JADRANSKE METEOROLOŠKE PRIČE

TEŽINSKI VALOVI » ZNANSTVENO OBJAŠNJENJE

Zašto se javljaju težinski valovi i rezonanca u moru?

Težinski valovi su prirodan mehanizam uravnoteženja gibanja atmosfere i mora. Kompletno razumijevanje mehanizma nastanka težinskih valova u atmosferi još uvijek nije do kraja dokumentirano, ponajprije zbog njihove izrazite promjenjivosti u prostoru i vremenu, te je njihovu pojavu teško uhvatiti klasičnim meteorološkim mjerenjima kao i reproducirati sinoptičkim i mezoskalnim meteorološkim modelima. Naime, njihova horizontalna valna duljina se kreće od nekoliko kilometara do nekoliko stotina kilometara, vertikalna im je valna duljina od nekoliko stotina metara pa do nekoliko kilometara, dok im je period u rasponu od nekoliko minuta do nekoliko sati. Amplituda težinskog atmosferskog poremećaja je najčešće manja od 1 hPa, ali u ekstremnim slučajevima može biti i do 15 hPa, pa stoga može bitno utjecati na polje tlaka zraka u nekom području te proizvesti pogreške u meteorološkim analizama i prognozama na mezoskalnoj prostornoj ljestvici.

Težinski valovi u atmosferi najčešće nastaju u područjima frontalnih zona u kojima se odvijaju izraziti procesi vertikalnih gibanja zračnih masa pri čemu, zbog izražene horizontalne mlazne struje, dolazi do snažnog smicanja vjetra po visini. Vertikalna gibanja su povezana sa oslobađanjem latentne toplinske energije, a odvijaju se u područjima koja prethode putanji atmosferske fronte. Nastanak težinskih valova može biti povezan i s razvijenim olujnim mezoskalnim ćelijama, na čijim rubovima dolazi do nestabilnosti pri čemu nastaju težinski valovi koji se šire od izvora, te mogu bitno mijenjati prostorna polja tlaka zraka i vjetra, uzrokujući kratkotrajne impulse vjetra s brzinama i preko 25 m/s.

Područje generiranja težinskih valova.

Pojava težinskih valova nad Jadranom dosada nije sustavnije obrađivana, no poznato je da pod određenim uvjetima oni uzrokuju nagle promjene morske razine i struja u obalnim područjima. Ova pojava je naročito izražena u srednjem Jadranu, u Zaljevu Vela Luka i Starigradskom zaljevu, gdje su u lipnju 1978. i 2003. zabilježene poplave upravo zbog pojave težinskih valova u atmosferi. Naime, mjerenja oscilacija tlaka zraka na meteorološkim postajama u srednjem Jadranu dana 21. lipnja 1978. godine dokumentirala su gibanje težinskog poremećaja u atmosferi prema sjeveroistoku brzinom od 22 m/s. Taj dan je Velu Luku na otoku Korčuli zapljusnuo val od 3 metra noseći sve pred sobom, pri tom pričinivši štetu golemih razmjera. Slična pojava, no ovog puta gibajući se prema ESE smjeru, zabilježena je 27. lipnja 2003. godine, uzrokujući porast razine mora u Starom Gradu preko 1 metra u luci, te poplavljujući kuće uz obalu. Istovremeno su u Malostonskom zaljevu zabilježene izrazito jake struje koje su odnijele dio uzgajališta školjaka i pomicale sidrene blokove teške i više tona.

Smjer širenja težinskog vala dana 21. lipnja 1978. godine.

Analizom sinoptičke situacije tijekom noći 26/27. lipnja 2003. godine pokazalo se da je hladna fronta sa sjevera Europe uzrokovala stvaranje ciklone nad središnjom Europom, zahvativši i dijelove južne Europe. Pri tome se, zbog naglih promjena u atmosferi, stvorio težinski val koji je, zbog zapadnih visinskih vjetrova na južnoj periferiji ciklone, 27. lipnja 2003. godine u vremenu od 5:30 do 8:30 prešao preko područja srednjeg Jadrana. Upravo u tom razdoblju zabilježene su poplave Starog Grada i jake struje u akvatoriju Malog Stona. Izračunata prosječna brzina atmosferskog težinskog poremećaja ESE smjera bila je oko 22 m/s, a pripadajuća oscilacija tlaka zraka imala je period od oko 70-80 minuta te amplitudu oko 3 hPa. U isto vrijeme izmjerena brzina vjetra nije premašivala 6 m/s.

Tlak zraka i vjetar mjeren u Splitu (SP), Komiži (KO), Hvaru (HV), Makarskoj (MA), Lastovu (LA), Pločama (PL) i Dubrovniku (DU) za vrijeme prolaska težinskog poremećaja dana 27. lipnja 2003. godine.

Vremena nastupa maksimuma tlaka zraka za vrijeme prolaska težinskog poremećaja dana 27. lipnja 2003. godine.

Istovremeno s prolaskom težinskog poremećaja, u moru su se javile izrazite visokofrekventne oscilacije, zabilježene na svim mareografima u području srednjeg Jadrana. Amplituda oscilacija se povećavala od zapada prema istoku - tako su najizraženije oscilacije morske razine izmjerene na mareografu u Pločama, dok su u području Dubrovnika oscilacije bile male. Primjenom ugniježđenog numeričkog modela pokazano je da je manifestacija težinskog poremećaja bila najizraženija u području Starog Grada te Zaljeva Malog Stona. Izrazito visoka varijabilnost amplitude razine mora modelirana je na vrhu Starigradskog zaljeva, točnije unutar starogradske luke, gdje su maksimalne visine razine mora opadale od vrha luke (oko 130 cm) prema ulazu u luku (oko 40 cm) udaljenom oko 1000 m od vrha. Modeliranje prolaska težinskih valova u području Zaljeva Malog Stona je reproduciralo pojavu izrazito jakih struja, naročito u topografskih suženjima, s brzinama i do 150 cm/s.

Visokofrekventne oscilacije razine mora (periodi manji od 2 sata) izmjereni na mareografskim postajama u Splitu (SP), Sućurju (SU), Pločama (PL) i Dubrovniku (DU) za vrijeme prolaska težinskog poremećaja dana 27. lipnja 2003. godine.

Trominutni slijed modeliranih visina razine mora u Starigradskom zaljevu za vrijeme prolaska težinskog poremećaja dana 27. lipnja 2003. godine.

Maksimalne brzine struja modelirane u Zaljevu Malog Stona za vrijeme prolaska težinskog poremećaja dana 27. lipnja 2003. godine.

Analizom rezultata izračuna numeričkog modela je ustanovljeno da su za poplavu Starogradskog zaljeva i pojavu jakih morskih struja u Zaljevu Malog Stona odgovorna tri procesa: Proudmanova rezonanca, obalna rezonanca i topografski efekt. Pojasnimo navedeno.

Proudmanovom rezonancom u oceanografiji nazivamo rezonantno pobuđivanje valova u moru atmosferskim valovima. Pobuđivanje se odvija na točno određenim dubinama na kojima je brzina atmosferskog vala približno jednaka brzini vala u moru. Osim toga, potrebno je da područje pobude bude dovoljno dugačko, barem toliko kolika je duljina valnog atmosferskog poremećaja. Pregledom morskih dubina (batimetrije) obalnog područja srednjeg Jadrana, dubine od 50 metara zadovoljavaju uvjet za pojavu Proudmanove rezonance.

Obalna rezonanca predstavlja rezonantno pobuđivanje valova u zaljevima i uvalama, a nastaje zbog rezonantnog prijenosa dijela energije atmosferskog poremećaja u more na periodu slobodne zaljevske oscilacije. Slobodnu zaljevsku oscilaciju ili seš, u narodu zvanu i šćiga, možemo usporediti s periodičkim gibanjem vode u nekoj posudi nakon što je pomaknemo iz položaja ravnoteže. U slučaju Starog Grada, osnovni seš starogradskog zaljeva je iznosio oko 11 minuta, a istovremeno se javio i seš starogradske luke perioda 6 minuta. Modelirane maksimalne amplitude visine razine mora na dnu Starogradskog zaljeva iznosile su oko 130 cm, otprilike onoliko koliko su izvjestili očevici spomenutog događaja.

Topografsko pojačavanje vala u moru uzrokovano je suženjem i oplićavanjem mora duž gibanja atmosferskog poremećaja, što je naročito bilo izraženo u području Zaljeva Malog Stona. Naime, najjače struje su zabilježene upravo u područjima dvaju suženja, naročito u unutarnjem plitkom prolazu (dubine od 3 do 6 metara) gdje su struje modelirane s iznosima od 120 do 150 cm/s. Ovako jake struje bile su dovoljne za pomicanje sidrenih blokova uzgajališta školjaka u dublje dijelove zaljeva, uništavajući kompletan uzgoj na tim područjima.

Shematski prikaz mehanizama prijenosa energije pri prolasku težinskih valova.

Literatura