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.
An amphidromic point, also called a tidal node, is a geographical location where there is little or no difference in sea height between high tide and low tide; it has zero tidal amplitude for one harmonic constituent of the tide. The tidal range (the peak to peak amplitude, or the height difference between high tide and low tide) for that harmonic constituent increases with distance from this point, though not uniformly. As such, the concept of amphidromic points is crucial to understanding tidal behaviour. The term derives from the Greek words amphi ("around") and dromos ("running"), referring to the rotary tides which circulate around amphidromic points. It was first discovered by William Whewell, who extrapolated the cotidal lines from the coast of the North Sea and found that the lines must meet at some point. Amphidromic points occur because interference within oceanic basins, seas and bays, combined with the Coriolis effect, creates a wave pattern — called an amphidromic system — which rotates around the amphidromic point. At the amphidromic points of the dominant tidal constituent, there is almost no vertical change in sea level from tidal action; that is, there is little or no difference between high tide and low tide at these locations. There can still be tidal currents since the water levels on either side of the amphidromic point are not the same. A separate amphidromic system is created by each periodic tidal component. In most locations the "principal lunar semi diurnal", known as M2, is the largest tidal constituent. Cotidal lines connect points which reach high tide at the same time and low tide at the same time. In Figure 1, the low tide lags or leads by 1 hr 2 min from its neighboring lines. Where the lines meet are amphidromes, and the tide rotates around them; for example, along the Chilean coast, and from southern Mexico to Peru, the tide propagates southward, while from Baja California to Alaska the tide propagates northward.
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.