Dự báo sóng biển
5.1.KHÁI QUÁT CHUNG VỀ SÓNG BIỂN
Sự phát triển, lan truyền và tắt dần của sóng ở nước sâu và nước nông diễn ra khác nhau và các phương pháp dự báo sóng cũng được xây dựng riêng cho từng trường hợp. Nếu độ sâu biển lớn hơn nửa độ dài sóng thì người ta xét sóng nước sâu, nếu độ sâu biển nhỏ hơn nửa độ dài sóng ? sóng nước nông.
Trong biển phân biệt sóng gió và sóng lừng. Sóng gió là sóng gây bởi gió và chịu tác động của gió. Sóng lừng là sóng lan truyền trong vùng tạo sóng sau khi gió yếu đi hoặc gió thay đổi hướng hoặc sóng đi từ vùng tạo sóng đến vùng khác, nơi có các đặc trưng gió khác. Có thể có sóng lừng lan truyền trong khi hoàn toàn không có gió. Hệ thống sóng hình thành do tổng hợp các sóng gió và sóng lừng gọi là sóng hỗn hợp.
Trong tính toán và dự báo sóng cũng phân biệt sóng ba chiều và sóng hai chiều. Thực tế dự báo sóng thường đề cập đến sóng hai chiều. Những đặc trưng cơ bản được dự báo của sóng hai chiều gồm độ caoh, chu kỳT, độ dàiλ, tốc độ truyềnC, hướng truyềnψ. Độ cao sóng là độ cao của đỉnh sóng so với đáy sóng. Chu kỳ ? khoảng thời gian hai đỉnh sóng kế tiếp đi qua một điểm cố định trên biển. Trên băng ghi sóng (hình 5.1) chu kỳ xác định bằng khoảng thời gian trên trục hoành giữa hai đỉnh sóng kế tiếp nhau. Độ dài ? khoảng cách ngang giữa hai đỉnh sóng kế tiếp trên trắc diện sóng vẽ theo hướng truyền sóng. Tốc độ truyền sóng - quãng đường di chuyển đỉnh sóng hay đáy sóng theo hướng truyền sóng trong một đơn vị thời gian khi sóng tiến lan truyền trên biển. Hướng truyền sóng - hướng trung bình lan truyền sóng xác định theo nhiều sóng.
Hình dạng một đoạn băng ghi sóng
Chu kỳ, độ dài và tốc độ truyền sóng liên hệ với nhau bằng những biểu thức
C= λT = √gλ
2π = 1,56T,
λ = 2πg C2= 2πgT2= 1,56T2, (5.1)
T=√2πλ
g = 2πgC= 0,64C
Năng lượng toàn phần của sóng
W= 18ρgh2(5.2)
trong đóg− gia tốc trọng lực,ρ − mật độ nước.
Các sóng của một hệ sóng ở biển trong gió mạnh và bão có đặc điểm rất đa dạng. Bên cạnh nhữnh sóng rất nhỏ có những sóng lớn (hình 5.1). Sự đa dạng của các yếu tố sóng trong những giai đoạn phát triển sóng tuân theo những quy luật thống kê nhất định. Bằng con đường lý thuyết hoặc thực nghiệm xử lý những băng ghi sóng đã nhận được các hàm phân bố hay hàm độ đảm bảo các yếu tố sóng. Nhờ những hàm phân bố, có thể xác định trị số của một yếu tố sóng với độ đảm bảo bất kỳ, nếu biết trị số trung bình của nó.