Kolebanje razine mora Ivica Vilibi Institut za oceanografiju

Kolebanje razine mora Ivica Vilibić Institut za oceanografiju i ribarstvo, Split vilibic@izor. hr

Key concepts of the last lecture: Ø Ø Ø Rossbyjevi valovi Kelvinovi valovi Inercijalni valovi Stojni valovi - seši Unutarnji valovi

Današnje predavanje: Ø Ø Ø Općenito o razini mora Plima i oseka Olujni uspori Sezonske oscilacije razine mora Višegodišnje promjene razine mora

Općenito o razini mora Zašto je razina mora važan parametar: Major cyclones affecting Bangladesh since 1969 Casualties Year Maximum Wind Speed (km/hour) Storm Surge Height (meter) 1969 922 1970 300, 000 222 3. 0 -10. 0 1973 - 122 1. 5 -7. 8 1974 20 161 2. 7 -5. 2 1975 5 112 - 1983 343 136 1. 5 1985 11, 069 154 4. 3 1986 14 110 - 1988 5, 708 160 4. 4 1991 138, 000 225 7. 0 Total 468, 081 - -

Plimotvorna sila Zašto je razina mora važan parametar: - 2400 poginulih Velika poplava, Sjeverno more 31. 01. 1953.

Plimotvorna sila Zašto je razina mora važan parametar: - 1800 poginulih - 81 000 000 US$ štete Uragan Katrina 29. 08. 2005.

Općenito o razini mora Zašto je razina mora važan parametar:

Općenito o razini mora Razina mora se mijenja zbog: 1. Plimotvorne sile 2. Utjecaja atmosfere - djelovanje tlaka zraka - djelovanje vjetra - djelovanje rijeka, oborina i isparavanja 3. Promjena svojstava mora - promjene u strujanju - promjene u gustoći (tzv. sterički efekt) 4. Vertikalnih pomaka kopna kružni tok vode

Plimotvorna sila Plimne oscilacije (morske mijene) su posljedica gravitacijskog privlačenja zemaljskih vodenih masa od strane Sunca i Mjeseca, te centrifugalne sile koja se javlja uslijed revolucije Zemlje. Gravitacijsko djelovanje ima periodički karakter, s najjače izraženim poludnevnim i dnevnim komponentama. Djelovanjem plimotvorne sile morska razina periodički oscilira, a epizode rasta odnosno pada razine mora definiramo kao morske dobi. Plima se definira kao rast razine mora, dok oseka predstavlja opadanje razine mora.

Plimotvorna sila Djelovanje Sunca na zemaljske vodene mase predstavlja 46% djelovanja Mjeseca, te su stoga Mjesečeve plimne komponente u plimnom signalu izraženije nego Sunčeve komponente. Zavisno o položaju Sunca i Mjeseca naspram Zemlje javljaju se žive ili nežive morske mijene. Kada su Sunce, Mjesec i Zemlja približno u istoj ravnini, odnosno kada je Mjesec u konjukciji (mladi Mjesec) ili opoziciji (puni Mjesec), tada se zbrajaju gravitacijska djelovanja Sunca i Mjeseca na vodene mase, te su morske mijene izraženije – stoga i naziv žive morske mijene. Ovo razdoblje još nazivamo i sizigij. Suprotno tome je razdoblje kvadrature, kada je Mjesec okomit na pravac ležanja Sunca i Zemlje (prva i zadnja četvrt). Tada je plimotvorna sila najslabija, te su stoga i morske mijene najmanje izražene.

Plimotvorna sila Kruženje Mjeseca oko Zemlje ima pomaknute periode u odnosu na zemaljski dan. Tako period glavne Mjesečeve komponente M 2 iznosi 12. 42 sata, odnosno pola Mjesečeva dana koji iznosi 24. 84 sata, dok period glavne Sunčeve komponente S 2 iznosi pola zemaljskog dana odnosno 12 sati. Zbog odstupanja nebeskog tijela od ravnina ekvatora javljaju se i dnevne komponente plimnih oscilacija, od kojih je najznačajnija Mjesečeva dnevna komponenta O 1 s periodom od 25. 82 sata, te Sunčeva dnevna komponenta P 1 perioda 24. 07 sati. Osim Sunčevih i Mjesečevih plimnih komponenata postoje i miješane komponente koje su rezultat zajedničkog djelovanja Sunca i Mjeseca. U ovoj skupini najznačajnija je dnevna Mjesečevo-Sunčeva komponenta K 1 s periodom od 23. 93 sata. Plimna komponenta Glavna Mjesečeva poludnevna Glavna Sunčeva poludnevna Veća Mjesečeva eliptična poludnevna Mjesečevo-Sunčeva dnevna Glavna Mjesečeva dnevna Glavna Sunčeva dnevna Oznaka Period (sati) Srednja amplituda M 2 12. 42 100. 0 S 2 12. 00 46. 6 N 2 12. 66 19. 2 K 2 11. 97 12. 7 K 1 23. 93 58. 4 O 1 25. 82 41. 5 P 1 24. 07 19. 4 poludnevne i dnevne ravnotežne plimne komponente

Plimotvorna sila Tipovi morskih mijena: - dnevne morske mijene - poludnevne morske mijene - miješane morske mijene

Plimotvorna sila Plimne komponente su, osim zbog različitog gravitacijskog privlačenja, prostorno varijabilne i zbog topografskih karakteristika (obalna linija, dubina) svjetskih i okrajnjih mora. Naime, brzina širenja dugih valova je ovisna o dubini mora, dok Coriolisova sila uzrokuje gibanje plimnog signala uz obalu, u formi Kelvinovog vala. Animacija kruženja plimnog signala u pravokutnom bazenu.

Plimotvorna sila Svaka plimna komponenta u nekoj točki karakterizirana je svojom amplitudom i fazom. Amplituda i faza pojedine komponente mogu se odrediti iz mjerenja razine mora u pojedinoj točki pomoću harmonijske analize. Jednom određene, amplituda i faza (zbirno nazivane harmonijske konstante) mogu poslužiti za prognozu morskih mijena za bilo koje razdoblje u budućnosti. Ovaj postupak se naziva harmonijskom sintezom, a predstavlja zbrajanje svih plimnih komponenata, na taj način sintetizirajući vremenski niz oscilacija razine mora uzrokovanih plimotvornom silom.

Plimotvorna sila Plimne oscilacije u oceanima su manje izražene na otvorenom moru. One kruže oko amfidromijskih točaka, koje se najčešće javljaju u središnjim dijelovima oceana, a položaj im je definiran topografijom bazena. Uz obalu amplitude plimnih oscilacija se povećavaju, a najjače oscilacije se bilježe u dugim zaljevima i okrajnjim plitkim morima. Amplitude i faze poludnevne komponente M 2 u oceanima. Ucrtan je i smjer širenja plimnog vala.

Plimotvorna sila Amplitude i faze poludnevne komponente K 1 u oceanima. Ucrtan je i smjer širenja plimnog vala.

Plimotvorna sila U slučaju kada je period slobodne oscilacije zaljeva sličan periodu plimne komponente, tada se amplitude na zatvorenom kraju mogu drastično povećati (tzv. plimna rezonanca). Ekstreman primjer je zaljev Fundy, koji ima period seša od 13 h, vrlo blizak periodu najjače plimne komponente M 2 (12. 25 h). Osim toga, zaljev ima oblik lijevka u kojem su dubine na ulazu 40 puta manje od dubina na vrhu zaljeva. Stoga mali raspon plimnih oscilacija ispred ulaza u zaljev (oko 0. 5 m) biva višestruko povećan prema njegovom kraju (16 m). Nadalje, u pojedinim područjima zaljeva javljaju se izrazito jake plimne struje s brzinama preko 4 m/s.

Plimotvorna sila Uobičajen način prikaza plimnih struja jest pomoću plimnih elipsi.

Plimotvorna sila Teorija plimnih oscilacija: http: //en. wikipedia. org/wiki/Theory_of_tides

Plimotvorna sila Razdioba amplitude i faze poludnevne komponente M 2 u Sredozemnom moru.

Plimotvorna sila Karakteristike glavne poludnevne M 2 i dnevne K 1 plimne komponente, određene na osnovi mareografskih mjerenja.

Plimotvorna sila Plimni signal se može prognozirati vrlo precizno! Split http: //www. izor. hr/web/guest/visoke-i-niske-vode

Utjecaj tlaka IB faktor = -1 cm/h. Pa + Utjecaj vjetra = Olujni uspor mora Utjecaj tlaka zraka i vjetra Uspori ("storm surge") predstavljaju promjene razine mora pod utjecajem meteoroloških parametara, poglavito tlaka zraka i vjetra, na granici atmosfera-more. Prisilne oscilacije razine mora se odvijaju bez značajnijeg poremećaja hidrostatske ravnoteže u moru. Njihovo ponašanje je neperiodičko te je uzrokovano uglavnom jakim i dugotrajnim puhanjem vjetrova i neobično visokim ili niskim tlakom zraka. Ove promjene na otvorenom moru ne uzrokuju veća kolebanja razine mora, najviše do 1 metar, dok u obalnim područjima zbog topografskih efekata mogu dosenuti i više metara te uzrokovati poplavljivanja, štetu i uništavanje obalne infrastrukture.

Utjecaj tlaka zraka i vjetra IB faktor = -1 cm/h. Pa Djelovanje tlaka zraka na promjene razine mora opisano je relacijom inverznog barometra. Naime, uz pretpostavku da je stanje stacionarno, te da su strujanja u moru zanemariva zbog uniformnog djelovanja tlaka zraka u prostoru, iz jednadžbi plitkog fluida integracijom po prostoru dobija se relacija. Hidrostatska ravnoteža

Utjecaj tlaka zraka i vjetra Djelovanje vjetra na promjene razine mora može se opisati sličnim konceptualnim modelom. Naime, ako pretpostavimo stacionarnost stanja i da srednje brzine iščezavaju, te umjesto člana koji sadrži promjene atmosferskog tlaka u jednadžbama plitkog fluida uzmemo član koji sadržava napetost vjetra t na površini mora, promjena visine razine mora je dana relacijom: Porast razine mora na zatvorenom kraju je veći u plićim morima, dok ovaj efekt u dubokim morima nije značajan. Za jednodimenzijski homogeni bazen dubine 10 m, duljine 100 km te brzine vjetra od 10 m/s, porast razine mora na zatvorenom kraju iznosi oko 10 cm.

Utjecaj tlaka zraka i vjetra Obrambena barijera na ušću Temze

Utjecaj tlaka zraka i vjetra Djelovanje juga na razinu Jadrana (Orlić et al. , 1994) Uspori u Jadranu se javljaju pod utjecajem tlaka zraka i vjetra, naročito juga koje potiskuje vodene mase prema zatvorenom kraju bazena te tako podiže razinu mora. Nastajanje olujnih uspora, koji izazivaju plavljenje pojedinih obalnih područja u sjevernom Jadranu, rezultat je dugotrajnog (višednevnog) puhanja juga duž cijelog ili većeg dijela Jadrana. Olujno dugotrajno jugo je posljedica stabilne sinoptičke situacije s Đenovskom ciklonom stacioniranom nad Tirenskim morem i sjevernim Jadranom te područjem visokog tlaka koje se proteže na istoku Mediterana. Pri takvim situacijama jugo puše nad cijelim Jadranom, a osim zbog vjetra, podizanje razine mora u sjevernom Jadranu je i izravna posljedica barometarskog odziva mora na djelovanje tlaka zraka.

Utjecaj tlaka zraka i vjetra Zadar U subotu, 16. veljače 2008. tlak zraka od preko 1045 h. Pa na dijelu Jadrana najviši je tlak zraka izmjeren posljednjih nekoliko desetaka godina. More se spustilo i nekoliko desetaka centimetara ispod uobičajene razine za vrijeme trajanja oseke pa su brojne brodice ostale na suhome, a more je, u plićim lukama i uvalama, zamijenilo isušeno morsko dno. Stobreč Najniža razina mora u zadnjih 15 -ak godina!

Storm surge forecasts: Utjecaj tlaka zraka i vjetra Surge models run four times per day producing forecasts up to 2 days ahead. The model surge is combined with tides predicted at tide gauge sites to give the best estimate of the total water level. http: //www. pol. ac. uk/ntslf/model. html

Meteorološki tsunamiji Utjecaj tlaka zraka i vjetra sea level (cm) Meteorološki tsunamiji su tsunami valovi koji nastaju zbog rezonantnog forsiranja mora od strane putujućeg mezoskalnog atmosferskog poremećaja (tlaka zraka) iznad plitkog područja. Balearski otoci, Španjolska

poplava Starog Grada i Malog Stona, lipanj 2003. Utjecaj tlaka zraka i vjetra tlak zraka vjetar Vrijeme (UTC) maksimuma u tlaku zraka visokofrekventne oscilacije razine mora

Sezonske oscilacije razine mora Sezonske promjene u moru posljedica su djelovanja atmosferskih parametara na sezonskoj vremenskoj ljestvici. Oscilacije razine mora na sezonskoj skali posljedica su prvenstveno steričkog efekta, zatim sezonskih oscilacija bilance vode na površini mora, kao i sezonskih promjena tlaka zraka i vjetra. Sezonske i višegodišnje promjene razine mora mjerene na mareografskoj postaji Kushimoto u Japanu. Srednja amplituda sezonskih oscilacija razine mora, mjerena pomoću satelita.

Sezonske oscilacije razine mora Sterički efekt predstavlja pojavu širenja i stezanje stupca mora pod utjecajem sezonskog hoda zagrijavanja i hlađenja površinskog sloja, odnosno sezonskih promjena u bilanci topline na površini mora. Naime, tijekom ljetnih mjeseci unos toplinske energije u more je maksimalan te kao posljedicu ima porast razine mora i pojavu maksimuma u jesenskim mjesecima, dok je ohlađivanje izraženo tijekom zimskih mjeseci što ima za posljedicu stezanje stupca mora. Ovaj efekt je značajniji u područjima s izraženim sezonskim hodom bilance topline na površini mora, odnosno u područjima s izraženim razvojem sezonske termokline, što je karakteristika umjerenih geografskih širina. Sredozemlje, protok topline na površini Sredozemlje, usrednjena razina mora

Sezonske oscilacije razine mora veljača 2002. listopad 2002. Mjesečne anomalije (odstupanje od višegodišnjeg srednjaka) razine mora zbog zagrijavanja mora razlika listopad-veljača 2002.

Sezonske oscilacije razine mora Rovinj trajanje plime Split Razina mora u sjevernom Jadranu najviša u studenom, a u srednjem i južnom Jadranu u prosincu - Posljedica steričkog efekta

Dugoročne promjene razine mora Promjene razine mora na višegodišnjoj skali su posljedica klimatskih fluktuacija općenito, npr. u tlaku zraka i vjetru, u površinskim protocima topline i mase, u promjenama cirkulacije u moru (upwelling, downwelling) i drugo. Na klimatskoj vremenskoj skali promjene razine mora su posljedica steričkog širenja stupca mora, topljenja odnosno stvaranja ledenjaka i polarnih kapa te tektonski uzrokovanih vertikalnih pomaka tla. Ovdje je aktualan problem globalnog porasta razine mora koji je u zadnjih 100 godina procijenjen na 18 cm, a posljedica je klimatskih promjena u toplinskoj bilanci atmosfere koje su dijelom rezultat ljudskog djelovanja na okolinu.

Dugoročne promjene razine mora Mareografska mjerenja u Europi

Dugoročne promjene razine mora Mareografska mjerenja u svijetu

Dugoročne promjene razine mora Razina svjetskih mora, pa tako i Jadrana, je porasla oko 120 m nakon zadnjeg ledenog doba. Posljedica – iskopine rimskih luka na Jadranu se nalaze 1 -3 m ispod mora Procjena porasta razine Jadrana u zadnjih 2000 godina = 4 do 11 cm/100 god. Razina svjetskih mora u zadnjih 100 godina je porasla 15 -20 cm – porast se ubrzava zbog utjecaja čovjeka.

Dugoročne promjene razine mora Ubrzan rast razine mora u zadnjih petnaestak godina, oko 30 -35 cm/100 god.

Dugoročne promjene razine mora Mjerenja razine mora na postaji Trst.

Dugoročne promjene razine mora Prema izvješću IPCC-a (2007), najveći doprinos 1993 -2003 ima steričko širenje oceana zbog zagrijavanja. No prema najnovijim istraživanjima, otapanje ledenjaka će preuzeti dominantnu ulogu u porastu razine mora. Ledenjak Jacobshaven, najveći ledenjak na Greenlandu

Dugoročne promjene razine mora Globalna razina mora bi trebala porasti 30 -40 cm do 2100 (IPCC, 2007). Međutim, najnovija opažanja i istraživanja topljenja ledenjaka bitno povećavaju ove procjene, pa je neslužbena procjena porasta izrečena na konferenciji “MOCA 09 Our changing planet” oko 1 m ili više.

Dugoročne promjene razine mora

Dugoročne promjene razine mora Post-glacial rebound (glacial isostatic adjustment) is the rise of land masses that were depressed by the huge weight of ice sheets during the last glacial period, through a process known as isostasy. It affects northern Europe (especially Scotland, Fennoscandia and northern Denmark), Siberia, Canada, and the Great Lakes of Canada and the United States. This sign in Turku illustrates the sea level in 2, 000 BCE