134 Глава 4 условия стационарности спектральная форма уравнения баланса вол- новой энергии может быть записана в следующей форме: С,6$(@)/бх = а + В$5(о), (4.6.2.11) где С, — групповая скорость, @а — член функции источника, описывающий действие механизма Филипса, В$(@) — член функции источника, описывающий действие механизма Майлса. Для низкочастотного максимума спектра рост спектральных составляющих с разгоном Х происходит по линейному закону. 5(@) = ай С,. Второй член в правой части (4.6.2.11) обуславливает экспо- ненциальный рост слектральных составляющих. Развитие ветрового волнения можно представить следующим образом. На первоначально неподвижной поверхности воды вол- ны возникают под действием разонансного механизма Филипса. Спектральные составляющие растут пропорционально времени. Затем начинается переход к экспоненциальному росту. В отдель- ных случаях происходит развитие двух волновых систем, соот- ветствующих действию двух механизмов генерации волн. Разви- тие составляющих спектра на частотах выше частоты максимума происходит с превышением равновесного значения, при этом ка- ждая спектральная составляющая достигает максимума, затем уменьшается до минимума, и, наконец, выходит на равновесное значение. Этот эффект называется эффектом превышения. Он был выявлен по измерениям в натурных и лабораторных услови* ях. Передний участок спектра формируется вследствие экспо- ненциального развития его составляющих и механизма нелиней- ного перераспределения энергии между спектральными состав- ляющими. Уравнение баланса ветровой энергии подробно рас- смотрено в монографиях И.Н. Давидана, Л.И. Лопатухина, В.А. Рожкова (1978, 1985). Последние исследования роли нелинейных механизмов в формировании спектра ветровых волн изучены Лавреновым И.В. (1998). 4.6.3. Волны на течекиях Для многих озер и водохранилищ характерно наличие зон, в которых имеются поверхностные течения того или иного происхождения и поверхностные волны. В таких областях может наблюдаться взаимодействие течений и поверхностных волн, ТЕРМО-ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОЗЕРАХ 135 приводящее к изменению характеристик последних. При этом можно выделить два различных, но взаимосвязанных процесса. Первый процесс — это трансформация волн (ветровых волн, зыби) на пространственно неоднородном течении. Изменение скорости течения может быть вызвано различными причинами, например, изменением топографии дна или поперечного сечения акватории. К проявлению этого процесса относится хорошо известное явление сулоя, заключающееся в трансформации ветровых волн на пространственно неоднородных течениях, как правило, приливного происхождения. Сулои хорошо наблю- даются при установившихся течениях, когда ветер и скорость направлены навстречу друг другу. Волны в сулое короче и круче, чем обычные ветровые волны, они более асимметричны. Другим, хорошо известным примером трансформации волн на неоднородном течении, является формирование в результате взаимодействия ветровых волн и встречного Агульясова течения у юго-восточных берегов Африки гигантских волн аномальной высоты, получивших у моряков специальное название — «Вволны- убийцы». Волны здесь могут достигать высоты 15-20 м при относительно спокойном море. Аномальность волн заключается в их асимметричности, необычно болышой высоте и крутизне. Воздействие таких волн даже на современные суда приводит к трагическим последствиям. Второй процесс заключается в генерации ветровых волн на течениях. В этом случае параметры возникающих ветровых волн оказываются отличными от ветровых волн, генерируемых при таких же условиях волнообразования, но без течений. При генерации волн на встречных течениях волны выше и круче обычных, на спутном течении наблюдается противоположная картина. . ` В природных условиях отделить процесс тенерации волн на течении от их трансформации на пространственно неоднородном течении зачастую невозможно. Разделить эти два явления можно только в лабораторных условиях. Описанные выше явления генерации волн на течениях и трансформации волн на пространственно неоднородных течениях часто наблюдаются в озерах и Водохранилищах. Хотя взаимо- действие волн и течений в этом случае не формирует таких опасных волн как в океане, учет их ВЗ&ИМОДСЙСТВИЯ часто очень важен, так как может приводить к формированию волн, делаю- тцих проводку судов (речного и озерного типа) невозможной.