Vlny – 2. díl – předpověď výšky vln podrobně

V minulém díle jsme si ukázali, co je tzv. „vlnové spektrum“ – jde o extrémně proměnný a komplexní jev. Spektrum je, doslova řečeno, tvořeno vlnami, které vznikají na vlnách. Pro námořníky je tedy velmi důležité pochopit, jak se toto spektrum popisuje v předpovědích počasí. Výška vlny je v předpovědích označována jako „signifikantní výška vlny“. Tato signifikantní výška vlny (Hs) je definována tak, že se soubor naměřených výšek rozdělí a vybere se nejvyšší 1/3. Z této nejvyšší 1/3 se spočítá průměr.

Jak se ale vybere ona 1/3 nejvyšších vln? Hladina je tvořena tisíci vzájemně se ovlivňujících vln, které přicházejí z různých míst, pohybují se různými směry, různou rychlostí. Pokud by někdo zaznamenal všechny vlny ve vlnovém spektru, výsledkem bude „Bellova křivka“ (viz také Gaussovo rozdělení), podobná té na obrázku.
graf

Každý bod představuje vlnu o výšce H. Graf ukazuje, že se ve spektru nachází relativně malý počet malých vln (levá strana grafu) a malý počet hodně vysokých vln (pravá strana grafu). Největší počet vln (N) ve spektru je někde uprostřed (u hodnoty Hm). Ona 1/3 nejvyšších vln je vyšrafovaná. Průměrná výška vln v této skupině je označená Hs a je to právě „signifikantní výška vln.“ (Pro úplnost: na svislou osu grafu se vynáší počet vln a na vodorovnou jejich výška.)

V grafu je vidět průměrná výška vln (Mean H,Hpr), nejpravděpodobnější výška vlny (Hm) a výška nejvyšších 10% vln (H1/10). Průměrná výška vln je přibližně rovna 2/3 (0,64 či 64%) hodnoty Hs. Výška H1/10 je přibližně 1,27x (127%) hodnoty Hs (signifikantní výšky vlny). K tomu lze ještě dodat, že výška 1% nejvyšších vln (tedy H1/100) je zhruba 1,67x (167%) Hs a teoretická maximální výška vlny (Hmax) je zhruba rovna dvojnásobku Hs. Toto rozdělení je užší ve vnitřních vodách, kde je menší (nebo nulový) vliv oceánského vlnění.

Testík pro pořádného čtenáře!

Teď zkusíme teorii převést do praxe. Pokud obdržíte námořní předpověď počasí s údajem „SEAS 10 FT“ (pro jistotu – FT znamená stopy) u pobřeží, nebo na otevřeném moři, co lze ve skutečnosti na moři očekávat?

  • Hs = 10 stop (signifikantní výška vln bude 10 stop ~ 3m)
  • Hpr = 0,64 x Hs = 6,4 stopy (průměrná výška vlny bude 6,4 stopy ~ 2m)
  • H (nejpravděpodobnější) o malinko míň než průměr = 6 stop (~ 1,8m)
  • H1/10 (10% nejvyšších vln) = 1,27 x Hs = 12,7 stop (~ 4m)
  • H1/100 (1% nejvyšších vln) = 1,67 x Hs = 16,7 stop (5m)
  • Hmax (teoretická nejvyšší možná vlna) = zhruba 2x Hs = 20 stop (~ 6m)

Čili pokud předpověď udává „vlny 10 stop“, měl by námořník očekávat vlnové spektrum s mnoha vlnami mezi 6 až 10 stopami (1,8m – 3m), doprovázené malým procentem vln vyšších než 16 stop (5m), některé dosahující výšky až 20 stop (6m)!

Pro ilustraci: v bouři 10. 3. 2005 v Aljašském zálivu, byly na bójích naměřeny vlny 47 stop vysoké (14m). Ve vlnovém spektru se signifikantní výškou vlny 47 stop bude mít 10% nejvyšších vln kolem 1,27 x 47 = 60 stop (18m). A maximální teoretická výška vlny bude dvojnásobkem Hs, tedy 94 stop (28,6m)!!
Prozíraví námořníci znají fyzické limity svých plavidel s ohledem na rychlost větru a výšku vln. Námořní předpověď počasí poskytuje potřebné informace – rychlost a směr větru i výšku vln. Hodnota výšky vln, jak předpovídaná, tak skutečně pozorovaná, je vždy udávaná jako signifikantní (Hs). Hs ale není osamělá hodnota, vypovídá o celém pásmu výšek vln, od 60% až po 200%, které se na otevřeném moři vyskytují. Námořníci by tedy neměli sledovat jeden izolovaný údaj, ale měli by být schopni pracovat s konceptem vlnového spektra, aby podle signifikantní výšky vln mohli určit očekávané rozpětí vln, které nejspíše na moři potkají.

Shrnutí:

Předpověď 3m vln znamená, že většina vln bude mít 2-3m, pár jich bude až 5m a může se objevit i vlna 6m vysoká.

Odkaz:
http://www.mxak.org/weather/pdfs/waves.pdf