Большинство людей любят береговые линии. Они любят панорамные виды на океан, им нравятся песчаные пляжи на кристально чистых озерах, они любят плавать, заниматься серфингом и кататься на лодках, и им нравится наблюдать, как гигантские волны падают на скалистые берега. Хотя понимание прибрежных процессов не является необходимым для нашего удовольствия от прибрежных регионов, оно может сделать наше время там намного интереснее.
Но понимание прибрежных процессов имеет решающее значение для людей, которые живут недалеко от побережья, или тех, кто любит проводить там много времени, потому что для того, чтобы быть в безопасности и избежать ущерба для инфраструктуры, нам нужно знать, как работают прибрежные процессы.
Нам также необходимо понимать процессы, чтобы избежать некоторых возможных последствий изменений, которые мы хотели бы внести в прибрежные районы.
Волны
Волны образуются в океане и на озерах, потому что энергия ветра передается воде. Чем сильнее ветер, тем дольше он дует и чем больше площадь воды, над которой он дует (извлечение), тем больше вероятность того, что волны будут.
Важными параметрами волны являются ее длина волны (горизонтальное расстояние между двумя гребнями или двумя впадинами), ее амплитуда (вертикальное расстояние между впадиной и гребнем ) и ее скорость (скорость, с которой гребни волны движутся по воде).
В ситуации, когда выборка короткая (скажем, 19 км на озере) и ветер только умеренный (19 км/ч), волны будут полностью развиваться в течение 2 часов, но они будут оставаться довольно небольшими (средняя амплитуда около 27 см. , длина волны 8,5 м).
На большом водоеме (океане или очень большом озере), протяженностью 139 км и ветром 37 км/ч, волны будут полностью развиваться через 10 часов, средняя амплитуда будет около 1,5 м, а средняя длина волны около 34 м. В открытом океане с сильными ветрами (92 км/ч), которые дуют не менее 69 часов, волны в среднем достигают почти 15 м в высоту, а их длины волн будут превышать 200 м.
Небольшие волны (амплитуды менее метра) имеют тенденцию иметь относительно небольшие наклоны (амплитуда составляет от 3% до 4% длины волны), в то время как более крупные волны (амплитуды более 10 м) имеют гораздо более крутые склоны (амплитуда составляет от 6% до 7% длины волны).
Другими словами, большие волны не только больше, чем маленькие, они также обычно более чем в два раза круче и, следовательно, во много раз более впечатляющи. Однако важно признать, что амплитуды уменьшаются с расстоянием от области, где были созданы волны. Волны на нашем побережье, которые генерируются штормом вблизи Японии, будут иметь аналогичные длины волн, но более низкие амплитуды, чем волны, генерируемые сопоставимым штормом в прибрежной зоне от острова Ванкувер. Мало того, что большие волны больше, чем маленькие, они также обычно более чем в два раза круче, и, следовательно, во много раз более впечатляющими.
Однако важно признать, что амплитуды уменьшаются с расстоянием от области, где были созданы волны. Волны на нашем побережье, которые генерируются штормом вблизи Японии, будут иметь аналогичные длины волн, но более низкие амплитуды, чем волны, генерируемые сопоставимым штормом в прибрежной зоне от острова Ванкувер.
Мало того, что большие волны больше, чем маленькие, они также обычно более чем в два раза круче, и, следовательно, во много раз более впечатляющими. Однако важно признать, что амплитуды уменьшаются с расстоянием от области, где были созданы волны.
Волны на нашем побережье, которые генерируются штормом вблизи Японии, будут иметь аналогичные длины волн, но более низкие амплитуды, чем волны, генерируемые сопоставимым штормом в прибрежной зоне от острова Ванкувер.
Относительно небольшие волны движутся со скоростью до 10 км/ч и выходят на берег примерно каждые 3 секунды. Очень большие волны движутся примерно в пять раз быстрее (более 50 км/ч), но поскольку их длины волн намного длиннее, они приходят реже - примерно раз в 14 секунд.
Когда волна движется по поверхности воды, сама вода в основном просто движется вверх и вниз и лишь незначительно движется в направлении движения волны. Когда это происходит, точка на поверхности воды описывает круг диаметром, равным амплитуде волны. Это движение также передается воде внизу, и вода нарушается волной на глубину примерно половины длины волны.
Половинная глубина волнения воды под волной известна как основание волны . Поскольку океанские волны редко имеют длину волны более 200 м, а открытый океан имеет глубину в несколько тысяч метров, волновая база обычно не взаимодействует со дном океана.
Однако, когда волны приближаются к намного более мелкой воде около берега, они начинают «чувствовать» дно, и на них влияет это взаимодействие. Волновые «орбиты» одновременно сглаживаются и замедляются путем перетаскивания, и это означает, что амплитуда (высота) волны увеличивается, а длина волны уменьшается (волны становятся намного круче). Конечным результатом этого является то, что волны наклоняются вперед и в итоге ломаются.
Волны обычно приближаются к берегу под углом, и это означает, что одна часть волны чувствует дно раньше, чем остальная часть, поэтому часть, которая сначала чувствует дно, сначала замедляется.
Другим важным эффектом волн, достигающих берега под углом, является то, что когда они моются на пляж, они делают это под углом, но когда та же самая волна воды смывает обратно на пляж, она движется прямо вниз по склону пляжа.
Вода, движущаяся вверх, известная как поток воды, выталкивает частицы отложений вдоль пляжа, а вода, движущаяся вниз, обратная стирка , возвращает их прямо назад. С каждой волной, которая моется вверх и затем вниз по пляжу, частицы осадка перемещаются вдоль пляжа зигзагообразно.
Комбинированные эффекты переноса отложений в зоне прибоя в результате прибрежного течения и перемещения наносов вдоль берега в результате взрыва и обратной промывки известны как дрейф на побережье.
Прибрежный дрейф перемещает огромное количество отложений вдоль берегов (как океанов, так и больших озер) по всему миру, и он ответственен за создание множества особенностей осадконакопления.
Рип ток другого типа тока , который развивается в прибрежной зоне, и имеет эффект возвращение воды , которая была отодвинута на берег поступающих волн.
Потоки разрыва текут прямо с берега и питаются от береговых течений. Они быстро вымирают прямо за пределами зоны прибоя, но могут быть опасны для пловцов, которые попадают в них.
Если часть пляжа не имеет сильного однонаправленного берегового тока, то разрывные токи могут питаться от береговых течений, идущих в обоих направлениях.
Приливы связаны с волнами очень длинной, но низкой амплитуды на поверхности океана (и в значительно меньшей степени на очень больших озерах), которые вызваны изменениями гравитационных эффектов Солнца и Луны.
Амплитуда приливов в прибрежных районах довольно сильно меняется от места к месту. На западном побережье Канады приливная зона относительно высока, в некоторых районах она достигает 6 м, а на большей части восточного побережья она ниже, обычно около 2 м.
Основным исключением является залив Фанди между Новой Шотландией и Нью-Брансуиком, где дневной диапазон может достигать 16 метров. Подобные аномальные приливы связаны с формой и размером заливов и впускных отверстий, что может значительно увеличить амплитуду приливного нагона.
Залив Фанди имеет цикл естественных колебаний 12,5 часов, и это соответствует частоте подъема и падения приливов в соседнем Атлантическом океане. Залив Унгава на северном побережье Квебека имеет столь же высокую приливную зону.
Когда приливы и отливы поднимаются и опускаются, они толкают и вытягивают большой объем воды в бухты и заливы, а также вокруг островов. Они не оказывают столь значительного влияния на эрозию и осаждение в прибрежных зонах, как ветровые волны, но они оказывают важное влияние на формирование элементов в литоральной зоне, как мы увидим в следующих статьях.
