Oceanography Lecture 8 PDF

‫جغرافية البحار والمحيطات‬ ‫‪oceanography‬‬ ‫استاذ المقرر‬ ‫د‪.‬إبراهيم سيد صابر بكرى‬ ‫مدرس الجغرافيا الطبيعية والجيومورفولوجيا‬ ‫قسم الجغرافيا ‪ -‬كلية البنات‪ -‬جامعة عين شمس‬ ‫المحاضرة الثامنة‬ ‫جغرافية البحار والمحيطات‬ ‫...

‫جغرافية البحار والمحيطات‬ ‫‪oceanography‬‬ ‫استاذ المقرر‬ ‫د‪.‬إبراهيم سيد صابر بكرى‬ ‫مدرس الجغرافيا الطبيعية والجيومورفولوجيا‬ ‫قسم الجغرافيا ‪ -‬كلية البنات‪ -‬جامعة عين شمس‬ ‫المحاضرة الثامنة‬ ‫جغرافية البحار والمحيطات‬ ‫المحاضرة الثامنة‬  ‫أهداف المحاضرة‬ ‫ عزيزي الطالب بعد االنتهاء من هذه المحاضرة‪ ،‬سوف تصبح قادرا ً على أن‪:‬‬ ‫ حركة مياه البحار والمحيطات‬ ‫ ثانيا ً ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫األمواج والجهود التي بذلت في دراستها‬ ‫‪.1‬‬ ‫تعريف األمواج‬ ‫‪.2‬‬ ‫العوامل التي تتحكم في نشأة األمواج‬ ‫‪.3‬‬ ‫عناصر الموجة‪:‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫هيئة وشكل الموجة البحرية‬ ‫‪.5‬‬ ‫طاقة الموج‪:‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫تصنيف األمواج‬ ‫‪.7‬‬ ‫العالقة بين الرياح واألمواج‬ ‫‪.8‬‬ ‫انتقال الطاقة من الرياح إلى األمواج‪:‬‬ ‫‪.9‬‬ ‫العوامل المؤثرة في سرعة أمواج البحار‬ ‫‪.10‬‬ ‫التغيرات التي تطرأ على األمواج في المياه الشاطئية الضحلة‬ ‫‪.11‬‬ ‫طرق قياس األمواج والمد والجزر والتيارات البحرية ‪:‬‬ ‫‪.12‬‬ ‫أمواج تسونامى ‪Tsunami :‬‬ ‫‪.13‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.1‬األمواج والجهود التي بذلت في دراستها‬ ‫ األمواج ببساطة عبارة عن تموجات سطحية ‪ undulations‬تنتج بسبب هبوب الرياح فوق المسطحات‬ ‫المائية‪ ،‬وهذه التموجات االهت اززية تنتشر على سطح البحر في اتجاه هبوب الرياح التي تسببها‪.‬‬ ‫ وتوجد أنواع أخرى من األمواج ال عالقة لها بالرياح‪ ،‬وإنما تتولد بفعل الزالزل واالنزالقات األرضية التي‬ ‫تتعرض لها قيعان األحواض المحيطية‪ ،‬وتعرف هذه األمواج بأمواج التسونامي أو أمواج المد رغم أنها ال‬ ‫عالقة لها بحركة المد والجزر‪ ،‬كذلك توجد أمواج تنتج عن جاذبية القمر والشمس ولكنها غير محسوسة بسبب‬ ‫رقتها‪.‬‬ ‫ ونظ ار لطبيعة األمواج من حيث شدة اختالطها وتباين أحجامها وصعوبة قياسها وخاصة في منطقة التكسر‬ ‫أو أثناء هبوب رياح عنيفة‪ ،‬فإن العديد من الجوانب الخاصة بها غير معروف يقينا حتى اآلن رغم ما بذل‬ ‫من دراسات وتجارب حقلية ومعملية خاصة بها مدعومة باألجهزة والوسائل المتقدمة‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ ظهرت أول نظرية عملية لتفسير ظاهرة الحركة االهت اززية لألشياء الطافية دون انتقالها أفقيا لمسافات كبيرة‪،‬‬ ‫سنة ‪ ١٨٠٢‬على يد األلماني فرانز جيرزنر وأوضح خاللها بأن جزيئات الماء داخل شكل الموجة تتحرك في‬ ‫مدارات دائرية ‪ ،Circular orbits‬وان الماء يتحرك عند القمة حركة أفقية في اتجاه تقدم الموجة‪ ،‬بينما يتحرك‬ ‫عند القاع ( قاع الموجة ) باتجاه البحر وهو في تحركه يقتفى أثر المدار الدائري والذي يساوي قطره ارتفاع‬ ‫الموجة نفسها‪.‬وحيث تمر كل موجة فإن الماء عادة ما يعود في أغلب األحوال إلى موقعه األصلي‪.‬‬ ‫ وقد كان من األلمانيين إيرنست وجيرزنر من الرواد األول في عمل تجارب خاصة باألمواج‪ ،‬حيث نش ار كتابا‬ ‫في سنة ‪ ١٨١٥‬خاصا بالدراسات المرتبطة بصهريج األمواج ‪ Wave tank‬الذي ابتكراه وكان طوله خمسة‬ ‫أقدام وجوانبه زجاجية شفافة يوجد على إحداهما أنبوب مثبت بطريقة يمكن من خاللها توليد أمواج اصطناعية‬ ‫بالصهريج‪ ،‬وقد استعمال في تجاربها الماء والزئبق‪.‬ومن نتائج هذه التجارب أن الموجة المرتدة ال تفقد أي جزء‬ ‫من طاقتها‪ ،‬كما أكدت على الحركة المدارية لجزيئات الماء مع انكماش المدارات واتجاهها نحو التسطح مع‬ ‫زيادة العمق ‪ ،‬ومن الدارسين لألمواج كذلك جورج إيري ‪ G. Airy‬وستوكس وغيرهما وذلك في أواخر القرن‬ ‫التاسع عشر ‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ وفي القرن العشرين بدأت تتعدد الدراسات والتجارب لتضيف تقدما كبي ار في مجال اإللمام بخصائص‬ ‫األمواج‪ ،‬وقد تبلورت هذه األعمال خالل فترة الحرب العالمية الثانية وذلك مع تطور العمليات‬ ‫البرمائية ‪.amphibious operations‬‬ ‫ وقد قام معهد سكريبس ‪ Scripps. Inst‬لألوقيانوغرافيا بالواليات المتحدة األمريكية بمجهودات ضخمة‬ ‫لدراسة التفاعل ما بين الرياح واألمواج وذلك لخدمة األغراض الحربية في المقام األول‪ ،‬وكان علماء هذا‬ ‫المعهد ومنهم فالترمونك ‪ Walter Munk‬وهارولد سيردروب ‪ Syerdrup. H‬من أوائل من أوضحوا بطريقة‬ ‫كمية متكاملة كيفية انتقال الطاقة من الرياح إلى األمواج‪ ،‬وعموما فقد بدأت دراسة األمواج تدخل مرحلة جديدة‬ ‫خاصة بعد تطور األجهزة العلمية الخاصة بقياس أبعاد األمواج وسرعة انتشاراها وترددها مثل مسجل‬ ‫األمواج‪ Wave recorder.‬والرادار‪.‬وأصبح الحاسب اآللي من الوسائل المستخدمة على نطاق واسع في‬ ‫تطور وتسهيل عمليات تحليل البيانات الوفيرة التي يمكن الحصول عليها من القياسات في الطبيعة‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.2‬تعريف األمواج‬ ‫ تعرف حركة مياه المحيط السطحية باألمواج ‪ waves‬وتعرف األمواج بأنها تموجات اهتزازية لسطح المياه‬ ‫تنتج عن هبوب الرياح فوق المسطحات المائية واحتكاك هذه الرياح بالطبقات السطحية من المسطحات‬ ‫المائية‪ ،‬والتي تنتشر في هيئة تموجات اهت اززية تنتشر على سطح البحر في اتجاه هبوب الرياح المسببة لها‪.‬‬ ‫ وقد أهتم قباطين السفن التي كانت تسير عبر المحيط األطلسي الشمالي بين السواحل الغربية ألوروبا‪،‬‬ ‫والساحل الشرقي للعالم الجديد‪ ،‬بدراسة األمواج البحرية وحالة البحر وأهمية ذلك على المالحة في المحيط و‬ ‫تعرف موجات الرياح في المحيطات موجات سطح المحيط ونجد الرياح وخاصة المنتظمة منها تدفع المياه‬ ‫السطحية أمامها في اتجاهات معلومة وبسرعة محدودة تبلغ في المتوسط ‪ 3‬كم ‪ /‬الساعة ‪ ،‬وتلعب الرياح دو ار‬ ‫كبي ار في حركة التيارات واألمواج و حينما تهب الرياح على سطح واسع من البحر فإنها تكون تيارات متفاوتة‬ ‫القوة ومختلفة األشكال وذلك على حسب قوة الرياح أو األعاصير‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ أمواج البحر هي نتيجة لعاملين هما‪:‬‬ ‫ نجد أثر فعل الرياح والذي يمثل العامل الرئيسي و تأثير عامل المد والجزر الحركات الزلزالية والبركانية‪،‬‬ ‫وهذه لها تأثير محلي واالساس هنا فى الطريقة التي تعمل على دفع الرياح للمياه وتكوين أمواج البحر لم‬ ‫تعرف بصورة دقيقة‪.‬ولكن هناك اجماع على أن نشأة األمواج ترجع إلى أثر ضغط الهواء المالمس لسطح‬ ‫الماء واحتكاكه به‪ ،‬ومن ثم تتكون التموجات المائية الدائرية ونجد ان موجات الرياح هي موجات ميكانيكية‬ ‫تنتشر على طول الواجهة بين الماء والهواء‪ ،‬عندما تتولد قوة االستعادة بفضل الثقالة‪ ،‬ولهذا يشار إليها‬ ‫بموجات ثقالة السطح‪.‬عند هبوب الرياح‪ ،‬تقوم قوى الضغط واالحتكاك بإخالل اتزان السطح المائي حيث تنقل‬ ‫القوى الطاقة من الهواء إلى الماء‪ ،‬مشكلة الموجات اما في حالة الموجات المستوية الخطية األحادية في المياه‬ ‫العميقة‪ ،‬تتحرك الجسيمات القريبة من السطح في مسارات دائرية‪ ،‬جاعلة موجات الرياح تشكيلة من حركات‬ ‫موجية طولية (لألمام والوراء) ومستعرضة (أعلى وأسفل)‪.‬وعندما تنتشر الموجات في المياه الضحلة‪( ،‬حيث‬ ‫يكون عمق الموجة أقل من نصف الطول) تتضاغط المسارات المنحنية للجسيمات إلى قطاعات ناقصة‪.‬‬ ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.3‬العوامل التي تتحكم في نشأة األمواج‬ ‫ سرعة الرياح أو الحدة النسبية لسرعة الموجة والرياح يجب أن تتحرك بسرعة أكبر من رأس الموج ‪wave‬‬ ‫‪ crest‬لتحويل الطاقة‪.‬‬ ‫ عدم تعرض المياه المفتوحة لعوائق في النطاق التي تهب فبه الرياح دون أن تغير اتجاهها‪.‬هذا ما يعرف‬ ‫باالستحضار ‪fetch.‬‬ ‫ عرض المنطقة المتأثرة باألمواج‪.‬‬ ‫ مدة هبوب الرياح‪ ،‬الفترة الزمنية التي تستمر فيها الرياح في الحركة فوق منطقة محددة‪.‬‬ ‫ عمق المياه‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.4‬عناصر الموجة‪:‬‬ ‫‪.1‬ارتفاع الموجة ‪ wave height :‬طول ارتفاع الموجة من قمة الحوض إلى قمتها أو ذروتها ‪crest.‬‬ ‫‪.2‬طول الموجة‪ wave length :‬المسافة األفقية بين قمتين أو قاعين لموجتين متجاورتين‪.‬يقاس ارتفاع‬ ‫الموجة في المناطق التي تستخدم المقياس اإلنجليزي باألقدام بالنسبة لسرعة الرياح باألميال في الساعة‪.‬‬ ‫‪.3‬زمن دورة الموجة ‪ wave period:‬الزمن الذي تستغرقه الموجة المتتابعة أو المتعاقبة في دورانها دورة‬ ‫كاملة لكي تمر من قمة إلى قمة أخري‪.‬‬ ‫‪.4‬اتجاه انتشار الموجة ‪wave propagation direction.‬‬ ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.5‬هيئة وشكل الموجة البحرية‬ ‫ نجد ان متوسط ارتفاع األمواج في البحار (ت)‪ ،‬يتراوح بين ‪ 15-5‬قدما‪ ،‬وقد يصل الرتفاع بين ‪50-40‬‬ ‫قدما في حالة هبوب العواصف‪.‬ويتراوح طول الموجة (ل) بين ‪ 700-200‬قدم‪.‬وتتراوح سرعة األمواج بين‬ ‫‪ 60-20‬ميال في الساعة‪.‬‬ ‫ وال تتبع األمواج نظام ثابت ي في حركتها فهي تختلف في أطوالها‪ ،‬وأبعادها‪ ،‬وتتداخل مع بعضها البعض‪،‬‬ ‫بحيث تختفي الموجات الصغيرة منها داخل الموجات الكبيرة‪.‬ينجم عن تداخل األمواج تجمع قممها وتداخلها‬ ‫في بعضها البعض وتتشكل أمواج البحار والمحيطات المفتوحة بناء على سرعة الرياح‪ ،‬وطول فترة الزمنية‬ ‫التي يشتد خاللها فعل الرياح‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ أشد األمواج ارتفاعا تتكون في البحار الجنوبية التي تقع بين دائرتي عرض ‪º 40‬جنوبا وسواحل وأنتارتيكا ‪،‬‬ ‫وترحل هذه األمواج لمسافات بعيدة نحو الشمال حتى لو خرجت من نطاق الرياح التي أنشأتها لو كانت المياه‬ ‫تتحرك بسرعة نفس سرعة األمواج (‪ 40-20‬ميل‪/‬الساعة) لتعذرت المالحة في المحيطات ونجد األمواج التي‬ ‫تشاهد عند سواحل كاليفورنيا في فصل الصيف ما هي اال نتيجة للعواصف التي تنشأ في المحيط الهادي‬ ‫الجنوبي و نتيجة لذلك تتحرك األمواج لمسافة تزيد عن ‪ 5000‬ميل من نقطة نشأتها‪.‬‬ ‫ وتدور هذه األمواج في حركة دائرية بحيث ترجع أجزائها بعد عملية الدوران إلى نفس موقعها الذي تحركت‬ ‫منه وتدور أجزاء الموجة دورة كاملة ويبدأ محيط الموجة في التناقص باالتجاه إلى أسفل‪ ،‬إلى أن تصل عمقا‬ ‫‪ 320‬قدم فتتالشي فإذا كانت هناك موجة يبلغ طولها ‪ 320‬قدم وارتفاعها ‪ 16‬قدم‪ ،‬وتتحرك بسرعة ‪28‬‬ ‫ميل‪/‬الساعة فإن حركة المياه في جزء الموجة السطحية تسير بسرعة ‪ 4,4‬ميل‪/‬الساعة‪ ،‬وعند العمق ‪ 65‬قدم‬ ‫تصل سرعتها ‪ 1,2‬ميل‪/‬الساعة‪ ،‬وعند العمق ‪ 320‬قدم تختفي األمواج‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.6‬طاقة الموج‪:‬‬ ‫ بالنسبة لألمواج في المياه العميقة فإن طاقتها الكامنة ‪ Potential Energy‬تتساوى مع الطاقة الحركية‬ ‫حيث تختزن األولى داخل الموجة مع تحرك أفقي محدود‪ ،‬بينما تظهر الثانية في تحرك جزيئات الماء في‬ ‫مدارات دائرية‪ ،‬وتفقد األمواج جزءا من طاقتها أثناء تحركها على سطح البحر‪ ،‬حيث تفقد األمواج المحيطية‬ ‫نحو ‪ % ٩٠‬من طاقتها بعد مسافة ‪ ٢٠٠٠‬كيلو متر من مصدرها ثم يبدأ معدل التناقص في الطاقة في القلة‬ ‫بشكل ملحوظ ‪ ،‬ويجدر القول بأن تكسر األمواج الصغيرة يضيف جزءا من الطاقة إلى األمواج األكبر والتي‬ ‫تستطيع مقاومته عمليات التكسر في المياه العميقة‪.‬‬ ‫ وبالنسبة للتوزيع الجغرافي لطاقة الموجة‪ ،‬فنجد أن األمواج ذات الطاقة المرتفعة توجد في المناطق التي‬ ‫تتعرض للعواصف القوية خاصة على السواحل الغربية في العروض المعتدلة حيث تسود الرياح الغربية‪.‬‬ ‫وكثي ار ما تتولد أمواج ضخمة في حالة إذا كانت درجة ح اررة سطح البحر أعلى من ح اررة الهواء المالس له‬ ‫وتتمثل األمواج متوسطة الطاقة على السواحل الشرقية في العروض المعتدلة وتنخفض الطاقة في أمواج‬ ‫البحار المغلقة وشبه المغلقة مثل البحر المتوسط والبحر األسود والخليج العربي والبحر األحمر وكذلك على‬ ‫سواحل المحيط المتجمد الشمالي وحول قارة أنتاركتيكا ( القارة القطبية الجنوبية )‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.7‬تصنيف األمواج‬ ‫ هناك عدة طرق لتصنيف األمواج‪.‬بناء على اختالف شكل الموجة وسرعتها تصنف األمواج إلى‬ ‫المجموعات التالية‪:‬‬ ‫أ‪ -‬أمواج سريعة‪ :‬تتباين سرعتها بين ‪ 60-40‬ميل‪/‬الساعة‪.‬هذا النوع من األمواج يتكون في البحار‬ ‫المفتوحة‪.‬وتحت تأثير الرياح الشديدة‪.‬‬ ‫ب‪-‬أمواج متوسطة‪ :‬تتحرك بسرعة بين ‪ 40-20‬ميل‪/‬الساعة‪.‬تتكون هذه األمواج أيضا في البحار المفتوحة‪،‬‬ ‫وبعد أن تقل سرعة الرياح‪.‬قد تتكون هذه األمواج نتيجة لحدوث مد عالي‪ ،‬أو عواصف وأنواء‪.‬‬ ‫تسير بسرعة بين ‪ 20-5‬ميل‪/‬الساعة‪.‬تظهر هذه األمواج خارج نطاق الرياح‬ ‫ج‪-‬أمواج محدودة السرعة‪:‬‬ ‫التي تكونها‪.‬‬ ‫وهي أمواج تنتقل بسرعة بين ‪ 20-0‬ميل‪/‬الساعة‪.‬‬ ‫د‪ -‬أمواج هادئة‪:‬‬ ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.8‬العالقة بين الرياح واألمواج‬ ‫ يبدأ ظهور األمواج عندما يؤدي الجر الناتج عن‬ ‫احتكاك الرياح بسطح الماء في تكوين‬ ‫تموجات ‪ ripples‬سطحية‪ ،‬ومع استمرار هبوب‬ ‫الرياح‪ ،‬فإن الجانب من التموج المواجه لها يمثل‬ ‫سطحا يتعرض لقوة دفع الرياح مما يؤدي إلى تحرك‬ ‫الموجة إلى األمام‪ ،‬ونتيجة للجذب الناتج عن احتكاك‬ ‫الرياح بسطح الماء فإن أية ذرة أو أي جزئ من سطح‬ ‫الماء المائج تدور في مدار دائري في اتجاه أمامي‬ ‫عند قمة الموجة وفي اتجاه خلفي عند القاع‪ ،‬وعندما‬ ‫يشتد هبوب الرياح يحدث تحرك أمامي للذرات عند‬ ‫قمة كل موجة على حدة‪ ،‬كما يكون تحركها األمامي‬ ‫عند القمة أسرع قليال من تحركها الخلفي عند القاع‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ ونتيجة لتضافر الجذب االحتكاكي وعملية دفع الرياح لسطح الموجة فإن سرعة الموجة عادة ما تكون أكبر‬ ‫من سرعة الرياح المسببة له ونظ ار لطبيعة الرياح التي تتميز باضطرابها وتباين قوتها فإن األمواج التي تتولد‬ ‫عنها تكون في البداية – في منطقة تولد األمواج – مختلطة ومتباينة بشدة من حيث الحجم والسرعة‪ ،‬بحيث‬ ‫تتكسر األمواج صغيرة الحجم مكونة غطاءات بيضاء وتخرج الطاقة الكامنة بها ويضاف جزء منها إلى‬ ‫األمواج األكبر منها إلى األمواج األكبر منها وبهذا تختفي األمواج الصغيرة لتفسح المجال أمام األمواج األكبر‬ ‫حجما‪ ،‬والتي يمكن أن تختزن طاقتها بصورة أفضل‪.‬وعندما تزداد قوة الرياح وسرعتها بشكل ال تستطيع معه‬ ‫األمواج تحمله فيحدث أن يشتد انحدار قمة الموجة وتتكسر في البحر‪ ،‬ويحدث هذا عندما تضيق بوضوح‬ ‫ظاهر وتبدو كأسفين ضيق ويكون ارتفاع الموجة نحو ‪ ١/7‬طولها‪.‬‬ ‫ وبصفة عامة فإنه عندما تولد الرياح أمواجا بأطوال مختلفة فإن أقصرها يصل إلى أقصى ارتفاع له وبالتالي‬ ‫تتكسر بمعدل أسرع من األمواج األكثر طوال والتي تستمر في نموها وتحركها وانتقالها لمسافات بعيدة عن‬ ‫مصدر الرياح المولدة لها لقدرتها على اختزان كمية أكبر من الطاقة بالمقارنة باألمواج القصيرة‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.9‬انتقال الطاقة من الرياح إلى األمواج‪:‬‬ ‫ الواقع أن كيفية انتقال الطاقة من الرياح إلى األمواج من الموضوعات الصعبة التي تواجه دارسي األمواج‪،‬‬ ‫وترجع هذه الصعوبة إلى خطورة بل استحالة قياس تلك العالقة بين الرياح وماء البحر أثناء هبوب العواصف‬ ‫البحرية العنيفة وتتولد األمواج بواسطة الرياح عن طريق تحويل أو نقل الطاقة من الهواء إلى الماء بحيث‬ ‫تزداد األمواج حجما مع زيادة قوة الرياح وزيادة فترة هبوبها واتساع المسطح المائي الذي تهب فوقه الرياح‪.‬وقد‬ ‫سجلت أعلى األمواج ارتفاعا في المناطق من المحيطات التي تتعرض للعواصف العنيفة مثل الهيريكين والتي‬ ‫تبلغ سرعتها نحو ‪ ٨٠‬ميال في الساعة ويتولد عنها أمواج يزيد ارتفاعها على أربعين مت ار وعلى أربعين قدما‬ ‫( أكثر من ‪ ٢٥‬مت ار ) وذلك في المياه المفتوحة بالعروض المدارية‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ وتنقسم األمواج التي تتولد بفعل الرياح إلى نوعين رئيسيين ‪:‬‬ ‫(أ)‪ -‬أمواج البحر ‪: Sea – waves‬‬ ‫ وهي األمواج التي تتولد أثناء هبوب الرياح أو العواصف وتبدو في خليط غير منتظم من أمواج متباينة في‬ ‫أحجامها وفتراتها ومتداخلة مع بعضها البعض بصورة تعكس بوضوح خصائص الرياح المولدة لها‪.‬وتنشأ تلك‬ ‫األمواج في منطقة نفوذ الرياح القوية‪.‬وعادة ما يستغرق تولد تلك األمواج فترة تتراوح ما بين ‪ ١٢‬إلى ‪٢٤‬‬ ‫ساعة‪ ،‬مع األخذ في االعتبار التباين في سرعة الرياح وفترة هبوبها ‪ ،duration‬فنسيم سرعته ‪ ١٦‬كم‪ /‬ساعة‬ ‫تولد أمواجا يصل ارتفاعها إلى‬ ‫تتولد عنه أمواج يزيد ارتفاعها على ‪ ٦٠‬سم ورياح سرعتها ‪ ٤٠‬كم‪ /‬ساعة ِّ‬ ‫أربعة أمتار ونصف‪ ،‬وإذا ما وصلت سرعة الرياح أو العاصفة إلى ‪ ٨٠‬كم‪ /‬ساعة تتولد أمواج يزيد ارتفاعها‬ ‫إلى أكثر من ‪ ١٨‬مت ار‪.‬ويعني ذلك ببساطة أن ارتفاع الموجة يزداد هندسيا مع زيادة سرعة الرياح وزيادة طول‬ ‫فترة هبوبها وزيادة طول المسافة التي تهب فوقها الرياح‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ب‪ -‬األمواج العادية أو المحيطية ‪: Swell‬‬ ‫ مع استمرار تحرك األمواج‪.‬وخروجها من منطقة نفوذ الرياح تستقل‬ ‫بنفسها ويقل ارتباطها بتلك الرياح التي ولدتها في الداية‪ ،‬وتبدو أكثر طوال‬ ‫وأقل ارتفاعا ( قل االرتفاع مع استمرار تحركها) وأكثر وضوحا في أبعادها‬ ‫الهندسية وتتراوح فترات هذا النوع من األمواج ما بين ‪ ٦‬إلى ‪ ١٦‬ثانية وهي‬ ‫فترات ضيقة جدا مما يدل في الواقع على تجانسها الواضح وتباعدها‬ ‫المنتظم عكس الحال مع أمواج البحر التي تتراوح فتراتها ما بين ‪ ١‬إلى ‪٢٠‬‬ ‫ثانية مما يدل على عدم انتظامها ويدل كذلك على شدة اختالطها وتداخلها‪.‬‬ ‫ والواقع أن هذا النوع من األمواج يتميز بقممه المستديرة – ‪Rounded‬‬ ‫‪ Crests‬وشكله المتموج المتجانس ‪ Wave Throry‬وتتماثل مع نمط‬ ‫أمواج إيري ‪ Ariy‬التي تتميز بانخفاضها في المياه العميقة وتحرك جزيئات‬ ‫الماء خاللها في مدارات دائرية مغلقة تتحول إلى مدارات‬ ‫بيضاوية ‪ Elliptical – Orbits‬في المياه الضحلة ‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ وقد تزداد فترات هذه األمواج إلى ‪ ١٦‬ثانية وخاصة في نصف الكرة الجنوبي فيما بين خط عرض ‪ ٤٥‬درجة‬ ‫جنوبا وسواحل أنتاركتيكا‪ ،‬فقرب سواحل نيوساوث ويلز ‪ ١٤‬ثانية تصل – بأستراليا تتراوح فترات األمواج ما بين‬ ‫‪ ٨‬إلى ‪ ٢٠‬ثانية أثناء هبوب العواصف مع ارتفاعات تصل إلى تسعة أمتار‪ ،‬وأحيانا ما تصل إلى الساحل‬ ‫الغربي لكاليفورنيا السفلى أمواج قادمة من جنوب المحيط الهادي تزيد على ‪ 20‬ثانية ‪.‬‬ ‫ وقد أظهرت الدراسات التي قام بها كل من بيرسون ‪ pierson‬ونيومان ‪ Neu man‬سنة ‪ 1960‬ان األقاليم‬ ‫التي يزداد فيها معدل تكرار العواصف هي بذاتها األقاليم الرئيسية التي تظهر بها األمواج المرتفعة‪.‬كما قام‬ ‫هولكومب ‪ Holacombe‬سنة ‪ ١٩٥٨‬بتحليل ‪ ٢٥‬مليون مالحظة علمية عن الرياح في البحار المفتوحة‬ ‫استنتج منها أن خط العرض الرئيسي الذي يوجد به أكبر عدد من العواصف العنيفة يتمثل في خط ‪ ٤٥‬درجة‬ ‫جنوبا في الشتاء وخط ‪ ٥٦‬درجة جنوبا في الصيف‪ ،‬وفي المقابل خط عرض ‪ ٦٢‬درجة شماال في الصيف‬ ‫‪ ٤٦‬درجة شماال في الشتاء‪ ،‬وان أكثر السواحل التي تتعرض لألمواج المحيطية هي السواحل المكشوفة حيث‬ ‫تأتي‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ بناء على العالقة بين األمواج والرياح فقد تم تصنيف األمواج في المجموعات التالية‪:‬‬ ‫أ‪ -‬األمواج األولية ‪ seawaves:‬تعرف بأمواج البحر‪.‬هي عبارة عن األمواج التي في طور النمو نتيجة‬ ‫الحتكاك الرياح مع سطح البحر‪.‬في هذه الحالة يكون شكل الموجات غير مكتمل بالدرجة التي تجعلها‬ ‫تتخذ نمط معين‪.‬فالموجات عبارة عن علو وهبوط فقط‪.‬‬ ‫ب‪ -‬األمواج الفعلية ‪ swell:‬تخرج هذه األمواج عن نطاق هبوب الرياح‪ ،‬وتتخذ شكل عام لها‪.‬تتجه هذه‬ ‫األمواج بعد نشأتها في المحيط دون أن تتأثر بدفع الرياح‪.‬‬ ‫ج‪ -‬األمواج المتكسرة األمامية ‪ forerunners:‬تتشكل هذه األمواج نتيجة النخفاض عمق المياه بالنسبة‬ ‫لطول الموجة‪.‬في هذه الحالة ال تتمكن الموجة من الدوران دورة كاملة بل تصطدم بالقاع وتتكسر‪.‬‬ ‫د‪ -‬األمواج المتكسرة ‪ breaker:‬هي أمواج تتشكل بعد أن تضعف سرعته الموجة المتحركة فجأة‪ ،‬نتيجة‬ ‫لضحوله عمق المياه بالنسبة لطول الموجة وارتفاعها‪ ،‬فتتكسر الموجة وتتالطم بشدة على طول خط الساحل‬ ‫وصخور الشاطئ‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ كما يمكن تصنيف األمواج حسب اختالف شكلها العام إلى التقسيمات التالية‪:‬‬ ‫أ‪ -‬األمواج القبابية ‪ sinusoidal waves:‬تبدو هذه األمواج ذات قمم‪ ،‬وقاع صورة واضحة‪.‬تتميز بأنها‬ ‫محدودة االرتفاع وغير منتظمة في الشكل‪ ،‬وغير متساوية في الحجم‪.‬‬ ‫ب‪ -‬األمواج الحلزونية‪ trichoidal:‬تتكون هذه األمواج في البحار المفتوحة وتتميز بأنها غير محدودة‬ ‫االرتفاع‪.‬‬ ‫ج‪ -‬األمواج المنفردة أو المنعزلة ‪ solitary wave:‬تتكون هذه األمواج عادة في المياه الضحلة‪ ،‬بحيث‬ ‫تتالحق األمواج وال يتتابع بعضها مع بعض‪.‬تظهر قمة الموجة بينما يبدو سطح الماء مستويا وغير‬ ‫متعرج‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.10‬العوامل المؤثرة في سرعة أمواج البحار‬ ‫أ‪ -‬مياه المحيط في حركة مستمرة عبر الحركة من الشمال للجنوب‪ ،‬ومن الشرق للغرب‪ ،‬ومن أعلي إلى أسفل‪،‬‬ ‫تتحرك مياه المحيط في كل مكان تقريبا وفق نظم محدد لهذه الحركة وليست حركة عشوائية ‪.‬‬ ‫ب‪-‬تعمل األمواج على نقل الطاقة عبر حركة المياه لمسافات بعيدة‪.‬مثل لذلك نجد شكل أمواج المحيط واحدة‬ ‫هذا من آلية حركة المياه المحددة في المحيطات‬ ‫ج‪ -‬تتأثر حركة وسرعة أمواج المحيط بطول الموجة وعمق المياه إذا كان عمق المياه أكبر من نصف طول‬ ‫الموجة‪ ،‬فإن سرعة الموجة تتوقف على االختالف في طول الموجة‪.‬‬ ‫د‪ -‬إذا كان عمق المياه أقل من نصف طول الموجة فتتوقف سرعة الموجة على أساس اختالف عمق المياه‪.‬‬ ‫ه‪-‬تتوقف سرعة أمواج البحار المفتوحة على اختالف طول الموجة نفسها‪ ،‬ولكن عندما تقترب من الساحل‬ ‫والمسطحات الضحلة فوق الرفارف القارية فتتوقف سرعتها على أساس اختالف عمق المياه‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.10‬العوامل المؤثرة في سرعة أمواج البحار‬ ‫أ‪ -‬مياه المحيط في حركة مستمرة عبر الحركة من الشمال للجنوب‪ ،‬ومن الشرق للغرب‪ ،‬ومن أعلي إلى أسفل‪،‬‬ ‫تتحرك مياه المحيط في كل مكان تقريبا وفق نظم محدد لهذه الحركة وليست حركة عشوائية ‪.‬‬ ‫ب‪-‬تعمل األمواج على نقل الطاقة عبر حركة المياه لمسافات بعيدة‪.‬مثل لذلك نجد شكل أمواج المحيط واحدة‬ ‫هذا من آلية حركة المياه المحددة في المحيطات‬ ‫ج‪ -‬تتأثر حركة وسرعة أمواج المحيط بطول الموجة وعمق المياه إذا كان عمق المياه أكبر من نصف طول‬ ‫الموجة‪ ،‬فإن سرعة الموجة تتوقف على االختالف في طول الموجة‪.‬‬ ‫د‪ -‬إذا كان عمق المياه أقل من نصف طول الموجة فتتوقف سرعة الموجة على أساس اختالف عمق المياه‪.‬‬ ‫ه‪-‬تتوقف سرعة أمواج البحار المفتوحة على اختالف طول الموجة نفسها‪ ،‬ولكن عندما تقترب من الساحل‬ ‫والمسطحات الضحلة فوق الرفارف القارية فتتوقف سرعتها على أساس اختالف عمق المياه‪.‬‬ ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.11‬التغيرات التي تط أر على األمواج في المياه‬ ‫الشاطئية الضحلة‬ ‫ تتمثل أهم التغيرات التي تط أر على األمواج عندما‬ ‫تقترب من المياه الضحلة فيما يلي‪:‬‬ ‫‪Wave – Reverse‬‬ ‫أ‪ -‬ارتداد الموجة ‪:‬‬ ‫‪: wave‬‬ ‫ عندما تصطدم موجة ما بحاجز مستقيم فإنها ترتد‬ ‫( تنعكس ) إلى الخلف مع فقد جزء محدود من‬ ‫طاقتها ويحدث لها ذلك عندما تصطدم بجرف‬ ‫صخري منحدر مما يزيد الفاقد من الطاقة عند‬ ‫ارتداد الموجة‪bounce.‬‬ ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ب‪ -‬انحراف الموجة ‪: Wave Refraction :‬‬ ‫ من الظاهرات الرئيسية التي يمكن مشاهداتها عند‬ ‫دخول األمواج منطقة المياه الضحلة انحراف قممها عند‬ ‫اقترابها من الشاطئ وخاصة عندما يكون شديد‬ ‫االنحدار أو عندما تقترب من حوائط من صنع اإلنسان‬ ‫مثل حواجز األمواج وغيرها‪ ،‬وانحراف األمواج يشبه‬ ‫كثي ار انكسار الضوء عند اختراق األشعة الضوئية‬ ‫مجاالت مختلفة في كثافتها ‪ ،‬وعندما تقترب األمواج‬ ‫يميل أمام الشاطئ فإن خطوط القمة ‪crest‬‬ ‫‪ lines‬تنحرف متوازية مع بعضها البعض في محازاة‬ ‫خط الشاطئ‪ ،‬وهذا التغير في االتجاه مع التغير في‬ ‫السرعة يسمى انحراف ‪. refraction‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ والواقع أن طوبوغرافية القاع وامتدادات النتوءات اليابسة ‪ promontories‬وتوغل الخلجان‪ ،‬كلها تعمل على‬ ‫انحراف األمواج إذا ما هبت رياح محلية بزاوية على شاطئ مستقيم مما يؤدي إلى اقتراب األمواج من الشاطئ‬ ‫في صورة منحرفة‪.‬‬ ‫ وعندما تتقدم األمواج عند مداخل الخلجان – حيث المياه عميقة – تكون أسرع إذا ما قورنت بتقدمها في‬ ‫المياه الضحلة أمام النتوءات الساحلية حيث عن ضحالة الماء تزيد من فرصة احتكاك المدار البيضاوي‬ ‫لجزيئات الماء في الموجة بالقاع ويعني ذلك أن النتوءات الساحلية ‪ promontories‬موضع تركز لقوة تالطم‬ ‫األمواج عكس الخلجان‪.‬‬ ‫ ولذلك فإنه من األهمية بمكان للتخطيط الهندسي لحماية السواحل اإللمام الكامل بخصائص األمواج‬ ‫وانحرافها أمام السواحل المطلوب حمايتها‪ ،‬كذلك يجب االهتمام بدراسة تفصيلية لقاع البحر أمام هذه السواحل‪.‬‬ ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ج‪ -‬تشعع الموجة ‪: wave defracition :‬‬ ‫ عندما تصطدم األمواج بحاجز ممتد في مياه البحر‬ ‫مثل حاجز األمواج أو األرصفة الخرسانية فإن طاقة‬ ‫الموجة تمر خلف هذا الحاجز‪ ،‬وعادة ما تتجه‬ ‫األمواج إلى االلتفاف حوله وذلك بسبب االنتشار‬ ‫الجانبي لطاقة الموجة على طول قمتها خاصة عندما‬ ‫تكون الموجة مرتفعة‪ ،‬وإذا ما كان هذا الحاجز أقل‬ ‫من طول الموجة القادمة فال يظهر طيف للموجة‬ ‫على اإلطالق‪ ،‬وحيث يكون قاع البحر في موضع‬ ‫التشعع منتظما فإن مقدمة الموجة تأخذ الشكل‬ ‫التقريبي ألقواس دوائر متعاقبة حول مركز موضعه‬ ‫عند نهاية الحاجز تجاه البحر‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫ إلى الخلف فإن ارتداها يكون منحرف بشكل واضح مما يجعلها محجوزة ما بين الشاطئ وبين األمواج‬ ‫العادية المقتربة من المياه الضحلة في اتجاه معاكس التجاه الموجة المرتدة‪ ،‬ويطلق على األخيرة في هذه‬ ‫الحالة تعبير ‪ ،edge waves‬ويرى البعض من أمثال ‪ Bowen‬ان حدوث مثل هذه األمواج وتداخلها مع‬ ‫األمواج العادية الالحقة يرتبط بظهور العديد من األشكال الرسوبية الشاطئية مثل الحواجز الرملية هاللية‬ ‫الشكل والحافات الرملية الغارقة وغيرها ‪ ،‬ويحدث التداخل بين األمواج بوصول قمتين لموجتين مختلفتين في‬ ‫موضع ما في نفس الوقت‪ ،‬بمعني أوضح عند وصول موجتان متشابهتان في ترددهما ‪ Frequency‬وفترتهما‬ ‫في موضع معين‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫د‪ -‬تكسر االمواج ‪: wave – breaking :‬‬ ‫ يعد تكسر األمواج خطوة هامة في العمليات‬ ‫الجيومورفولوجية الساحلية‪ ،‬فالموجة عندما تقترب من الشاطئ‬ ‫الضحل يقصر طولها وتشتد انحدا ار حيث يؤدي احتكاكها‬ ‫بالقاع إلى تحويل الحركة المدارية لجزيئات الماء داخلها إلى‬ ‫مدارات بيضاوية مائلة ‪ tilted ellipses‬مع زيادة سرعة‬ ‫الذرات في القمة وارتفاعها واندفاعها نحو اليابس وفي النهاية‬ ‫تنهار مقدمة الموجة لعدم وجود دعامة ترتكز عليها وبذلك‬ ‫يحدث ما يعرف بالتكسر ‪ ،breaking‬وحيثما يتكسر مدار‬ ‫الجزيئات فإن الموجة نفسها تتكسر‪ ،‬ويقدر بأن العمق الذي‬ ‫تتكسر عنده الموجة يتراوح ما بين ‪ 1،25‬إلى ‪ ٠،٧٥‬من‬ ‫ارتفاع الموجة التالية لها والتي لم تتكسر بعد‪ ،‬وعادة ما تتكسر‬ ‫األمواج إذا ما زادت سرعة ذرات لماء في القمة عن سرعة‬ ‫المودة نفسها‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.12‬طرق قياس األمواج والمد والجزر والتيارات البحرية ‪:‬‬ ‫‪ -‬تستخدم لهذا الغرض أجهزة بسيطة لتحديد وقياس ميل السطح األفقي لمستوي سطح البحر‪ ،‬وذلك بوضع‬ ‫أجسام طافية فوق السطح متصلة ميكانيكيا بجهاز التسجيل‪.‬‬ ‫‪ -‬قياس المد والجزر يتم بالقرب من السواحل وذلك بتصميم مقياس عمودي مدرج يقع تحت سطح البحر‬ ‫وقرب الساحل وبه أنبوب متصل بالمياه في البحر‪.‬‬ ‫‪ -‬بارتفاع المنسوب بفعل المد تدخل المياه في األنبوب وترفع اللوحة المدرجة عن المستوي العام لسطح البحر‪.‬‬ ‫‪ -‬وتستخدم العوامات الطافية في قياس تيارات البحار‪.‬‬ ‫‪ -‬في السنوات األخيرة ونتيجة للتطور في آليات التصوير واالستشعار وذلك باستخدام آليات تصوير تحت‬ ‫الماء ‪:‬‬ ‫‪ -‬هذا النوع من التصوير لم يكن يصل ألعماق المياه‪.‬مع التطور االليكتروني أصبح من الممكن استخدام‬ ‫الكاميرات وأجهزة الرادارات لتصوير أعماق المياه‪.‬‬  ‫ ثانيا ‪ :‬األمـــــــــــــواج البحرية‬ ‫‪.13‬أمواج تسونامى ‪Tsunami :‬‬ ‫ تعرف بأنها اكثر أنواع االمواج تدمي ار ‪ ،‬حيث تصل بشكل‬ ‫مفاجئ إلى الشواطئ ‪ ،‬والسبب فى نشأتها حدوث إضطرابات‬ ‫بقاع البحار والمحيطات فى شكل زالزل او براكين ‪.‬‬ ‫ تتميز أمواج التسونامى بإرتفاعها المحدود فى المياه المحيطية‬ ‫العميقة ولكنها ترتفع إلى مناسيب أعلى عندما تدخل المياه‬ ‫الساحلية الضحلة ‪ ،‬مما يؤدى فى أغلب األحيان إلى إغراق‬ ‫السواحل التى تتعرض لها ‪ ،‬ويعتمد إرتفاعها فى المياه الضحلة‬ ‫على طبيعة الساحل وعمق المياه الشاطئية ‪.‬‬ ‫ تعرف بإسم األمواج المدية نظ ار إلنها حينما تقترب من السواحل‬ ‫تظهر فى شكل موجة مدية يصل إرتفاعها من ‪ 40-30‬متر ‪.‬‬ ‫ تنتشر بشكل كبير فى المحيط الهادى وأكثر ما يتعرض لها‬ ‫سواحل اليابان واألرخبيل األندونيسى وسواحل غربى األمريكتين‪.‬‬ ‫ تعد طبوغرافية الساحل من العوامل المؤثرة فى قوة موجات‬ ‫التسونامى ‪ ،‬حيث تزداد قوتها عندما يقل إنحدار الرفرف‬ ‫القارى‪.‬‬  ‫م‬ ‫ت‬‫س‬ ‫س‬‫ح‬ ‫ل‬ ‫كرا ى ن لا اع‬ ‫ا‬ ‫ع‬ ‫ً‬ ‫ش‬