חיזוי גלים - גל סיגניפיקנטי

חיזוי גלים

למה לחזות גלים ?

יש הסכם בינלאומי לסכנות ימיות , ארוזיה בחופים , מתקני גז ונפט בים.

ספקטרום של הגלים

גלים עם אורך גל קצר ביותר תדר גדול ביותר. גלים קפילריים – זמן מחזור חצי דקה.

גלים קפילריים

גלים מאוד קטנים המתחילים להיווצר ע"י הפרשי לחץ . אם לא יהיה הפרשי לחץ הגלים ידעכו ויעלמו.

גלי רוח עשויים להגיע מסנטימטרים בודדים ועד 10 מטר.

אם זמן מחזור רבע שנייה , נושפע ממתח פנים

אינטראקציה של מספר גלים ניקרא חבורת גלים. מעבר לזה יש גלים הנוצרים כתוצאה מסופות , צונאמי , רעידות אדמה, גלי גאות ושפל הם הארוכים ביותר.

גובה הגל

המרחק בין הפיק הגבוה לנמוך ( לפעמים מוגדר כאמפליטודה  ) .

אורך גל

אורך בין שני פיקים

זמן מחזור

זמן מעבר לנקודה ספציפית

תלילות

יחס בין גובה הגל לאורך הגל

מהירות התפשטות הגל

אורך הגל חלקי זמן המחזור

תדר

אחד חלקי זמן המחזור

גלים מוגדרים כהפרעה שיש לה מחזוריות מסוימת , הגל לא מעביר חומר. הגל מעביר לנו אנרגיה .

מאפייני גל

הסיבה שיש התפשטות לכיוון מסוים  היא שיש גרדיינט לחץ אופקי  ובסיוע הרוח יש לנו תנועה לכיוון מסוים.

מה קורה מתחת למים ?

מחלקים את הגלים במים עמוקים – גלים קצרים מול מים רדודים – גלים ארוכים.

אם העומק גדול יותר ממחצית אורך הגל אנו מדברים על גלים עמוקים. אם אורך הגל הוא 5-50 אחוז אז מדובר בסוג מעבר. אם העומק הוא פחות מ-5 אחוז מאורך הגל אז מדובר במים רדודים וגלים ארוכים.

מים עמוקים

העומק יותר ממחצית אורך הגל. הגלים אינם מושפעים מהקרקעית והמהירות שלהם בלתי תלויה בקרקעית . אך בעומק תנועת החלקיק קטנה וקטנה עד שבאיזו שלב היא לא מושפעת כלל .

תנועת חלקיק המים

מהירות החלק העליון יהיה ההיפך – חלקיק חלקי זמן מחזור . והוא יהיה פחות ממהירות התקדמות הגל. יש תנועה מסוימת של חלקיק מים בכיוון שהגל מתפשט בגלל שבאזור הגבוה השיא גבוה יותר מאשר באזור התחתית ( בשפל ) .

נפיצה

אורך גלי רוח , מהירות התפשטות הגל שווה לשורש הגרביטציה חלקי 2 כפול פאי .  המהירות תלויה באורך הגל. אורך גל גדול יותר מהירות התפשטות גדולה יותר.

בזמן סופה גלים שיוצאים מהסערה הם מגדילים את אורך הגל שלהם והדעיכה באמפליטודה איטית .

גלי רוח

גלים שהם תחת ההשפעה של הסופה שיצרה אותם

-          Swellסוול -

גלים שהם תחת ההשפעה שיוצאים מהסופה .

גלים ארוכים נעים מהר יותר ומגיעים אלינו ראשונים. יש טווח מסוים של זמני מחזור בין 1.5-0.5 ( זמן מחזור ) ממוצע 1.56

גובה גלי הגיבוע

תלוי באיזה אזור הם נוצרו . וכן תלוי במהירות הדעיכה שלהם, תלוי בזווית בין כיוון הרוח לכיוון ההתפשטות שלהם.

גלים משמעותיים יוכלו להתפתח גם כתוצאה באינטראקציה בין גלים, האינטראקציה אינה לינארית.

גובה גלים בים אינו אחיד , מסתכלים על גובה הגלים בצורה כללית. יש שדה גלים ואנו מאפיינים את הגלים בצורה של גל סיגניפקנטי המוגדר כשליש מהגלים הגבוהים ביותר . נהוג להגדיר גובה ממוצע 64% מהסיגניפיקנטי . לדוגמא :

גובה גלים 1 מטר , גל ממוצע 64 ס"מ, 10 אחוז מהגלים יגיעו ל-1.27 מטר , 1 אחוז יגיעו לגובה 1.67 מטר .

גל מקסימלי

בקירוב 1.86 כפול גל סיגניפקנטי

גלי ענק

שילוב של גלים , אינטראקציה ביניהם , עשויה להביא לגלים בגובה 20-30 מטר  בלב ים.

הגלים נוצרים כתוצאה מהפרש לחצים בין פני הים לאוויר שנובע מטורבולנציה ולא מחיכוך על פני הים. כאשר הרוח ממשיכה לנשוב אנו מגיעים לגלי גרביטציה  כך שאם הרוח תפסיק לנשוב יהיו גלי " סוול " והם ימשיכו להתפתח. כאשר רוח מעל 2 קשרים יש מעבר בין גלים קפילריים לגלי גרביטציה .

כל עוד הרוח גדולה ממהירות ההתפשטות של הגל היא גורמת לדחיפה שהתוצאה שלה גידול הגל.

במצב שהרוח היא קטנה ממהירות ההתפשטות של הגל , הרוח לא תגרום להגדלת הגל.

רוח יוצרת הפרשי לחץ, כך שהיא מביאה למשיכה מעלה של גלי הים. חלק מהאנרגיה עוברת לזרמים, חלק עובר לדעיכה ע"י חיכוך וחלק קטן עובר ע"י טורבולנציה של המים.

המרכיבים שגורמים לגידול בגובה הגל

מהירות הרוח

הזמן שבו הרוח נושבת בכיוון מסוים ( הרוח לא משתנה ביותר מזווית של 30 מעלות ) .

מרחק הנשיבה של הרוח.

הים צריך להיות מספיק עמוק

הגל יהיה גבוה יותר ככל שהרוח תהיה חזקה יותר, אורך הנשיבה גדול יותר והכיוון קבוע .

כאשר מהירות הרוח קטנה או הכיוון משתנה  הגל יפסיק לגדול  ונגדיר זאת " סוול " . הדעיכה של הגלים היא בקצב של 25% כל 24 שעות .

הים התיכון מחולק ל-2 חלקים , הטווח המקסימלי הוא 2000 ק"מ מחופי דרום איטליה ועד לחופי ישראל

חיזוי גלים

חיזוי גלים נעשה ע"י מודלים, משוואות חצי אמפיריות .

מהירות הרוח בקשרים מוגדל ציר ( ווי ) ציר איקס מרחק במייל. מתקבל גל סיגניפקנטי . הרוח צריכה לנשב 2-3 שעות .

כנרת : רוחות 10-25 קשר רוחב מקסימלי של אגם הכנרת ( צפון/דרום) הוא 18 ק"מ = 10 מייל .

בטבלה:

ציר איקס – גובה של גל סיגניפקנטי , האלכסונים – מהירות הרוח, גובה גלים ביחידות פיט .

חיזוי גלים על ידי מהירות רוח

רוח של 15 קשר = 1-2 מטר גלים

רוח של 20 קשר = 2-3 מטר גלים

רוח של 30 קשר = 5-6.5 מטר גלים

ספקטרום הגלים

שונות הגל הממוצעת , כאשר הגלים קרבים לחוף המהירות קטנה , אורך הגל קטן וגובה הגל גבוה יותר . זמן מחזור זהה .

מים רדודים

יש חיכוך עם הקרקע. גובה גל גדל , מהירות קטנה.

יש מספר סוגים של שבירת גלים

תלוי בקרקעית. שבירה של גל כאשר עומק המים שווה ל- 1.28 כפול גובה הגל.

Storm surge

גלים ארוכים התלויים ברוח חזקה , גאות וסופות

מדידות גלים

בצורה ויזואלית – מספינות , ראייה סלקטיבית . בדרך כלל מה שמעריכים את את גובה הגל הסיגנפקנטי .

מצופים – יש מצופים בחיפה , באשדוד – מרחק 2 ק"מ מהחוף , 25 מטר מהקרקעית , מודדים, כיוון זרימה, טמפרטורת מים תדרים ועוד.

מכשירים המחוברים לקרקע – מודדים לחץ

לייזר, חישה מרחוק מכם אלטימטרי .

המצופים קיימים בחיפה , אשדוד – חקר ימים ואגמים יש להם מצופים בחדרה ואשקלון. הם מקבלים את הגל המקסימלי במשך 30 דקות, מודדים זמן מחזור.

ככל שהגל גבוה יותר הוא מאופיין עם זמן מחזור ארוך יותר ( קיץ ) . גל סיגניפקנטי גבוה בחורף ונמוך בקיץ, בקיץ יש לנו " סוול ".

מדידה יומית:

יש פיק בשעות אחר הצהריים ( בגלל הבריזה המתחזקת ) עד 11:00 הים רגוע, משעה זו הים עולה עד השעה 18:00 ושוב חוזר לרדת . השיא בין השעות 14:00-15:00 .

מכם אלטמטרי

מדידת גלים דרך לוויינים , לא רואים את גובה הגלים עצמם אלה רואים רק את הפולס. כלומר האם הים רגוע או גבה גלי . רזולוציה של מאות ק"מ .

שיטה אחרת:

קבלת תמונות , מה שהמכם רואה זה החזר מהגלים הקפילריים .

אפקט דופלר

מערכת מכם מהקרקע , יש דרך לשלוח קרינה ליונוספרה , מהקרינה החוזרת רואים מידע על גובה הגלים.

מודלים לגלים

WAM

גל סגניפקנטי , כיוון גל , סוול , המודלים מבוססים על חישוב מאזן האנרגיה – ( רוח, דעיכה ) , שבירה ליד החוף , מעברי אנרגיה כתוצאה מאינטרקציות בין הגלים. הגל הסיגניפקנטי מחושב ממוצע הספקטרום ולא ממוצע מדידות .

SWAM

רזולוציה גבוהה יותר , יותר קרובים לחוף , נלקחים הרבה יותר תהליכים, , דורשים מידע על קרקעית הים ברזולוציה גבוהה יותר .

FC

אנסמבל של גובה גלים עד 10 ימים קדימה

במצב שאנו נמצאים בגזרה חמה בים התיכון גובה הגלים 50 ס"מ .

גאות ושפל

תנודה שכיחה של 12 שעות , גלים ארוכים, קשור למשיכת ירח/ שמש

בחדרה – יש 2 מחזורים , הכוח הצנטרפוגלי גורם לבליטה של המים גם בצד הרחוק של כדור הארץ ביחס לירח .

תחזית שבועית, תחזית מזג אוויר,  חיזוי גלים – גל סיגניפקנטי, ,מכ"ם גשם מזג אוויר , מכם גשם ישראל. תחזית גלים, מכם גשם  

תחזית מזג אוויר בישראל, מכם גשם, אפליקציית מזג אוויר, מכ"ם גשם, מזג אוויר