Falowanie i prądy a konstrukcje w strefie brzegowej morza :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

III ogólnopolski konkurs "Matma mnie kręci": już można zgłaszać prace!

10 najważniejszych odkryć naukowych roku 2009 według "Science"

Bezpłatny warsztat "Zła wielozadaniowość - wróg projektów nr 1! Czy można ją pokonać?" w CKP Uczelni Łazarskiego

Rozpoczyna się IV Olimpiada Wiedzy o Internecie "DialNet Masters"

Michael Hanlon: "10 pytań, na które nauka nie znalazła (jeszcze) odpowiedzi" - recenzja

Ponad 70 proc. polskiego wybrzeża cofa się. Odpowiedzialne za to procesy przepływu wody i ruchu osadów nie są w pełni poznane. Dodatkowo zjawiska te są zaburzane przez istniejące budowle hydrotechniczne - falochrony portowe, mola czy budowle ochronne brzegu. Czy można przewidzieć zmiany kształtu plaży? Co musimy wiedzieć o ruchu falowym blisko plaży? Jak zmieni się brzeg morski, jeżeli na pewnym jego odcinku zostanie wybudowany port z falochronami? Odpowiedzi poszukuje Piotr Szmytkiewicz z Zakładu Mechaniki i Inżynierii Brzegów Instytutu Budownictwa Wodnego PAN.

Strefa brzegowa morza to obszar sięgający ok. 1-2 km, od strony lądu obejmujący plażę oraz przyległą wydmę lub klif, a od strony morza ograniczony głębokością około 20 metrów.

"Obszar na styku lądu i morza, jak wszystkie obszary przejściowe, jest ciekawy, ale też trudny do opisania. Należy bowiem pamiętać, że +opisanie+ w naukach ścisłych oznacza budowę modeli matematycznych, czyli mniej lub bardziej skomplikowanych układów równań, weryfikowanych pomiarami wykonywanymi w naturze" - tłumaczy w rozmowie z PAP Szmytkiewicz.

Naukowiec opisuje współoddziaływanie fali z dnem. Rozpoczyna się ono w momencie, kiedy fale podchodzące do brzegu zaczynają "odczuwać" obecność dna. W rezultacie zarówno dno, jak i fale ulegają trudnym do modelowania zmianom.

"W pobliżu brzegu fale załamują się i uwalnia się znaczna ilość energii. Generuje ona powstawanie specyficznego systemu prądów morskich występujących w pobliżu brzegu, z których najsilniejszy jest prąd wzdłużbrzegowy" - opowiada naukowiec.

Szmytkiewicz porównuje taki prąd do płynącej rzeki. Rzeka przenosi znaczne ilości osadów, głównie piasku. Transport tych osadów jest bardzo nierównomierny, dlatego pewne odcinki brzegów mocno się cofają i następuje erozja, a w innych obserwuje się przyrost brzegu.

W wyniku oddziaływania wywołanych wiatrem fal z dnem, ich odbić od brzegu morskiego w strefie brzegowej, powstaje specyficzny układ bardzo długich fal przemieszczających się równolegle do brzegu. Noszą one nazwę fal podgrawitacyjnych. Te fale szczególnie interesują doktoranta IBW PAN.

"Według pewnych teorii, fale te w bezpośrednim sąsiedztwie brzegu mogą mieć znaczny, czasem nawet ponad 50-procentowy, udział w całkowitej energii przemieszczających się mas wody. W rezultacie ich oddziaływanie może stanowić bardzo ważny czynnik powodujący zmiany w budowie i położeniu brzegu morskiego" - wyjaśnia Szmytkiewicz.

Badania nad tym zjawiskiem pod koniec lat 70. rozpoczął prof. Stanisław Massel i prof. Stanisław Musielak. W swojej pracy potwierdzili oni występowania tego typu fal na polskim wybrzeżu, ale ciągle całościowy ich opis oraz ocena wpływu na brzegi morskie jest, zdaniem Szmytkiewicza, daleki od pełnego rozpoznania.

Jego zespół prowadzi badania eksperymentalne w warunkach naturalnych w Morskim Laboratorium Brzegowym w Lubiatowie. Obejmują one pomiar falowania na otwartym morzu i blisko brzegu, prądów morskich w strefie brzegowej, nabiegania fal na brzeg, zmian głębokości dna, zmian położenia linii brzegowej, jak również charakterystyk zewnętrznego tła tych zjawisk, tj. podstawowych parametrów meteorologicznych (prędkości i kierunków wiatru).

Analiza wyników pozwoliła na wyznaczenie podstawowych parametrów fal podgrawitacyjnych zmierzonych w warunkach naturalnych. Na tej podstawie sformułowano matematyczny opis powstawania tych fal na brzegach południowego Bałtyku. Ostatni etap pracy obejmuje znalezienie zależności pomiędzy miejscami występowania grzbietów fal podgrawitacyjnych, a erozją brzegu.

Entuzjazm Piotra Szmytkiewicza został wsparty przez Zarząd Województwa Pomorskiego, który przyznał badaczowi 30 tys. zł stypendium z programu "InnoDoktorant".

"Uposażenie pracowników naukowych jest stosunkowo niewielkie, a asystentów, mówiąc delikatnie, bardzo daleko odbiegające od standardów europejskich. W celu podratowania swojego budżetu w 2009 roku uczestniczyłem w czterech dużych projektach komercyjnych związanych z przygotowaniami projektów nowych inwestycji hydrotechnicznych w strefie brzegowej morza" - wspomina nagrodzony.

Przyznaje, że dzięki stypendium "InnoDoktorant" mógł skupić się wyłącznie na pracy naukowej. Uczestniczył w drugiej międzynarodowej konferencji poświęconej dynamice strefy brzegowej mórz bezpływowych odbywającej się Baltijysku, w Rosji. Został wyróżniony nagrodą dla autora najlepszego posteru. Stypendium pozwoliło mu na znaczne przyspieszenie napisania doktoratu i przyszłego powrotu do prac na rzecz gospodarki.

Szmytkiewicz podkreśla, że pracownicy IBW PAN uczestniczą w wielu pracach na rzecz inwestycji dotyczących hydrotechniki morskiej. Jego starsi koledzy rozpoczynali swoją działalność naukową od udziału w sztandarowej w latach 70. inwestycji, jaką była budowa Portu Północnego. Współcześnie wykonuje się obliczenia dotyczące parametrów hydro-, lito- i morfodynamicznych dla większości inwestycji realizowanych w Polsce, np. projektowanej budowy portu gazowego w Świnoujściu.

"Po złożeniu pracy doktorskiej na pewno wrócę do zespołu wykonującego prace na rzecz gospodarki. Prace te, pomijając wszystkie inne aspekty, stanowią zawsze swego rodzaju egzamin praktyczny z posiadanej wiedzy" - zapowiada rozmówca PAP.

Jego oferta dotyczy studiów przedinwestycyjnych, analiz środowiskowych oraz prac naukowo-badawczych niezbędnych do projektowania, budowy, modernizacji lub funkcjonowania obiektów budownictwa morskiego i zabezpieczeń brzegów morskich. Może wykonywać pomiary, analizy i modele warunków hydrologicznych, hydrodynamicznych, litodynamicznych, morfodynamicznych, hydrograficznych, transportu substancji biernych (w tym niektórych zanieczyszczeń) i ewolucji linii brzegowej. Proponuje też współpracę przy pozyskiwaniu partnerów, pomysłów oraz finansów z funduszy strukturalnych i europejskich dla firm z sektora gospodarki morskiej.

Szmytkiewicz kończy teraz dwa artykuły - jeden dla krajowej prasy inżynierskiej, drugi dla periodyku z listy filadelfijskiej oraz doktorat pisany pod kierunkiem dra hab. inż. Grzegorza Różyńskiego. KOL

PAP - Nauka w Polsce

agt/kap/

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Wybrzeże - wąski pas po obu stronach linii brzegowej, zarówno od strony lądu, jak i strony morza, na który ma wpływ rzeźbotwórcza działalność mórz i oceanów (m.in. fal morskich, pływów, prądów przybrzeżnych). pełny tekst

Przybrzeże, pas przybrzeżny obszar płytkiego morza przylegający bezpośrednio do brzegu (plaży), na którym fale oscylacyjne przełamują się, a następnie jako fale translacyjne rozchodzą się w kierunku plaży. pełny tekst

Platforma abrazyjna - rodzaj powierzchni zrównania, znajdującej się w większości pod wodą, powstałej na skutek niszczenia klifowego brzegu morza lub dużego jeziora przez uderzające o brzeg fale i unoszony przez nie piasek lub grubszy materiał skalny. Platforma abrazyjna tworzy płaską powierzchnię lekko nachyloną od lądu w kierunku morza. Część platformy abrazyjnej, która znajduje się tuż obok niszczonego klifu - to plaża. pełny tekst

Wyspa barierowa - jedna z lądowych form akumulacyjnych powstających wzdłuż wybrzeża w wyniku wzdłużbrzegowego i poprzecznego do brzegu przemieszczania się osadów, w miejscach spadku energii fal. Mają najczęściej postać wąskich i długich piaszczystych i piaszczysto-żwirowych utworów o niewielkim wyniesieniu ponad poziom morza. pełny tekst

Stan morza umowne określenie stanu powierzchni morza w zależności od wysokości występującej fali. Do określenia stanu morza wykorzystuje się dziesięciostopniową skalę Douglasa: pełny tekst

Przybój - wahadłowy ruch wody od brzegu i do brzegu, wywołany załamaniem się fali na płytkiej wodzie przybrzeżnej, czyli uderzanie fal o brzeg zbiornika wodnego. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".