Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Σχετικά έγγραφα
7.1.2 ΡΕΥΜΑΤΑ. Ch. Koutitas, Th. V. Karambas Aristotle University of Thessaloniki

Παράκτια Ωκεανογραφία

Παράκτια Ωκεανογραφία

Παράκτια Ωκεανογραφία

Παράκτια Ωκεανογραφία

Παράκτια Ωκεανογραφία

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Θεοφάνης Καραμπάς. Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

Διάλεξη 11 η. Πρόγνωση κυματισμών, κλιματική αλλαγή

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Παράκτια Ωκεανογραφία

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 9: Κίνηση Σε Πολικές Συντεταγμένες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Παράκτια Τεχνικά Έργα

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 6: Ακρότατα Συνάρτησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Ιστορία της μετάφρασης

Υπόγεια Υδραυλική και Υδρολογία

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Εγγειοβελτιωτικά Έργα και Επιπτώσεις στο Περιβάλλον

Υπόγεια Υδραυλική και Υδρολογία

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 14: Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες, Ολοκλήρωση Ρητών Συναρτήσεων Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Παράκτια Τεχνικά Έργα

Παράκτια Τεχνικά Έργα

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΚΙΝΗΣΗΣ (Equations of Motion)

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 19: Υπολογισμός Εμβαδού και Όγκου Από Περιστροφή (2 ο Μέρος) Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 17: Αριθμητική Ολοκλήρωση, Υπολογισμός Μήκους Καμπύλης Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Υπόγεια Υδραυλική και Υδρολογία

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Αξιολόγηση και ανάλυση της μυϊκής δύναμης και ισχύος

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Οικονομία των ΜΜΕ. Ενότητα 7: Μορφές αγοράς και συγκέντρωση των ΜΜΕ

Eγγειοβελτιωτικά έργα και επιπτώσεις στο περιβάλλον

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 16: Ολοκλήρωση Τριγωνομετρικών Συναρτήσεων, Γενικευμένα Ολοκληρώματα Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Εξισώσεις Κίνησης (Equations of Motion)

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 1: Εισαγωγή στη Φυσική-Ακρίβεια & Σημαντικά Ψηφία- Βαθμωτά Μεγέθη-Διανυσματικά Μεγέθη

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Οδοποιία IΙ. Ενότητα 14: Υπόδειγμα σύνταξης τευχών θέματος Οδοποιίας. Γεώργιος Μίντσης ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 13: Ακτίνα Σύγκλισης, Αριθμητική Ολοκλήρωση, Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Ατομικά Δίκτυα Αρδεύσεων

Διπλωματική Ιστορία Ενότητα 2η:

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 8: Εφαρμογές Σειρών Taylor. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

ΦΥΣΙΚΗ. Ενότητα 2: Ταχύτητα - Επιτάχυνση

Υπόγεια Υδραυλική και Υδρολογία

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Εργαστήριο Χημείας Ενώσεων Συναρμογής

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Ιστορία της μετάφρασης

Γεωργική Εκπαίδευση Ενότητα 9

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Λογισμός 4 Ενότητα 17

Εκμετάλλευση και Προστασία των Υπόγειων Υδατικών Πόρων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Αξιολόγηση μεταφράσεων ιταλικής ελληνικής γλώσσας

Κλασσική Θεωρία Ελέγχου

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Φ 619 Προβλήματα Βιοηθικής

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Εργαστήριο Χημείας Ενώσεων Συναρμογής

Φυσική (Ε) Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Ενότητα 2: Θεωρία ταλαντώσεων (Συνοπτική περιγραφή) Αικατερίνη Σκουρολιάκου. Τμήμα Ενεργειακής Τεχνολογίας

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 7: Σειρές Taylor, Maclaurin. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Προηγμένος έλεγχος ηλεκτρικών μηχανών

Εργαστήριο Χημείας Ενώσεων Συναρμογής

Οικονομία των ΜΜΕ. Ενότητα 9: Εταιρική διασπορά και στρατηγικές τιμολόγησης

Γενική Φυσική Ενότητα: Δυναμική Άκαμπτου Σώματος

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Λογισμός 3. Ενότητα 18: Θεώρημα Πεπλεγμένων (Ειδική περίπτωση) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Γενική Φυσική Ενότητα: Ταλαντώσεις

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Συμπεριφορά Καταναλωτή

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

Transcript:

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Διάλεξη 12 η. Θαλάσσια ρεύματα, κυκλοφορία, μετεωρολογική παλίρροια Θεοφάνης Καραμπάς

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ (ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ)- ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΙΣ ΣΤΑΘΜΗΣ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΚΑ ΡΕΥΜΑΤΑ ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ ΡΕΥΜΑΤΑ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ ΚΥΜΑΤΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ ΧΡΟΝΟΣ ΑΝΑΝΕΩΣΗΣ ΝΕΡΩΝ ΛΕΚΑΝΗΣ 4

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ: ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΩΝ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ 1. Υδροδυναμικές φορτίσεις έργων (σπάνια στην Μεσόγειο). 2. Μεταφορά μαζών και διαλυμένων ρύπων, παράγοντας ανανέωσης και ρύθμισης της ποιότητας του θαλασσίου περιβάλλοντος. 3. Μεταφορά υλικού πυθμένα (ιζημάτων) και φερτών υλών, επίδραση στη μορφολογία των ακτών. 4. Διαφοροποιήσεις της στάθμης της επιφάνειας σε σχέση με την Μέση Στάθμη Ηρεμίας (ΜΣΗ), σημαντικός παράγοντας για σωστο σχεδιασμο τόσο του απαραίτητου βάθους πλεύσης εντός λιμενολεκάνης, όσο και της στεψης των παρακτιων τεχνικών έργων. 5

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ: ΔΗΜΙΟΥΡΓΑ ΑΙΤΙΑ ΤΩΝ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ Βαρυτικές διαφοροποιήσεις στις θαλάσσιες μάζες από την επίδραση κυρίως της Σελήνης, και δευτερευόντως του Ήλιου και των πλανητών. Περιοδική μετατόπιση μαζών και συνεπαγόμενα παλιρροιακά ρεύματα (κύρια περίοδος η 12ωρη). Επάλλαξη= ανώτατη πλήμμη - κατώτατη ρηχία. ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΚΑ ΡΕΥΜΑΤΑ Άνεμος και ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια (μετεωρολογικές συνθήκες κατώτερης ατμόσφαιρας) ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ 6

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ: ΔΗΜΙΟΥΡΓΑ ΑΙΤΙΑ ΤΩΝ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ Χωρικές διαφοροποιήσεις (βαθμίδες) της πυκνότητας του νερού, στρωμάτωση πυκνότητας που μπορεί να συνεπάγεται υδροδυναμική ευστάθεια ή αστάθεια). ΡΕΥΜΑΤΑ ΠΥΚΝΟΤΗΤΑΣ Κοντά στις ακτές, η διαμόρφωση των κυματισμών υπό την επίδραση των φυσικών διεργασιών της διάθλασης, περίθλασης και θραύσης. ΚΥΜΑΤΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ 7

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ 2. Γενικές εξισώσεις κυκλοφορίας Για την περιγραφή των παραπάνω μεγεθών, στη γενική μορφή από μηχανική ρευστών, εξισώσεις Navier-Stokes για ασυμπίεστο ρευστό: Εξίσωση διατήρησης της μάζας (εξίσωση συνέχειας) u x i i 0 Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων (εξίσωση ορμής) Du 1 1 1 ( ) i ui ui p ij uu i j uj gi Dt t x x x x j i j j τυρβώδεις τάσεις Reynolds ui ij 2 ij xj u x i j τάσεις λόγω μοριακού ιξώδους 8

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ 3. Απλοποιητικές παραδοχές σχετικές με τη φύση των ροών α. Οι οριζόντιες διαστάσεις των παράκτιων λεκανών [L] είναι πρακτικά πολύ μεγαλύτερες από το βάθος [d], 0[L]>>0[d], επομένως θεωρείται αμελητέα η κατακόρυφη συνιστώσα της ορμής - περίπου οριζόντιες ροές (w=0) Άρα από εξίσωση ορμής κατά z προκύπτει υδροστατική κατανομή της πίεσης p z g β. Η συμμετοχή του φυσικού πεδίου στην περιστροφή της γης εισάγει τη δύναμη Coriolis στις εξισώσεις ισορροπίας των δυνάμεων κατά τις οριζόντιες διευθύνσεις. C 2 V Οι οριζόντιες συνιστώσες της δύναμης είναι: C f v, C f u όπου: x f 2sin y Ω = γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της γης, φ = γεωγραφικό πλάτος του πεδίου 9

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ γ. Οι ροές είναι γενικά τυρβώδεις με μεγάλους αριθμούς Reynolds. Εφαρμόζεται τεχνική «κλεισίματος της τύρβης» με την εισαγωγή τυρβώδους συντελεστή ιξώδους. Οι τάσεις λόγω μοριακού ιξώδους αμελητέες. Οι τυρβώδεις τάσεις Reynolds, που προκύπτουν από τις εξισώσεις Navier-Stokes, εκφράζονται ως συνάρτηση του τυρβώδους συντελεστή ιξώδους και των κλίσεων των ταχυτήτων. U x i j uiu j Eh, V ( ) j U x i Διάκριση των συντελεστών στο οριζόντιο Ε h και κατακόρυφο επίπεδο Ε v α=0.001-0.01 4/3 2 L χαρακτηριστική οριζόντια διάσταση σε cm E =a L (cm /sec) h E = (1+αRi) λu d -β v * 0[λ]=0.1 0[α], 0[β]=1 u * u * : κρίσιμη ταχύτητα τριβής Ri g z 2 u z Ri : αριθμός Richardson 10

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ δ. Ισχύς της παραδοχής Boussinesq, ότι σε περίπτωση μη ομογενούς ρευστού η χωρική διαφοροποίηση της πυκνότητας λαμβάνεται υπ όψη μόνο στον υπολογισμό της πίεσης. 4. Εξισώσεις κυκλοφορίας Εξίσωση διατήρησης της μάζας (εξίσωση συνέχειας) ui u v w u v 0ή 0ή 0 x x y z x y i Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά x (εξίσωση ορμής) Dt t x y x x y z z 2 2 Du u u u 1 p u u u u v fv Eh E 2 2 v Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά y (εξίσωση ορμής) Dt t x y y x y z z 2 2 Dv v v v 1 p v v v u v fu Eh E 2 2 v 11

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ H πίεση, λόγω υδροστατικής κατανομής δίνεται από το ολοκλήρωμα 0 p gdz g z Οι οριζόντιες βαθμίδες της πίεσης γράφονται, π.χ στην διεύθυνση x 0 p gdz g x x x z βαροτροπικός όρος: επίδραση της κλίσης της ελεύθερης επιφάνειας βαροκλινικός όρος: επίδραση της ανομοιογένειας του ρευστού (κατανομή ρ με το βάθος) 12

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ 5. Οριακές συνθήκες Ελεύθερη επιφάνεια: Επίδραση διατμητικών τάσεων λόγω ανέμου u E C W W W z sx 2 2 v s x x y v E C W W W z sy 2 2 v s y x y Πυθμένας: Επίδραση διατμητικών τάσεων πυθμένα u z v by 2 2 Ev Cb v u v z u 0, v 0 bx 2 2 Ev C b u u u Όριο ακτών : Un =0 (μηδενισμός εγκάρσιας συνιστώσας) όπου W x, W y οι συνισταμένες της ταχύτητας του ανέμου και C s συντελεστής τριβής C s = (1-3) 10-6 C b συντελεστής τριβής C b = 0.001-0.01 13

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ 6. Μορφή εξισώσεων για ολοκληρωμένη στο βάθος ροή Για την αναγωγή του τρισδιάστατου μοντέλου σε διδιάστατο γραμμένο ως προς τα μέσα κατά το βάθος μεγέθη U,V. Η εξίσωση συνεχείας ολοκληρώνεται προς το βάθος και με εφαρμογή του ορισμού των μέσων κατά το βάθος ταχυτήτων. 0 0 1 1 U udz, V vdz, h h h h Εξίσωση διατήρησης της μάζας (εξίσωση συνέχειας) 0 0 0 0 0 u v w u v w 0 dz dz dz 0 x y z x y z x h h h h udz vdz [ w] z0 [ w] zh 0 y h Uh Vh 0 t x y [ w] z 0 t [ ] 0 w z h 14

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ 6. Μορφή εξισώσεων για ολοκληρωμένη στο βάθος ροή Εξίσωση διατήρησης της μάζας (εξίσωση συνέχειας) Uh Vh t x y 0 Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά x (εξίσωση ορμής) bx Dt t x y x x y h h 2 2 DU U U U U U sx U V g fv Eh 2 2 Εξίσωση ισορροπίας των δυνάμεων κατά y (εξίσωση ορμής) 2 2 DV V V V V V sy U V g fu Eh 2 2 Dt t x y y x y h h by 15

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ 5. Οριακές συνθήκες Ελεύθερη επιφάνεια: Επίδραση διατμητικών τάσεων λόγω ανέμου u E C W W W z sx 2 2 v s x x y v E C W W W z sy 2 2 v s y x y Πυθμένας: Επίδραση διατμητικών τάσεων πυθμένα u z bx 2 2 Ev C b u u u v z by 2 2 Ev Cb v u v u 0, v 0 Όριο ακτών : Un =0 (μηδενισμός εγκάρσιας συνιστώσας) όπου W x, W y οι συνισταμένες της ταχύτητας του ανέμου και C s συντελεστής τριβής C s = (1-3) 10-6 C b συντελεστής τριβής C b = 0.001-0.01 16

ΓΕΝΙΚΗ ΜΟΡΦΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΣ Παράδειγμα εφαρμογής μοντέλου κυκλοφορίας στον Θερμαϊκό Κόλπο (POM-Princeton Ocean Model) 17

ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΚΑ ΡΕΥΜΑΤΑ Οφείλονται στην επίδραση των ουρανίων σωμάτων στην βαρυτική έλξη των θαλασσίων μαζών. Ειδικά για την επίδραση της σελήνης Η επίδραση της σελήνης στην δημιουργία παλίρροιας 18

ΠΑΛΙΡΡΟΙΑΚΑ ΡΕΥΜΑΤΑ Στην ανοιχτή θάλασσα η επίδραση αυτή έχει τη μορφή ανόδου και καθόδου της στάθμης επιφανείας που για να ικανοποιηθεί χρειάζεται τη συμβολή μαζών από τις παράκτιες περιοχές. Εκεί η παλίρροια έχει τη μορφή μεταβολών στάθμης στο όριο ανοιχτής θάλασσας 2 i asin t, ό, : ί ί Σε παράκτια λεκάνη η παλιρροιακή διέγερση περιγράφεται με τη μορφή οριακής συνθήκης στο όριο ανοιχτής θάλασσας δηλαδή τη νοητή γραμμή που συνδέει την παράκτια λεκάνη από την ανοιχτή θάλασσα. Εκεί συνυπάρχει (επαλληλία) η προσπίπτουσα διέγερση από την ανοιχτή θάλασσα ζ i καθώς και η ανακλώμενη από το εσωτερικό του πεδίου ζ r i r Εφαρμογή οριακής συνθήκης «ακτινοβολίας» για την ανακλώμενη διέγερση r t gh n οπού n η κάθετη στο όριο διεύθυνση 19

ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Προκαλούνται από την επίδραση του ανέμου στην επιφάνεια της θάλασσας με τη μορφή ισχυρών δυνάμεων τριβής που συμπαρασύρουν τμήμα της στήλης του νερού λόγω των εσωτερικών τριβών (ιξώδες) σε κίνηση υπό γωνία ως προς την κατεύθυνση του ανέμου (λόγω της δύναμης Coriolis) δεξιόστροφα με τιμή <45 0 για το Β ημισφαίριο με τιμές ταχύτητας μειούμενες κατά το βάθος. Η σπείρα που διαγράφεται από το άκρο του διανύσματος της ταχύτητας είναι γνωστή ως Ekman spiral και εκτείνεται σε βάθος περί τα 100m, με επιφανειακή τιμή της τάξης του 2-3% της ταχύτητας το ανέμου. Η κατανομή του ανεμογενούς ρεύματος στην ανοιχτή θάλασσα 20

ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Δευτερογενώς λόγω της ανάσχεσης της ροής στα όρια ακτών, της συσσώρευσης μαζών νερού κοντά τους και την ανύψωση της στάθμης της επιφάνειας αναπτύσσονται και ρεύματα επιστροφής που συνθέτουν μια πολύπλοκη κατά το βάθος κατανομή. Δζ: ανύψωση στάθμης ελεύθερης επιφάνειας ρεύμα επιστροφής Διαμόρφωση του ανεμογενούς ρεύματος σε περιορισμένο πεδίο 21

ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Ακριβέστερη είναι η εφαρμογή του τρισδιάστατου μοντέλου. Στην απλή περίπτωση επιμήκους κλειστής λεκάνης μήκους L, σταθερού βάθους d κάτω από τη δράση ανέμου ταχύτητας W και την παραδοχή παραβολικής κατανομής της ταχύτητας στο βάθος η αναλυτική λύση για την κατανομή της ταχύτητας και την ανύψωση της επιφάνειας στο άκρο της λεκάνης περιγράφονται από τις σχέσεις: u z s 2 2 Ev Cs W u* 2 h z 3 z u u* 1 2E h 2 h v Οριακή συνθήκη επιφάνειας Παραβολική κατανομή της ταχύτητας 3 L 2 s gh Ανύψωση στάθμης ελεύθερης επιφάνειας 22

ΑΝΕΜΟΓΕΝΗ ΡΕΥΜΑΤΑ Η επιφανειακή τιμή u max είναι της τάξης του 2-3% της ταχύτητας το ανέμου. h/3 2h/3 u u max max h E v 1 4 W k Ev W h u* h Συντελεστής τυρβώδους ιξώδους k 23

ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ Φαινόμενο επίδρασης του ανέμου και των βαροβαθμίδων στις μάζες παράκτιων λεκανών. Σε περιπτώσεις περιορισμένων πλευρικά λεκανών με μικρό βάθος, αποτέλεσμα της παρατεταμένης αυτής επίδρασης είναι η συσσώρευση μαζών στις ακτές και η υπερύψωση της ΜΣΗ του νερού. Ουσιαστικά ισχύει η περιγραφή του μοντέλου ανεμογενούς κυκλοφορίας με τη συμπλήρωση των όρων των βαθμίδων πίεσης από τις αντίστοιχες βαθμίδες ατμοσφαιρικής πίεσης. Αντιστοιχία ατμοσφαιρικής πιέσεως και ισοδύναμου στήλης νερού 1mb = 1cm στήλης νερού 24

ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ Στην περίπτωση περίπου ευθύγραμμης ακτής, σε έκταση μήκους L κάθετα στην ακτή με μέσο βάθος h, η δράση ανέμου με συνιστώσες Wx, Wy (οι άξονες Ox, Oy πρέπει να σχηματίζουν δεξιόστροφο σύστημα και ο Ox είναι κάθετος στην ακτή) συνεπάγεται παράκτια κυκλοφορία και μεταβολή της στάθμης στην ακτή (μετεωρολογική παλίρροια). Ειδικές παροχές q Uh, q Vh x Μόνιμη ροή y Συμβολισμοί για την περιγραφή της μετεωρολογικής παλίρροιας 25

ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ atm qy gh fqy kwwx gh 0 kwwy Cb x x h 2 Ειδικές παροχές q Uh, q Vh x Μόνιμη ροή y Συμβολισμοί για την περιγραφή της μετεωρολογικής παλίρροιας 26

ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΑΛΙΡΡΟΙΑ gh fqy kwwx gh x x atm 0 kww y q y Cb h 2 Με δεδομένα τα στοιχεία του ανέμου Wx, Wy το μέσο βάθος h, την έκταση του πεδίου L και την τυχόν ύπαρξη ατμοσφαιρικών βαθμίδων ζ atm / x επιλύεται η δεύτερη ως προς q y και σε συνέχεια υπολογίζεται η βαθμίδα ζ/ x = Δζ/L, για την εκτίμηση της μεταβολής στάθμης Δζ στην ακτή. 27

ΑΣΚΗΣΗ 4 Σε παράκτια περιοχή με ευθύγραμμα ακτή Ν προσανατολισμού μέσο βάθος d = 25m σε απόσταση από την ακτή 45000 m δρα ΝΑ άνεμος ταχύτητας W = 18 m/sec. Ο συντελεστής τριβής επιφανείας είναι C s =.0000025, ο συντελεστής τριβής πυθμένα C b =0.005 και o συντελεστής Coriolis f = 0.000095. Να υπολογιστεί η υπερύψωση της στάθμης στην ακτή λόγω της μετεωρολογικής παλίρροιας και η ένταση του παράκτιου ρεύματος. 28

Η Α-Δ συνιστώσα του ανέμου είναι σύμφωνα με τους συμβολισμούς του Σχ.1., W x = -18 0.707 = -12.7 m/sec και Ν-Β συνιστώσα +12.7m/sec. Σχ.1. Περιοχή ελέγχου και σύστημα συντεταγμένων H ειδική παροχή του παράκτιου ρεύματος υπολογίζεται από την εξίσωση ισορροπίας κατά Οx, 0 = C s W W x -C b q x q x /d 2 = -.0000025 18 12.7-0.005 q x Iq x I /625 29

Βρίσκεται q x = -8.45 m 3 /m/sec και ένταση παράκτιου ρεύματος u x =-8.45/25 = 0.338 m/sec. Από την εξίσωση ισορροπίας κατά Oy βρίσκεται g d ζ/y = -f q x + C s W W y 9.81 25 ζ/y =.000095 8.45 +.0000025 18 12.7 που δίνει για την κλίση Δζ/Δy = 5.6 10-6 ή για την απόσταση των 45000 m Δζ=+0.25 m. 30

Αστοχία Θαλάσσιου τοίχου (Εφταλού Λέσβος) 31

Samos 2009-2010

Μετεωρολογική παλίρροια Άνεμος Στάθμη θάλασσας Ακτή Δζ Θάλασσα 33

Samos 2009-2010

35

Προσομοίωσης της Μετεωρολογικής Παλίρροιας στο Αιγαίο Πέλαγος Χειμώνας 2009-10 1000000 900000 800000 700000 0.4 600000 0.3 Νότιος άνεμος 500000 S wind 0.2 400000 0.1 7-8 Β 300000 200000 0-0.1 100000 Διάρκεια πνοής >5 ημέρες 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 Ανύψωση στάθμης θάλασσας 36

1000000 1000000 900000 900000 800000 800000 700000 0.4 700000 0.4 600000 0.3 600000 0.3 500000 SW wind 0.2 500000 W wind 0.2 400000 0.1 400000 0.1 300000 0 300000 0 200000-0.1 200000-0.1 100000 100000 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 Ανύψωση της στάθμης της θάλασσας λόγω ΝΔ ανέμων. Ανύψωση της στάθμης της θάλασσας λόγω Δ ανέμων. 37

Σημείωμα Αναφοράς Copyright, Καραμπάς Θεοφάνης. «. Θαλάσσια ρεύματα, κυκλοφορία, μετεωρολογική παλίρροια». Έκδοση: 1.0. Θεσσαλονίκη 2014. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://opencourses.auth.gr/courses/ocrs425/ 38

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά - Παρόμοια Διανομή [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. [1] http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ 39

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Τέλος ενότητας Επεξεργασία: <Μαυρίδου Σοφία> Θεσσαλονίκη, <Χειμερινό Εξάμηνο 2013-2014>

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Σημειώματα

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 42