Введение

Амфидромическая точка, также называемая приливным узлом, – это географическое место, где разница в высоте уровня моря между приливом и отливом минимальна или отсутствует; она характеризуется нулевой приливной амплитудой для одной гармонической составляющей прилива. Приливной размах (амплитуда от пика до пика, или разница высоты между приливом и отливом) для этой гармонической составляющей увеличивается по мере удаления от этой точки, хотя и не равномерно. Таким образом, понимание амфидромических точек имеет решающее значение для изучения поведения приливов. Термин происходит от греческих слов amphi («вокруг») и dromos («бег»), относящихся к вращающимся приливам, которые циркулируют вокруг амфидромических точек. Впервые это явление обнаружил Уильям Уивелл, экстраполировав линии совпадающих фаз прилива с побережья Северного моря и обнаружив, что эти линии должны сходиться в определенной точке. Амфидромические точки возникают из-за интерференции в океанических бассейнах, морях и заливах, в сочетании с эффектом Кориолиса, что создает волновую картину – так называемую амфидромическую систему – вращающуюся вокруг амфидромической точки. В амфидромических точках доминирующей приливной составляющей почти не наблюдается вертикальных изменений уровня моря под воздействием прилива; то есть, в этих местах разница между приливом и отливом незначительна или отсутствует. Тем не менее, приливные течения могут существовать, поскольку уровень воды по обе стороны амфидромической точки не одинаков. Каждая периодическая составляющая прилива формирует свою собственную амфидромическую систему. В большинстве мест "главный лунный полусуточный", известный как M2, является крупнейшей приливной составляющей. Линии совпадающих фаз прилива соединяют точки, в которых прилив и отлив достигаются одновременно. На рисунке 1 отлив отстает или опережает соседнюю линию на 1 час 2 минуты. Места, где линии совпадающих фаз прилива сходятся, являются амфидромами, вокруг которых и вращается прилив; например, вдоль побережья Чили и от южной Мексики до Перу прилив распространяется в южном направлении, а от Нижней Калифорнии до Аляски – в северном.

Формирование амфидромических точек

Приливы и отливы возникают в результате гравитационного притяжения Солнца и Луны. Это гравитационное притяжение создает приливную силу, действующую на океан. Высота приливной волны в океане значительно меньше (то есть D/λ <1/20) длины волны (λ), которая исчисляется тысячами километров. В реальных океанах приливы не могут бесконечно распространяться в виде прогрессивных волн. Волны отражаются из-за изменений глубины воды (например, при входе в шельфовые моря) и на прибрежных границах. Вследствие резонанса между отраженной и входящей волной амплитуда результирующей волны может как уменьшаться, так и увеличиваться. В результате этого геострофического баланса генерируются волны Кельвина (первоначально описанные лордом Кельвином) и волны Пуанкаре. Амплитуда волны Кельвина максимальна вблизи побережья и, рассматривая волну в северном полушарии, уменьшается по мере удаления от правой береговой границы. Распространение волн Кельвина всегда происходит вдоль берега, а их усиление ослабевает в соответствии с радиусом деформации Россби.

Бесконечно длинный канал

В бесконечно длинном канале, который можно рассматривать как упрощенное приближение Атлантического и Тихого океанов, прилив распространяется в виде падающей и отраженной волны Кельвина. Амплитуда волн уменьшается по мере удаления от берега, а в определенных точках в центре бассейна амплитуда суммарной волны становится равной нулю. Более того, фаза прилива, по-видимому, вращается вокруг этих точек нулевой амплитуды. Эти точки называются амфидромическими. Направление вращения волны вокруг амфидромической точки совпадает с направлением силы Кориолиса: против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном полушарии.

Полузакрытый бассейн

В полузакрытом бассейне, таком как Северное море, волны Кельвина, будучи доминирующей приливной волной, распространяющейся вдоль береговой линии, не могут распространяться в поперечном направлении к берегу, поскольку для этого необходимо наличие боковых границ или экватора. Приливные волны не отражаются полностью, что приводит к потере энергии и, как следствие, к уменьшению амплитуды отраженной волны по сравнению с входящей. В этом случае амплитуда и фаза приливной волны всё равно вращаются вокруг внутренней точки, называемой виртуальным или вырожденным амфидромом.

Амфидромические точки и повышение уровня моря

Положение амфидромических точек и их перемещение в основном зависят от длины волны приливной волны и трения. В результате усиления выбросов парниковых газов, океаны по всему миру испытывают повышение уровня моря. С увеличением глубины воды увеличивается и длина волны приливной волны. Следовательно, положение амфидромических точек, расположенных на расстоянии 1/4λ в полузамкнутых системах, будет смещаться дальше от береговой линии. Кроме того, амфидромические точки будут удаляться друг от друга по мере увеличения интервала в 1/2λ. Этот эффект будет более заметен в мелководных морях и прибрежных районах, поскольку относительное увеличение глубины воды из-за повышения уровня моря будет больше, чем в открытом океане. Более того, величина повышения уровня моря различается в зависимости от региона. В некоторых регионах скорость повышения уровня моря будет выше, чем в других, и расположенные поблизости амфидромические точки будут более подвержены изменению своего местоположения. Наконец, повышение уровня моря приводит к уменьшению трения о дно и, следовательно, к снижению диссипации энергии. Это вызывает смещение амфидромических точек дальше от береговых границ и ближе к центру канала/акватории.