2.3. Колебания уровня

Поверхность, нормальную в любой точке к направлению силы тяжести, называют уровенной поверхностью, которая является эквипотенциальной поверхностью. Такая поверхность, совпадаю­щая с идеализированной поверхностью океана, где суммарный потенциал гравитационных сил Земли и се атмосферы остается постоянным, получила название геоида. Фигура геоида отличается от эллипсоида вращения в силу неоднородного распределения масс внутри Земли.

Положение уровенной поверхности в какой-либо точке назы­вают уровнем моря в данном месте.

На практике за средний уровень принимают среднее ариф­метическое значение высот уровней в данном месте над нулем поста, наблюдаемых за определенный промежуток времени. В за­висимости от времени осреднения различают среднесуточные, среднемесячные, среднегодовые и средние многолетние уровни Для получения надежных средних рекомендуется пользоваться ежечасным или четырехсрочными наблюдениями.

Кроме стационарных возмущений поверхность геоида испыты­вает и нестационарные возмущения, которые в фиксированной точке проявляются в виде колебаний уровня моря. Эти колеба­ния могут быть периодическими, непериодическими и вековыми.

К периодическим колебаниям уровня относятся: приливно-от-ливные, метеорологические, колебания, происходящие в резуль­тате годового хода осадков, испарения и стока вод, и колебания, связанные с периодическим изменением направления ветра.

Непериодические колебания уровня вызываются случайными изменениями величины осадков, испарения и стока, действием ветра случайного направления, подводными землетрясениями и извержениями (в результате чего могут образоваться цунами), временными течениями, непериодическим изменением атмосфер­ного давления, изменением плотности воды и другими причи­нами.

Изменение уровня при действии ветра связано со сгонно-на-гонными явлениями, наблюдающимися в прибрежной зоне водое­ма. В мелких водоемах движение воды совпадает с направлением ветра. Если ветер дует в сторону берега, то в результате притока воды уровень у берега повышается — происходит нагон воды; при

52

направлении ветра от берега происходит понижение уровня — наблюдается сгон воды. Величина сгонно-нагонных колебаний за­висит от местных условий, в частности от рельефа дна и кон­фигурации береговой линии. Наибольшие колебания уровня при сгонно-нагонных явлениях наблюдаются у отмелых берегов, в длинных сужающихся заливах, узких проливах и устьях рек.

Непериодическое изменение различных факторов и главным образом атмосферного давления над водоемом вызывает при оп­ределенных условиях колебания уровня в результате образова­ния сейш (см выше).

Движение барической системы над невозмущенной поверх­ностью водоема вызывает динамические изменения уровня, кото­рые, как показывают расчеты, значительно больше статических.

Обычно изменение уровня происходит в результате совмест­ного действия указанных факторов, что объясняется их взаимо­обусловленностью и взаимосвязанностью. Особенно большое из­менение уровня происходит при совпадении по фазе сгонно-нагон­ных колебаний и метеорологических колебаний, если еще к тому же период последних совпадает с перио'дом собственных колеба­ний водоема (сейшами) Именно этими причинами объясняются наводнения в Ленинграде, когда повышение уровня относительно нуля Кронштадтского футштока достигало 382 см (в 1924 г.) и 424 см (в 1824 г).