Morske mijene i razina Jadrana on-line


Puni naziv: Prikaz morskih mijena i razine hrvatskog dijela jadranskog mora na web-u te izrada odgovarajućih baza podataka 

Sponzor: Ministarstvo znanosti i tehnologije Republike Hrvatske

Ciljevi projekta: Pružiti potencijalnim korisnicima trenutačnu informaciju o prognoziranim morskim mijenama na bilo kojem području hrvatskog dijela Jadranskog mora. Pružiti potencijalnim korisnicima informaciju u realnom vremenu o stvarnim (mjerenim) vrijednostima razine mora na jednoj mareografskoj postaji (Split), te znanstveno-stručne analize mjerenih podataka. Izraditi bazu podataka razine mora.

Potencijalni korisnici ili tržište: Podaci razine mora i morskih mijena su nužni u širokom spektru djelatnosti vezanih uz more. Najvažnija područja primjene, čime se definiraju i korisnici produkata projekta, su slijedeći:

  • sigurnost plovidbe u Jadranu (promet putničkim i teretnim brodovima posebice pri uplovljavanju i isplovljavanju iz luka, nautički turizam, ribarstvo i marikultura, plovidba malih brodova i brodica);
  • hidrografska i druga istraživanja na moru i u podmorju Jadrana (mjerenja batimetrije dna, postavljanje raznih podmorskih instalacija - optički i električni kabeli, cjevovodi i ispusti otpadnih voda, ekspoatacijske i istraživačke platforme);
  • utjecaj na obalnu infrastrukturu (analiza epizoda s izuzetno visokim razinama mora, procjena mogućnosti poplavljivanja, analiza utjecaja na obalnu infrastrukturu zajedno s drugim oceanografskim parametrima napose površinskim valovima);
  • znanstveno-stručne analize kolebanja razine mora na vremenskim skalama od nekoliko minuta i sati (slobodne oscilacije - seši), 12 i 24 sata (plimne oscilacije), nekoliko dana (utjecaj atmosferskih sinoptičkih sustava i planetarnih valova);
  • analize kolebanja razine mora na sezonskoj i višegodišnjoj vremenskoj skali te trendova razine mora s posebnim naglaskom na aktualni problem globalnog porasta razine mora;
  • zakonodavna regulativa, napose Pomorski zakonik koji definira pojedine pojmove pomoću podataka razine mora, npr. definiranje morske obale, pomorskog dobra te teritorijalnog mora.

OPĆENITO O MORSKIM MIJENAMA

Proučavanje fenomena plime i oseke oduvijek je zaokupljalo pozornost ljudi raznih struka koje su povezane s djelatnostima na i u moru, te u priobalju. Mnogo je vremena prošlo dok nisu upoznati zakoni kretanja vode pod utjecajem Mjeseca, Sunca i drugih čimbenika, od kojih neki u današnje vrijeme sve više zaokupljaju cijelo čovječanstvo. Dugoperiodičke oscilacije razine mora (podrazumijevaju se periodi veći od cca 1 min) najvećim su svojim dijelom uzrokovane djelovanjem plimotvorne sile kao i djelovanjem atmosferskih sila, u prvom redu djelovanjem tlaka zraka i vjetra.

Plimotvorna sila je uzrokovana gravitacijskim privlačenjem vodenih masa od strane Sunca i Mjeseca, te centrifugalnom silom koja se javlja uslijed revolucije Zemlje. Njezino djelovanje ima periodički karakter, sa najjače izraženim poludnevnim i dnevnim komponentama. Djelovanjem plimotvorne sile morska razina periodički oscilira, a epizode rasta odnosno pada razine mora definiramo kao morske dobi. Plima se definira kao vrijeme rasta razine mora, dok oseka predstavlja vrijeme opadanja razine mora. Utjecaj plimotvorne sile može mijenjati razinu mora preko deset metara u svjetskim oceanima, a u Jadranskom moru kao poluzatvorenom bazenu od tridesetak centimetara u južnom Jadranu do jedan metar u sjevernom Jadranu.

Meteorološki utjecaj na kolebanje razine mora je dvojak: prisilne oscilacije - uspori - koji su značajniji u domeni sinoptičkih i planetarnih poremećaja tj. na periodima većim od jednog dana, te slobodne oscilacije - seši. Prisilne oscilacije su pod jakim utjecajem tlaka zraka, no još veći utjecaj imaju vjetrovi. Slobodne oscilacije predstavljaju odgovor mora na brze promjene meteoroloških parametara, a njihova je amplituda i pod utjecajem topografije bazena. Oba procesa zajedno mogu uzrokovati poplavljivanje obalnih područja, posebice za vrijeme živih morskih mijena.

 

 

 

 

 

Fluktuacije razine mora na dugim periodima mogu imati obilježja periodičkog i neperiodičkog kolebanja. Najintenzivnije periodičko osciliranje razine mora ima sezonski karakter. Uzrokovano je sezonskim promjenama gustoće mora, a ovisno je i o meteorološkim procesima na sezonskoj skali. Neperiodičko kolebanje razine mora je uzrokovano neperiodičkim djelovanjem meteoroloških parametara na klimatskoj skali, dinamičkim procesima u moru, te geološko-tektonskim promjenama morskog dna i podmorja. U zadnje vrijeme velika pozornost se pridaje antropogenom utjecaju na kolebanje odnosno rast razine mora. Naime, zbog poljoprivrednih i industrijskih aktivnosti povećava se koncentracija različitih plinova u atmosferi, npr. ugljičnog dioksida, metana, CFC spojeva i drugih. Ti plinovi vrlo dobro upijaju dugovalno zračenje Zemlje, na taj način povećavajući temperaturu Zemlje. Taj efekt, zvan efekt staklenika, djeluje i na porast razine mora koji nastaje prvenstveno uslijed termalnog širenja mora kao i otapanja polarnih kapa i alpskih ledenjaka.

 

 

 

 

 

 


PLIMNE OSCILACIJE U JADRANU

Dinamiku širenja plimnih oscilacija u Jadranskom moru su opisivali razni autori u prošlom stoljeću. Plimne oscilacije su mješovitog tipa, što znači da u pojedinim periodima dominiraju poludnevne komponente dvaput izmjenjujući morske dobi u jednom danu, dok u pojedinim periodima prevladavajući utjecaj imaju dnevne komponente uzrokujući jednu plimu i oseku dnevno. Godine 1960. talijanski geofizičar Polli opisuje djelovanje plimotvorne sile u Jadranu koristeći sedam osnovnih harmonijskih komponenti, predmnijevajući da ostale komponente značajno ne utječu na kolebanje razine mora. Koristeći podatke s 30 mjernih postaja, izračunate su vrijednosti amplitude i pripadajuće faze, te su nacrtane izolinije amplituda i faza poludnevnih komponenti M2 (glavna mjesečeva), S2 (glavna sunčeva), K2 (mjesečevo-sunčeva) i N2 (eliptična mjesečeva) te dnevnih komponenti K1 (mjesečevo-sunčeva), O1 (glavna mjesečeva) i P1 (glavna sunčeva).
Razvoj plimnih oscilacija u Jadranu se obično opisuje pomoću komponenata s najvećom amplitudom M2 i K1, dok svojstva ostalih poludnevnih komponenti su slična s M2, a dnevnih komponenti s K1. Karakteristika poludnevnih komponenti je kruženje oko amfidromijske točke koja je smještena otprilike na pola puta između Ancone i Šibenika, a u kojoj su amplitude vrlo male. Idući od amfidromijske točke prema sjevernom Jadranu amplitude naglo rastu, a najviše vrijednosti poprimaju unutar Tršćanskog zaljeva (komponenta M2 postiže vrijednosti do 26 centimetara). Od amfidromijske točke prema južnom Jadranu amplitude također rastu, te postižu najveće vrijednosti između Pelješca i talijanske obale, no one iznose manje od polovine najvećih vrijednosti u sjevernom Jadranu.
Dnevne komponente se šire od hrvatske obale prema talijanskoj, a njihova amplituda kontinuirano raste od južnog Jadrana prema sjevernom. Vrijednost komponente K1 iznosi od 5 cm u Dubrovniku do 18 cm unutar Tršćanskog zaljeva.
Na osnovi dugogodišnjih mjerenja visine razine mora duž istočne obale Jadrana izračunate su srednje dnevne amplitude morskih dobi od 22 cm u Dubrovniku, 23 cm u Splitu, 25 cm u Zadru, 30 cm u Bakru te 47 cm u Rovinju.

Širenje plimnog signala (najveća poludnevna komponenta M2 i
dnevna K1) u Jadranu (prema Polli, 1960).

USPORI I SEŠI U JADRANU

Prisilne oscilacije razine mora se odvijaju bez značajnijeg poremećaja hidrostatske ravnoteže u moru. Njihovo ponašanje je neperiodičko te je uzrokovano uglavnom jakim i dugotrajnim puhanjem vjetrova i neobično visokim ili niskim tlakom zraka. Pri nižem barometarskom tlaku razina mora će se uzdizati, a pri višem će se spuštati. Utjecaj vjetra na kolebanje razine mora je različit te zavisi od reljefa područja, smjera, brzine i trajanja puhanja vjetra. U Jadranu vjetrovi koji pušu iz jugoistoka (jugo) povisuju razinu mora, naročito u sjevernom Jadranu, gdje dugotrajno jugo i niski atmosferski tlak mogu povisiti razinu mora i do 1 metra. U južnom Jadranu utjecaj vjetra je slab, pa dominantan utjecaj na razinu mora ima utjecaj tlaka zraka koji može mijenjati razinu mora do tridesetak centimetara.

Modelirani porast razina mora u Jadranu pod utjecaj juga (prema Orlić et al., 1994)

Slobodne oscilacije - seši - nastaju općenito kao odgovor mora na brzu promjenu meteoroloških parametara, posebice vjetra, nad danim područjem. Vjetar, koji se u kratkom vremenu razvije do većeg intenziteta, ako puše prema zatvorenom kraju bazena, uzdiže morsku razinu te stvara razliku visina razine mora na ulazu u bazen i na zatvorenom kraju bazena. Hidrostatska ravnoteža je tada poremećena, te ako vjetar naglo promijeni smjer ili prestane, ponovna se ravnoteža uspostavlja periodičkim osciliranjem razine mora. Periodi tih slobodnih oscilacija zavise o dimenzijama i topografiji područja, a amplitude su ovisne i o brzini promjene intenziteta i smjera vjetra.
U Jadranskom moru gledanom kao cjelina najveću amplitudu ima osnovni seš perioda 21.2 sata, a značajan je i drugi mod oscilacija s periodom od 10.8 sati. Osnovni jadranski seš predstavlja uninodalnu oscilaciju s čvornom linijom u Otrantskim vratima dok prvi viši mod ima čvornu liniju u Otrantskim vratima i na potezu Pelješac - Monte Gargano. Osim u Jadranskom moru gledanom kao cjelina, zbog topografije dna se javljaju i slobodne oscilacije u sjevernom i srednjem Jadranu s periodima 8.2 i 6 sati. Seši se također javljaju i u manjim poluzatvorenim bazenima kao npr. u akvatoriju srednjedalmatinskih otoka (period 4 sata), Riječkom zaljevu (period 2 sata), Kaštelanskom zaljevu (period 1 sat), a i u pojedinim manjim zaljevima i lukama (Zaljev Vela luka - 15 minuta, luka Split - 7 minuta, luka Zadar - 4 minute).

Pojava seša u prosincu 1997. Rezidualna razina mora prikazuje kolebanje razine
mora pod atmosferskim utjecajem (tlak zraka i vjetar), dok su plimne oscilacije
izdvojene iz zapisa (prema Raicich et al., 1999).

SEZONSKE I KLIMATSKE PROMJENE RAZINE MORA U JADRANU

Sezonske oscilacije razine Jadranskog mora su pretežno uzrokovane godišnjim hodom ukupne toplinske bilance, što ima za posljedicu grijanje odnosno hlađenje površinskog sloja mora. U proljeće (travanj-svibanj) javlja se stratificirana vertikalna struktura u moru odnosno termoklina (piknoklina), koja se zbog zagrijavanja razvija i produbljuje u ljetnim mjesecima. S dolaskom jeseni ona slabi kao posljedica izražene sinoptičke aktivnosti nad Jadranom dok se u zimskim mjesecima uspostavlja homogena struktura stupca mora.
Proces nastajanja, razvoja i nestajanja termokline (piknokline) uzrokuje promjene gustoće u stupcu mora, te stoga utječe i na godišnji hod razine mora (tzv. sterički efekt). Najviše razine mora u Jadranu se javljaju za vrijeme razaranja termokline u jesenskim mjesecima (listopad-prosinac), a najniže u proljetnim i ljetnim mjesecima.

Godišnji hod srednje razine mora u Splitu u razdoblju 1955-1993 (prema Vilibić et al., 1997).

Promjene razine mora na višegodišnjoj skali su posljedica klimatskih fluktuacija općenito, npr. u tlaku zraka, u površinskim protocima topline, oborinama, itd. U Jadranu njihov iznos se procjenjuje na nekoliko centimetara, zbog čega nije moguće precizno izračunati trendove razine mora. Dosadašnja saznanja ukazuju na trend usporavanja porasta razine mora u Jadranu. No, ovdje je potrebno naglasiti važnost vertikalnih pomaka tla, koji na pojedinim područjima mogu pojačati trendove porasta razine mora, dok u nekim područjima (npr. Skandinavija) uzrokuju sniženje razine mora. Prema jednom od novijih istraživanja, usporavanje porasta razine mora u Jadranu je posljedica smanjenja oborina te dotoka slatke vode u Mediteranu, te promjene cirkulacije i hidrografskih svojstava dubokih vodenih masa. Međutim, u zadnjih desetak godina u Jadranu je primijećen izrazit porast razine mora, što govori o jačini višegodišnjih i višedekadnih klimatskih fluktuacija.

Vremenski niz najviših, srednjih i najnižih razina mora u Splitu.
Uočljive su višegodišnje fluktuacije razine mora, naročito fluktuacije maksimalnih razina mora.
U ovom razdoblju linearni trend srednjih razina mora iznosi -2.5 cm/100 godina,
no uočljiv je izraziti porast razine mora u zadnjih desetak godina
(prema Vilibić et al., 1999)

Što ako ipak dođe do porasta razine mora od 50 cm u Jadranu, koliko se predviđa na globalnoj razini? Tada bi višestruko porasla opasnost od poplavljivanja obalnih područja odnosno destruktivnog djelovanja mora na obalnu infrastrukturu. Tako bi poplavljivanje obalnih gradova i naselja u sjevernom Jadranu postalo redovita godišnja pojava (vidi sliku). No, utjecaj bi se osjetio i u cijelom Jadranu, naročito u niskim naplavnim područjima kao što su delte rijeka npr. dolina rijeke Neretve, gdje bi moglo doći do zaslanjivanja velikih površina koje bi stoga bile neobradive. Alternativa tome je skupa izgradnja zaštitnih nasipa ili drugih načina obrane od visokih razina mora.

Povratni period maksimalnih razina mora u Rovinju (vrijednosti iznad hidrografske
nule - nule na pomorskim kartama). Crtkano je naznačena maksimalna izmjerena
vrijednost razine mora, koja se pojavljuje jednom u 87 godina, dok bi se u slučaju
porasta razine mora od 25 centimetara pojavljivala jednom u 5.4 godine, te
jednom u 1.2 godine u slučaju porasta razine mora od 50 centimetara
(prema Vilibić et al., 2000).