UDC 551.468.1 (261.24)
Russian Library and Bibliographic Classification 26
BISAC NAT010000
BISAC NAT045050
BISAC NAT025000
BISAC NAT045030
BISAC SCI081000
BISAC SCI092000
BISAC SCI020000
BISAC SCI039000
BISAC SOC053000
BISAC TEC060000
Variability of Coastal Currents and Sediment Transport Depending on Parameters of the Wind and Coastline Orientation of Southeast Baltic
Aleksandr N. Babakov
Institut okeanologii im. P.P. Shirshova RAN (g. Moskva)
Russian Federation
Abstract:
Pokazano, chto izvilistost' kaliningradskogo poberezh'ya Baltiki sposobstvuet formirovaniyu po bortam vognutostey sistemy vstrechnyh vdol'beregovyh techeniy, vvidu raznogo ugla podhoda vetra k linii berega, vplot' do ego perehoda cherez normal' k beregu. V svoyu ochered', smena napravleniya vetra privodit k smescheniyu zony konvergencii vstrechnyh techeniy s zapadnogo poberezh'ya Sambiyskogo p-ova na severnoe, i obratno, na uchastki poperechnoy orientacii berega po otnosheniyu k deystvuyuschemu vetru. V srednemnogoletnem masshtabe zona konvergencii vstrechnyh techeniy lokalizuetsya v vershinah krupnyh litodinamicheskih sistem (vognutostey): Sambiysko-Vislinskoy na vostochnom poberezh'e Gdan'skogo zaliva, i Sambiysko-Kurshskoy - na severe Kaliningradskogo poberezh'ya. Zdes' proishodit massovaya razgruzka potokov nanosov, perenosyaschih syuda material razmyva beregov Sambii i prilegayuschih kos. V predelah etih vognutostey prevaliruet migracionnyy tipa peremescheniya nanosov, kratno prevoshodyaschiy ob'emy ih bezvozvratnogo vynosa vdol' berega.
Pokazano, chto izvilistost' kaliningradskogo poberezh'ya Baltiki sposobstvuet formirovaniyu po bortam vognutostey sistemy vstrechnyh vdol'beregovyh techeniy, vvidu raznogo ugla podhoda vetra k linii berega, vplot' do ego perehoda cherez normal' k beregu. V svoyu ochered', smena napravleniya vetra privodit k smescheniyu zony konvergencii vstrechnyh techeniy s zapadnogo poberezh'ya Sambiyskogo p-ova na severnoe, i obratno, na uchastki poperechnoy orientacii berega po otnosheniyu k deystvuyuschemu vetru. V srednemnogoletnem masshtabe zona konvergencii vstrechnyh techeniy lokalizuetsya v vershinah krupnyh litodinamicheskih sistem (vognutostey): Sambiysko-Vislinskoy na vostochnom poberezh'e Gdan'skogo zaliva, i Sambiysko-Kurshskoy - na severe Kaliningradskogo poberezh'ya. Zdes' proishodit massovaya razgruzka potokov nanosov, perenosyaschih syuda material razmyva beregov Sambii i prilegayuschih kos. V predelah etih vognutostey prevaliruet migracionnyy tipa peremescheniya nanosov, kratno prevoshodyaschiy ob'emy ih bezvozvratnogo vynosa vdol' berega.
Keywords:
the coastal zone, the exposure of the coast, wind regime, coastal counter-currents, abrasion of the shore, sediment transport
the coastal zone, the exposure of the coast, wind regime, coastal counter-currents, abrasion of the shore, sediment transport
Береговая зона моря, представляет собой область наиболее активного динамического воздействия гидросферы на литосферу, в основном в период штормов. Интенсивный размыв береговых и донных отложений сопровождается его выносом на глубины и вдоль берега прибрежными течениями разного генезиса, которые и определяют активность морфо-литодинамических процессов и тенденцию развития береговой зоны. Морская граница береговой (прибрежной) зоны начинается с глубины появления однозначного смещения донных осадков, равной половине длины волн (Н= 1/ 2 λ) [5]. Ее положение непостоянно и зависит от степени развития ветра и волнения. Для Калининградского побережья Балтики характерное положение морской границы расположено в районе изобаты 30м, куда распространяются устойчивые взвесенесущие вдольбереговые течения скоростью 15- 20 см/с. Такие течения фиксировались при штормовых ветрах скоростью 15-18 м/с, высотах волн на глубокой воде (Н=10м) в 2-3 м, длиной 50-60 м. [1]. Переход из открытой части моря в прибрежную зону сопровождается ослаблением роли силы Кориолиса, ввиду ограниченности пространства и роста слоя придонного трения, с одновременным усилением влияния подводного берегового склона на ориентацию волн и придонных течений. Анализ стационарных измерений, проведенных Атлантическим отделением института океанологии в прибрежной зоне Калининградской области (1988-1991гг.) показал, что скорость и пространственная структура придонных течений тесно связаны с параметрами ветра и углом его подхода к линии берега. В период слабых ветров (до 5м/с) течения слабые и неустойчивые, спорадически образуются пульсирующие быстро разрушаемые мелкомасштабные завихрения. Скорости течений в эти периоды не превышает 10 см/с и наблюдались в 85-90% всего периода измерений. Их поведение определяется порывами ветра, а также локальными термохалинными неоднородностями морской воды, бароградиентными, сейшевыми и инерционными колебаниями водной поверхности. По мере усиления косоподходящего ветра до 6-7 м/с, на выровненных участках берега начинает формироваться устойчивый вдольбереговой перенос вод, - в первые 2-3 часа в зоне обрушения волн, а при стабильном направлении ветра он распространяется за ее пределы. При ветрах силой 12-18 м/с преобладающие скорости придонных вдольбереговых течений в районе изобат 3-5 м составляли 0.5-0.8 м/с, при максимуме до 1-1.5 м/с, и уменьшались на глубинах 20-30 м до 15-20 см/с, иногда достигая 20-30 см/с [1]. В условиях извилистых очертаний Калининградского побережья Балтики структура вдольбереговых течений меняется от участка к участку в зависимости от угла подхода ветра к линии берега. Вдольбереговой и косо подходящий к берегу мористый ветер генерирует устойчивые вдольбереговые течения. В это же время на смежных участках берега с поперечной экспозицией к действующему ветру вдольбереговой перенос вод ослабевает до минимума, а с переходом ветра через нормаль к берегу, - течения разворачиваются в противоположном направлении. В результате, в пределах береговых дуг образуется система встречных течений, сначала по бортам крупномасштабных дуг, а при поперечном подходе ветра к изогнутому берегу - и в менее выраженных вогнутостях. Статистический анализ подтвердил преобладающую вдольбереговую ориентацию течений вдоль действующего ветра, даже с учетом преобладания слабых течений (V<10 см/с, 85-90%), связь которых с ветром наименее тесная. В диапазоне глубин 3-15 м выявлена тенденция к вдольбереговой ориентации векторов придонных течений с максимумами повторяемости вдоль береговой линии (преобладает В-СВ максимум) и гистограммой скорости близкой к Рэлеевому распределению. В условиях господства ветров западных румбов, на севере Самбийского п-ова доминируют придонные течения в восточном направлении. Осадочный материал переносится ими от м. Таран на восток и далее вдоль Куршской косы. На это указывает вдольбереговая ориентация песчано-алевритовых полей, увеличение площадей и мощности их толщи [1, 2, 6]. На западном меридионально ориентированном побережье Самбийского п-ова господствующие штормовые ветры СЗ-ЮЗ румбов подходят к берегу примерно по нормали, что приводит к ослаблению вдольбереговых течений и потока наносов, при относительном возрастании роли миграционных подвижек и поперечного выноса наносов на глубины - до подножия древнеберегового уступа (Н=27- 30м) напротив Янтарного и Донского, и до изобат 15-20м - южнее м. Песчаный [3, 4]. Таким образом, в пределах резких изгибов Калининградского побережья поведение течений существенно меняется: на одном крыле вогнутости формируется вдольбереговой перенос вод в одном направлении, а на противоположном крыле - встречный поток. Кроме того, в двух смежных вогнутостях с резко меняющейся экспозицией берега может формироваться две разные системы течений - в одной единый однонаправленный поток, а в соседней система конвергентных потоков, и наоборот. Так, при последовательном действии ветров ЮЗ - З - СЗ румбов вдоль всего Калининградского побережья при ЮЗ ветре формируется единый перенос вод с ЮЗ на СВ, затем З ветер формирует в пределах западного побережья Самбии систему встречных течений, а на севере - однонаправленный на восток, и наконец, при СЗ ветре картина меняется: в пределах Самбийско- Куршской дуги действует система сходящихся течений, а на западе Самбийского п-ова - однонаправленный перенос на юг. Выявленное смещение системы конвергентных потоков с участка на участок и их чередование с однонаправленным переносом вод в период действия доминирующих западных ветров свидетельствует о высокой активности миграционного типа движений прибрежных наносов, как на западном, так и на северном побережье Калининградской области. В пределах крупных литодинамических систем выделяется серия полузамкнутых подсистем, внутри которых также происходят локальные миграции наносов. В итоге, объем деформаций дна в каждой вогнутости за год на порядок превышает объем безвозвратно уносимого осадочного материала [1]. Работа выполнена при поддержке проекта РФФИ № 18-05-01145
1. Babakov A.N. Prostranstvenno-vremennaya struktura techeniy i migraciy nanosov v beregovoy zone yugo-vostochnoy Baltiki (Sambiyskiy p-ov i Kurshskaya kosa) // Diss. kand. geogr. nauk. Kalininigrad. Geograf. fak-t. KGU. 2003 g. 273 s.
2. Babakov A.N. Struktura potokov nanosov v yugo-vostochnoy Baltike i strategiya zaschity beregov v usloviyah rosta urovnya morya // Trudy II Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii “Geosistemy: Faktory razvitiya, racional'noe prirodopol'zovanie, metody upravleniya” g. Tuapse, 4-8 oktyabrya 2011 g. Tuapse. C. 33-35.
3. Boynagryan V.R. Osobennosti mehanicheskogo osazhdeniya v pribrezhnoy zone yugo-vostochnoy Baltiki // Okeanologiya. 1969. T. IX, vyp. 4. S. 661-665.
4. Boldyrev V.L., Laschenkov V.M., Ryabkova O.I. Evolyuciya zapadnogo poberezh'ya Kaliningradskoy oblasti // Evolyuciya beregov v usloviyah podnyatiya urovnya okeana. M. 1992. S. 212-225.
5. Rukovodstvo po raschetu parametrov vetrovyh voln. L. Gidrometeoizdat. 1969. 140 s.
6. Blazchishin A.I., Babakov A.N., Chechko V.A. Sedimentation in the litoral zone and its geoecology // Geology of the Gdansk basin. Baltic sea./ E.M. Emelyanov (ed). Kaliningrad: Yantarny skaz, 2002. P. 462 - 469
