактивных зонах — в результате подводных землетрясений и извержений вулканов, оползней, взрывов, резкого изменения метеоусловий. Подобное явление чаще всего встречается в прибрежных районах Японии, у нас на Дальнем Востоке, в США, Канаде, в регионе Австралии и Полинезии, а иногда даже на Карибах и в Средиземноморье. Японские манускрипты ведут хронологию цунами начиная с 684 года.
Самая страшная из известных волн цунами (24 апреля 1771 года) была зафиксирована на японском острове Исигаки (архипелаг Рюкю) и достигала высоты 85 метров. К счастью, цунами, порождаемые сейсмическими толчками на морском дне и обрушивающиеся на берег, возникают не так уж и часто. Цунами наиболее разрушительны на побережье неподалеку от места зарождения, где их энергия особенно высока. Но они могут совершать и довольно дальние «путешествия».
«Сегодня не вызывает сомнения, — говорит крупный российский специалист по теории волн нижегородец Ефим Пеленовский, — что цунами — это результат своеобразного «поршневого» механизма колебания дна океана, вызванного землетрясением, в результате чего выталкивается вверх столб воды. Ее избыточная масса под действием силы тяжести тоже начинает колебаться и вовлекает в эту амплитуду колебаний соседние участки».
Сегодня цунами становится большой проблемой для стран, расположенных на тихоокеанском побережье. И все же гигантские волны-одиночки — это не цунами. Они никак не связаны с сейсмической активностью. Есть версия, что они могут порождаться упавшими в океан метеоритами. Так, ученые полагают, что примерно 100 000 лет назад на побережье Гавайских островов обрушилась волна 300-метровой высоты, вызванная, видимо, падением крупного метеорита. Но это, к счастью, явление чрезвычайно редкое.
Частицы воды благодаря их большой подвижности легко выходят из состояния равновесия под действием разного рода сил и совершают колебательные движения. Причинами, вызывающими появление волн, могут быть приливообразующие силы Луны и Солнца, ветер, колебания атмосферного давления, подводные землетрясения или деформации дна. Ветровые волны образуются за счет энергии ветра, передаваемой путем непосредственного давления воздушного потока на наветренные склоны гребней и трения о поверхность воды.
Природа образования волн на водной поверхности была хорошо изучена, смоделирована и описана европейскими учеными в первой половине XIX века. Уже тогда было ясно, что при ветре силой более двух баллов (скоростью свыше четырех узлов) потоки воздуха передают морской ряби энергию, вполне достаточную для образования настоящих волн и зыби.
Если ветер не утихает, волнение постепенно усиливается, так как колебательные движения воды получают дополнительную энергию извне. Высота волны при этом зависит не только от скорости ветра, но и от продолжительности его воздействия, а также от глубины и площади открытой воды.
В справочниках и энциклопедиях приведены высоты волн, характерные для разных океанов. Так, энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона сообщает, что самые большие волны встречаются в области западных ветров Индийского океана (11,5 м) и в восточной части Тихого океана (7,5 м). Однажды такие волны наблюдались у Азорских островов (15 м) и в Тихом океане между Новой Зеландией и Южной Америкой (14 м).
Когда волна, приходящая из открытого моря, выклинивается возвышенным дном, возникает прибой или бурун. На западном побережье экваториальной Африки и возле Мадраса в Индии волны прибоя иногда достигают 22 метров в высоту. Некоторые ученые-океанологи отрицают существование громадных волн-убийц в открытом море, считая, что объективная картина искажается в глазах перепуганных очевидцев. Из-за углубления, которое всегда идет перед волной, возникает особый эффект восприятия, усиливающийся еще и тем, что корабль располагается не горизонтально, то есть параллельно подошве волны, а наклонен к ней. В итоге высота волны может сильно преувеличиваться.
Тем не менее постоянно накапливающиеся факты доказывают обратное. Известно, что разные волны могут взаимодействовать, вызывая усиление и ослабление волнения. Наложение двух когерентных волн вызывает волну, высота которой равна сумме высот отдельных волн. Это явление называется интерференцией.
Именно интерференцией ученые объясняют возникновение в некоторых местах океана необыкновенно высоких волн. Они встречаются на «стыке» волн Атлантического и Индийского океанов — у мыса Доброй Надежды, самой южной точки африканского континента, и у мыса Игольный. Здесь встретившиеся волны начинают громоздиться одна на другую, порождая громадные валы. Моряки называют их «кейпроллерами» (от английских слов саре — мыс и roller — вал, большая волна), а океанологи — уединенными или эпизодическими волнами. Кейп-роллеры уничтожают как малые суда, так и огромные танкеры, спортивные яхты и сухогрузы, пассажирские лайнеры. Видимо, именно из-за такой волны потерпело катастрофу у восточного побережья Южной Африки советское транспортное судно «Таганрогский залив» в 1985 году.
Кейпроллеры возникают не только у южной оконечности Африки, но и в районах Ньюфаундлендской банки, у Бермудских островов, у мыса Горн, на окраинах норвежского шельфа и даже у берегов Греции. Если две интерферирующих волны встречают на пути какую-либо преграду — отмель, рифы, остров или берег — выклинивание порождает новую волну, намного превосходящую по высоте своих «родительниц». Из-за отражения волн от различных преград в результате наложения отраженной волны на прямую могут возникать так называемые стоячие волны. В отличие от бегущей волны, в стоячей не происходит течения энергии. Различные участки такой волны колеблются в одной и той же фазе, но с разной амплитудой.
Интерферируя между собой, могут сталкиваться воздушные потоки и морские течения, и тогда их энергия суммируется в виде волн. Вот почему можно встретить суперволны в Гольфстриме, Куросио и других мощных океанских течениях.
Возле пользующегося дурной славой мыса Горн происходит то же самое: быстрые течения сталкиваются с противодействующими ветрами. Однако и механизмы интерференции не могут дать исчерпывающего объяснения причин возникновения волн-великанов.
В разгадке секретов гигантских волн на помощь океанографам пришли физики и математики. Ефим Пелиновский изучил и описал механизм возникновения уединенных стационарных волн, которые называют солитонами (от solitary wave — уединенная волна). Главная особенность солитонов состоит в том, что эти волны-одиночки не меняют своей формы в процессе распространения, даже при взаимодействии с себе подобными. Такие волны могут распространяться на очень большие расстояния без потери своей энергии. Толща воды в океане устроена весьма непросто. Океан неоднороден по вертикали: там имеются слои разной плотности, в каждом из которых могут возникать и распространяться внутренние волны, достигающие высоты в 100 и более метров. Пелиновский считает, что во внутренних слоях океана тоже существуют солитоны, и активно занимается их исследованием и прогнозом.
Крупномасштабные атмосферные воздействия — циклоны и антициклоны — приводят к повышению или понижению поверхности океана в областях низкого и высокого давления. Эта связь получила название закона обратного барометра. Понижение атмосферного давления только на 1 мм ртутного столба может вызвать повышение уровня океана в этом месте на 13 мм. Если же давление падает на десятки миллиметров, что нередко случается во время тайфунов, то на поверхности океана появляется возвышенность в метры или десятки метров, которая, распространяясь, может породить гигантскую волну. Перепады давления могут привести к возникновению резонансных явлений, которые и служат причиной зарождения огромных волн в океане.
Математическое моделирование морских волн проводится сегодня во многих странах мира, ученые предлагают решения, весьма непохожие друг на друга, по‑разному описывая разные типы гигантских волн.
Конечно же, математические модели создаются не только ради объяснения природы волн. Ученые ставят перед собой вполне конкретную цель — научиться спасать от гибели суда и нефтегазовые сооружения на шельфе. А главное — жизнь людей. В конце 90-х Европейский союз создал проект MaxWave — с целью собрать факты и документально подтвердить существование одиночных громадных волн, а также отслеживать, моделировать и прогнозировать их появление, чтобы информировать моряков об опасности. Подобный проект по мониторингу гигантских волн выполняет в США Управление морских исследований, в котором накапливаются постоянные наблюдения, полученные при помощи авиации, спутников и радаров.
Научные исследования показали, что в среднем одна из 23 волн существенно превосходит другие по своим параметрам. Статистика свидетельствует, что одна уединенная волна, втрое превосходящая по своим параметрам обычную, приходится на 1175 волн, а четырехкратное превышение встречается у одной волны из 300 тысяч нормальных. Однако статистика, к сожалению, не позволяет предсказать появление волны-убийцы.
Последние наблюдения ученых доказывают, что волны-гиганты — не такая уж редкость, и их существование следует учитывать при проектировании судов. В университете Глазго составлен каталог недавних морских катастроф, вызванных волнами-убийцами. Из 60 сверхкрупных судов, затонувших в период с 1969 по 1994 год, 22 грузовых судна длиной более 200 метров стали жертвами гигантских волн. Они проламывали главный грузовой люк и затапливали главный трюм. В этих кораблекрушениях погибло 542 человека. В большой опасности оказываются и нефтяники, так как добыча постепенно перемещается на океанский шельф, а при проектировании нынешних морских платформ и плавучих буровых существование гигантских волн-убийц явно не бралось в расчет.
Статья «Тридевятый вал» опубликована в журнале «Популярная механика» (№6, Июнь 2004).
Прибой (морской)
Смотреть что такое «Прибой (морской)» в других словарях:
Прибой (морской) — Прибой у берегов Чили Прибой разрушение волн у берегов морей и крупных озёр. Механизм образования На мелководье уменьшается скорость волн, увеличивается кривизна их переднего склона; волна делается неустойчивой и гребень её обрушивается … Википедия
ПРИБОЙ — ПРИБОЙ, прибоя, мн. нет, муж. 1. Бьющие в берег морские волны. Морской прибой. «Мерный звук прибоя.» Пришвин. «Волн неистовых прибоем беспрерывно вал морской с ревом, свистом, визгом, воем бьет в утес береговой.» Тютчев. || перен. То, что… … Толковый словарь Ушакова
ПРИБОЙ — (Surf, wash, breakers) явление набегания волны на береговую черту. П. получает разный характер в зависимости от того, отмелый берег или приглубый. П. бывает у всякого берега; там, куда достигают океанские волнение и зыбь, он принимает громадные… … Морской словарь
Морской роман — Эта статья предлагается к удалению. Пояснение причин и соответствующее обсуждение вы можете найти на странице Википедия:К удалению/28 ноября 2012. Пока процесс обсуждени … Википедия
Прибой — I Прибой явление разрушения морской (озёрной) волны, происходящее в результате разбивания волн непосредственно у берега, при этом колебательные движения воды сменяются возвратно поступательным движением прибойного потока (См. Прибойный… … Большая советская энциклопедия
прибой — я; м. 1. Бьющие в берег волны. Морской п. Шум прибоя. Лодку прибило прибоем. / О шуме, производимом такими волнами. П. мешает уснуть. Ничего не слышно из за прибоя. 2. Место у берега, в которое бьёт волна. Намывная полоса прибоя. ◁ Прибойный, ая … Энциклопедический словарь
Прибой — морская волна, набегающая на берег при условии, что она вкатывается по отлогому дну; ударяясь о дно и встречая в нем препятствие для свободного движения частиц воды вниз, но в то же время обладая большой живой силой, эта волна подымается на… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
прибой — я; м. см. тж. прибойный 1) а) Бьющие в берег волны. Морской прибо/й. Шум прибоя. Лодку прибило прибоем. б) расш. О шуме, производимом такими волнами. Прибо/й мешает усн … Словарь многих выражений
Новиков-Прибой — (псевдоним; настоящая фамилия Новиков) Алексей Силыч [12(24).3.1877, с. Матвеевское Тамбовской губернии, ныне Сасовского района Рязанской области, 29.4.1944, Москва], русский советский писатель. Родился в крестьянской семье. Служил… … Большая советская энциклопедия
Новиков-Прибой Алексей Силыч — Новиков Прибой (псевдоним; настоящая фамилия Новиков) Алексей Силыч [12(24).3.1877, с. Матвеевское Тамбовской губернии, ныне Сасовского района Рязанской области, ‒ 29.4.1944, Москва], русский советский писатель. Родился в крестьянской семье.… … Большая советская энциклопедия
Основные причины усиления разрушения берегов МОРя
По материалам аналитического обзора можно выделить такие основные причины усиления абразии берегов.
1) Сокращение твердого стока рек вследствие строительства плотин и водохранилищ.
2) Изъятие пляжевого материала для строительных целей, которое практиковалось вплоть до 1960-х годов (затем было прекращено законодательным путем); за период 1940-1970гг. с берега моря и из русел рек было вывезено более 30 млн. м3 песка и гальки. Это привело к истощению пляжей и усилению волнового воздействия на берег. На участке Туапсе-Адлер сокращение ширины пляжей с 1914г. в среднем составило 8-10м (от 25-27м до 17м), чему способствовала выборка более 40 млн. м3 наносов с пляжей (Геоэкол., 2001).
3) Берег между городами Анапа и Туапсе испытывает дефицит наносов; практически на всем протяжении пляжи очень узкие и не защищают берег от разрушения. К тому же в последние десятилетия производили изъятие гальки из долин многих рек, что может привести к уменьшению их твердого стока в ближайшие годы. Кроме того, в долинах рек вырубают деревья и строят дачи, что ведет к пересыханию рек и к уменьшению стока наносов, поступающих в береговую зону, в связи с чем можно ожидать, что в ближайшие годы дефицит обломочного материала увеличится, а абразия берегов усилится (Геоэкол., 2001).
4) Неудачное строительство портовых молов и систем берегоукрепления привело к перехвату вдольбереговых потоков наносов и низовым размывам. Возведение портовых молов преградило в ряде мест вдольбереговые потоки наносов и вызвавшло усиленный низовой размыв. С южной стороны Сочинского порта такой размыв протекал со скоростью до 4 м/год (был полностью уничтожен пляж шириной 30м), что потребовало периодической искусственной отсыпки обломочного материала для стабилизации берега.
5) Губительные последствия для пляжей возникают при вмешательстве человека в естественный ход устьевых и береговых процессов. Сокращение твердого стока р.Бзыби повлекло за собой отступание берега в пределах юго-западного побережья Пицундского выступа со скоростью примерно 1 м/год (В.М.Пешков, 1977).
6) Сильнейшему размыву Пицундского аккумулятивного выступа во время южного 6-балльного шторма в начале 1969 г. в большой степени способствовал недоучет природных условий при строительстве курортного комплекса: здания были построены слишком близко к урезу воды (практически в зоне действия прибойного потока); кроме того, непосредственно на пляже была поставлена для защиты от волн вертикальная волноотбойная стенка, что сократило пробег штормового заплеска, усилило волну отражения от бетонной стены и вызвало катастрофический размыв пляжа у ее основания.
9) Еще больший размыв берега характерен для южных гористых берегов Крыма, экспонированных навстречу сильным ветрам и волнениям с юго-запада и юго-востока. Разрушение берега ускоряется здесь образованием мощных оползней в широко развитых глинистых породах. Местами оползни имеют площадь в несколько сот квадратных метров. Например, город Алупка располагается на 6 крупных оползнях, состояние которых зависит от многих факторов: влияния подземных и поверхностных вод, морской абразии, тяжести зданий и др. (П.А.Каплина с соавт., 1991).
ДЗАГАНия ЕЛЕНа
Владимир Крыленко 17 МАРТа 2014