СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ МОРЯ
У
КРОНШТАДТА.
В. ФУС.
С.-Петербург
Типография Морского Министерства, в Главном Адмиралтействе.
1896
Печатано по распоряжению Главного Гидрографического Управления.
____________________
Отдельные оттиски из Записок по Гидрографии выпуск XVII.
СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ МОРЯ У КРОНШТАДТА ПО НАБЛЮДЕНИЯМ
ОТ 1841 ПО 1895 ГОД.
–1–
Средний уровень моря у Кронштадта в последнее время был предметом трех статей, а именно: поручика Салтыкова «Средний уровень моря около Кронштадта» (Записки по гидрографии 1888-го года, второй выпуск), генерала Бонсдорфа «Die saculare Hebung der Kuste bei Kronstadt» (Fennia 4, 1891) и полковника Рыльке «Средний уровень Балтийского, Черного и Азовских морей» (Геометрическая нивелировка Военно-Топографического Отдела Главного Штаба, выпуск 3, 1895-го года).
На основаны 46-ти летних наблюдений, г-н Салтыков приходит к заключению, что на футштоке средний уровень выражается черед — 0.85 д. Несколько различно располагая свои вычисления, авторы других двух статей приходят к результатам, почти одинаковым в отношении к среднему уровню и к его вековому изменению; существенно различно получается ими только барометрический коэффициент. По Бонсдорфу средний годовой уровень на футштоке, для какого-нибудь года t, выражается формулой:
где В0 – есть среднее барометрическое давление в С.-Петербурге, а В среднее давление года t; Р же есть периодическая функция, введенная для приведения наблюдений в лучшее согласие, после исправления их другими членами уравнения. Числа второй строки суть вероятные ошибки величин, под которыми они поставлены. Все три величины получены через решение 45-ти условных уравнений по способу наименьших квадратов.
— 2–
Выражение, на котором останавливается С. Д. Рыльке, имевший главной целью получить средний уровень для конца восьмидесятых годов, представляется в следующем виде:
Барометрический коэффициент определен им через сравнение, в пяти пятиллетиях, от 1866—1890 год, для каждого отдельно, изменений средних месячных уровней с соответствующими изменениями барометрического давления. Таким образом каждый люстр дал 11 условных уравнений, которые были решены по способу наименьших квадратов. Пользуясь наблюдениями за 50 лет, автор соединил средние годовые уровни, неисправленные, впрочем, за давление, в пятилетние средние, давшие 10 условных уравнений, решение которых привело к выше- показанным величинам, среднего уровня и годового его изменения.
Согласие между величинами годового изменения, полученными при обоих выводах, не есть, конечно, ручательство за их точность, так как в обоих случаях служили почти одни и те же наблюдения; вероятные же ошибки полученных изменений так велики, что придать последним. реального значения, едва ли возможно.
Средний уровень моря относительно нуля Кронштадтского футштока, несмотря на неудобное положение последнего на острове, между тем давно уже служит исходным основанием для высот большей части Европейской Pocсии, вследствие того, что для Кронштадта имеется наиболее обширный, и притом беспрерывный ряд наблюдений. Отношение этого нуля к среднему уровню поэтому желательно знать по возможности точно. С другой стороны, в виду замеченного в разных местах берега Балтийского моря постепенного изменения уровня моря относительно берега, достигающего, по Бонсдорфу, в некоторых местах Финляндии величины 0,2 дюйма в год, в смысле поднятия суши, решение вопроса об уровне моря около Кронштадта представляется не лишенным интереса и в геофизическом отношении.
К тем наблюдениям, которыми могли воспользоваться вышеназванные авторы, прибавились еще наблюдения последних 10-ти п 5-ти лет, которые, хотя и не в значительной мере, могут
–3–
способствовать достижению большей точности определения искомых величин. В виду этого предпринята мною новая обработка всех имеемых наблюдений, результаты которой и составляют предмет настоящей заметки.
В приведенной статье г-на Салтыкова даны все месячные уровни, начиная с 1841-го по 1886-ой год, а также даны там средние годовые за этот период времени. В сочинении же С. Д. Рыльке даны средние месячные и годовые уровни за время от 1887-го по 1895-ый год; я их помещаю здесь, дополнив наблюдениями за 1891—1895-ый год. Напомню еще, что наблюдения над уровнем в Кронштадте, с 1841—1873-й год, производились с 6-ти часов утра, через каждые два часа, до 10-ти часов вечера, а после 1873-го года тоже через два часа, но начиная с 7-ми часов утра до 9-ти часов вечера.
Средние месячные уровни по футштоку
(Новый стиль)
| Месяцы | ||||||||||||
| Год | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII |
| д. | д. | д. | д. | д. | д. | д. | д. | д. | д. | д. | д. | |
| 1887 | -5.4 | +1.8 | -1.8 | -4.0 | -4.7 | +1.0 | +3.9 | +7.3 | -0.0 | +7.1 | +1.8 | +6.8 |
| 88 | +3.9 | -8.0 | -18.0 | -13.0 | -1.6 | -3.7 | -1.5 | +2.6 | +1.3 | +9.6 | +8.9 | +6.2 |
| 89 | -1.1 | +2.3 | -7.2 | -8.2 | -13.8 | -8.6 | -1.3 | +9.2 | +1.9 | -7.6 | -1.0 | +1.6 |
| 90 | +2.7 | -1.7 | -3.5 | -10.0 | -12.1 | +0.5 | +4.7 | +3.6 | +2.7 | +13.8 | -7.0 | -7.0 |
| 91 | -11.3 | +2.3 | -0.5 | -13.5 | -6.6 | -7.3 | -6.0 | -1.1 | +4.9 | -1.8 | -9.1 | +0.3 |
| 92 | -0.3 | -2.5 | -16.4 | -7.5 | -3.6 | -0.9 | +4.6 | +2.8 | +7.0 | -1.0 | -3.2 | -2.6 |
| 93 | -11.1 | -5.3 | +4.3 | +2.2 | -3.7 | -0.3 | -3.8 | -0.0 | +8.2 | +8.1 | +11.1 | +7.3 |
| 94 | -0.1 | +17.0 | +1.1 | -15.5 | -12.0 | -7.2 | -0.4 | +2.3 | +2.0 | -3.0 | +5.1 | +6.0 |
| 95 | -5.0 | -14.9 | -3.9 | -0.5 | -9.8 | -4.5 | +3.3 | +3.0 | +11.7 | +6.4 | +5.0 | -1.8 |
Далее я привожу все годовые средние, начиная с 1841-го года, как наблюденных уровней, так и барометрического давления, приведенного к нормальной тяжести (к уровню моря и к широте 45°); давление взято по наблюденьям в С.-Петербурге за исключением последних двух лет, для которых оно взято по наблюдениям в Кронштадте.
–4–
|
Годовые средние. |
||||
| Год | бар. | наблюд. уровн. | отклон. | |
| м.м. | д. | д. | ||
| 1841 | 761.1 | -0.3 | +2.3 | д. -1.01 |
| 42 | 60.6 | +2.0 | +3.8 | |
| 43 | 58.4 | +3.3 | +1.8 | |
| 44 | 59.8 | +0.6 | +1.2 | |
| 45 | 59.3 | -3.8 | -3.9 . | |
| 4G | 59.5 | -2.9 | -2.7 | -0.16 |
| 47 | 61.1 | -2.1 | +0.5 | |
| 48 | 61.1 | – 1.7 | +0.9 | |
| 49 | 60.0 | -1.2 | -0.3 | |
| 50 | 59.3 | +0.9 | +0.8 | |
| 51 | 60.9 | 0.0 | +2.3 | +0.08 |
| 52 | 59.7 | -1.7 | -1.2 | |
| 53 | 61.6 | -3.4 | -0.1 | |
| 54 | 57.9 | +3.0 | +0.7 | |
| 55 | 60.2 | -2.5 | -1.3 | |
| 56 | 57.3 | -0.4 | -3.6 | -0.58 |
| 57 | 61.6 | -4.1 | -0.8 | |
| 58 | 59.7 | +1.9 | +2.4 | |
| 59 | 59.4 | + 1.4 | +1.4 | |
| 60 | 61.5 | -5.7 | -2.5 | |
| 61 | 59.8 | – 1.7 | -1.1 | +0.74 |
| 62 | 62.2 | -3.3 | +1.0 | |
| 63 | 58.7 | +4.9 | +3.8 | |
| 64 | 60.6 | – 1.3 | +0.5 | |
| 65 | 60.4 | -2.0 | -0.5 . | |
| 66 | 58.2 | +2.4 | +0.6 | +0.08 |
| 67 | 58.1 | +0.1 | -1.9 | |
| 68 | 59.5 | +0.8 | +1.0 | |
| 69 | 59.2 | +2.5 | +2.2 | |
| 70 | 60.5 | -4.0 | -2.3 | |
–5–
| Год | бар. | наблюд. уровн. | отклон. | |
| м.м. | д. | д. | ||
| 71 | 59.6 | -3.0 | -2.7 | +0.04 |
| 72 | 61.7 | -4.6 | -1.1 | |
| 73 | 58.9 | +1.6 | +0.9 | |
| 74 | 58.8 | +5.1 | +4.2 | |
| 75 | 61.2 | -3.8 | -1.1 | |
| 76 | 60.7 | -4.2 | -2.2 | -0.68 |
| 77 | 60.1 | -1.1 | 0.0 | |
| 78 | 57.4 | +2.8 | -0.2 | |
| 79 | 59.6 | -1.5 | – 1.2 | |
| 80 | 58.4 | +1.7 | +0.2 | |
| 81 | 60.5 | -0.2 | +1.5 | +0.42 |
| 82 | 60.4 | -2.1 | -0.6 | |
| 83 | 60.5 | -3.3 | -1.6 | |
| 84 | 61.4 | -2.3 | +0.7 | |
| 85 | 59.6 | -2.4 | -2.1 | |
| 86 | 61.8 | -3.6 | +0.1 | -0.40 |
| 87 | 59.1 | +1.2 | + 0.8 | |
| 88 | 59.9 | -1.4 | -0.6 | |
| 89 | 61.5 | -2.8 | +0.4 | |
| 90 | 61.0 | -1.1 | +1.3 | |
| 91 | 61.2 | -4.1 | -1.4 | -0.34 |
| 92 | 59.7 | -2.0 | -1.5 | |
| 93 | 58.6 | +1.4 | +0.2 | |
| 94 | 60.1 | +0.4 | +0.7 | |
| 95 | 60.2 | -0.9 | +0.3 |
Поставив себе задачу определить средний уровень и его постепенное изменение, наблюденные годовые уровни следует освободить от влияния тех причин, который изменяют уровень. Хотя явление прилива и отлива несомненно обнаруживается не только в Балтийском море, но и в Финском заливе, оно однако остается без заметного влияния на средний годовой уровень. Действие луны, вполне исчезающее в 14-ти дневных средних, при малости его не может иметь поэтому чувствительного влияния на
–6–
годовым средние. Так как наблюденья не распределяются равномерно на целые сутки, влияние солнца в простом среднем строго не исключается и потребовалось бы особое сочетание наблюдений, чтобы исключить его. Но, благодаря малости влияния, ошибка, происходящая от непринятия его в расчете, в среднем остается в пределах одной десятой доли дюйма, и поэтому можно ограничиться простым средним из суточных наблюдший.
Главные причины изменения уровня в отдельных случаях суть ветер и распределение атмосферного давления. Но влияние этих факторов столь сложно, что весьма трудно, в особенности для Финского залива, установить достаточно определенную связь между уровнем моря с одной стороны и ветром, дующим в данный моменте, или же градиентом, с другой. Еще-труднее исполнить это для средних величин. Кроме того, если такая связь и была бы выведена, то воспользоваться ею для нашей цели было бы нельзя, потому что не имеется требуемых для этого данных за все то время, за которое имеем наблюдение над уровнем моря. Но так как между распределением давления и силой, и направлением ветра существует определенная зависимость, и также в общей сложности проявляется некоторая связь между распределением давления и величиною давления в данном месте, то должно вообще обнаружиться и некоторое соответствие между величиною давления и уровнем моря. Таким образом это обстоятельство позволяет освободить в некоторой степени наблюденные средние уровни от влияния ветра и распределения давления, пользуясь величиною давления атмосферы. Конечно, вследствие сложности своей, подобная зависимость обнаруживается только в среднем из большого числа наблюдений, между тем как в нередких отдельных случаях встречаются и противоречия.
Барометрический коэффициент, как упомянуто выше, был выведен для Кронштадта г.г. Бонсдорф и Рыльке. В виду разногласия между двумя выводами, показалось нелишним сделать новый, при помощи более обширного материала.
Величина барометрического коэффициента β, т. е. изменение уровня в дюймах, соответствующее изменению давления на один миллиметр, как выражающая собою совокупное действие ветра и градиента, может иметь только местное значение, она получена мною через сравнение измерений отдельных средних месячных уровней, от месяца к месяцу, за время от 1861-го по 1895-ый год, с соответствующими изменениями высоты барометра.
–7–
Решение полученных таким образом условных уравнений по способу наименьших квадратов дает следующие величины для β для семи пятилетий
| β | вес | |
| 1861-65 | -0.66 | 15 |
| 66-70 | -1.00 | 13 |
| 71-75 | -0.71 | 11 |
| 76-80 | -0.50 | 16 |
| 81-85 | -0.94 | 20 |
| 86-90 | -0.72 | 22 |
| 91-97 | -0.87 | 19 |
| Среднее | -0.77 |
Отдельным величины β довольно хорошо согласуются между собою, а среднее из них мало отличается от величины, полученной С. Д. Рыльке, не смотря на то, что здесь выведенная основывается на значительно большем числе наблюдений, и взяты притом отдельные, а не пятилетние, месячные средние.
Представляется интересным выяснить, не зависит ли величина β от времени года; сочетание тех же самых наблюдений по месяцам, дает следующие величины, которым, как видно, не представляют заметного хода:
| β | вес | |
| Янв.-Февр. | -0.93 | 19 |
| Февр.-Март | -0.50 | 17 |
| Март-Апр. | -0.82 | 12 |
| Апр-Май | -0.76 | 7 |
| Май-Июнь | -0.97 | 3 |
| Июнь-Июль | -1.21 | 4 |
| Июль-Авг. | -0.88 | 2 |
| Авг.-Сент. | -0.82 | 6 |
| Сент.-Окт. | -0.85 | 12 |
| Окт. – Ноябрь | -0.61 | 16 |
| Ноябрь-Дек. | -0.53 | 12 |
| Дек.-Янв | -0.90 | 16 |
| Среднее | -0.77 |
–8–
Пользуясь этою ветчиною β, показывающею, что повышению барометра на один миллиметр, в общей сложности, соответствует понижение уровня моря па 0.77 дюйм, и также годовыми средними барометрического давления, все средние годовые уровни были приведены к средней высоте барометра 760 м.м.; с исправленными таким образом величинами m, были составлены условные уравнения вида:
где a есть средний годовой уровень по футштоку в 1895-м году, а годовое изменение уровня. Решение этих условных уравнений приводит к следующему выражению:
Следуя теперь тому пути, которому следовал А. Р. Бонсдорф, т. е. не приводя уровни к среднему давлению решить уравнения вида:
получаются следующая величины:
Таким образом при обоих способах принятая во внимание барометрического давления, получаются величины почти тождественный для среднего уровня и для его годового изменения; но последнее получается теперь вдвое меньше, чем получили его г.г. Бонсдорф и Рыльке и не больше соответствующей ему вероятной погрешности; поэтому только можно заключить, что величина изменения не выходит из пределов 2—3 сотых долей дюйма, причем возможна и отрицательная величина. Что выведенной величине нельзя придать какого-либо значенья, делается еще более наглядным, если исключить из вычисленья только четыре первые годы, в течение которых, по той или другой причине,
–9–
преобладал высокий уровень; тогда, по остающимся 51 годам, получается следующее выражение:
т. е. ϒ получается с обратным знаком, при приблизительно той же величине, как прежде.
Имеемые в настоящее время наблюдения не представляют поэтому достаточных оснований для того, чтобы остановиться на той или другой величине годового изменения, и будет вернее считать его покаместь равным нулю. Тогда решение наших 55-ти уравнений дает выражение:
Выше, рядом с наблюденными уровнями, приведены отклонения их от уровней, вычисленных по последней формуле. Если принять во внимание те сравнительно громадные и неправильные колебания, которым подвержен уровень моря, в особенности в Финском заливе, то остающаяся отклонения не могут показаться большими, а скорее можно удивляться их незначительности.
Замечательно, что для Свинемюнде, также по 55-ти летним наблюдениям, получается для среднего годового уровня моря, без приведения годовых уровней к средней высоте барометра, такая же вероятная погрешность, какая получена выше для Кронштадта т. е.±1.20 (W. Seibt «Das Mittelwasser der Ostsee bei Swinemunde», 1861). Из этого нужно заключить, что барометрический коэффициент для Свинемюнде значительно меньше, чем для Кронштадта, или вообще для Финского залива.
Что касается разницы между двумя полученными здесь определениями величины β, из которых первая, по месячным средним равняется 0.77 д., а вторая, по годовым средним, 1.52 д., то она значительно больше той, которую можно бы объяснить неточностью полученных величин; в реальности этой разницы поэтому сомневаться нельзя, и нужно допустить существование соответствующей разницы в взаимной зависимости ветра и барометрического
–10–
давления. Для нашей цели, безразлично взять ли одну или другую величину, обе приводят к одному и тому же среднему уровню, и здесь поэтому можно ограничиться сказанным.
В отношении среднего уровня еще заслуживает внимания то обстоятельство, что средний уровень, выведенный только по наблюдениям, произведенным при штиле, на 31/2 дюйма ниже среднего уровня, даваемого всеми наблюдениями (статья г-на Салтыкова, на основании 37-ми летних наблюдений). Объяснение этому мы находим в существовании барометрического коэффициента. В самом деле, наблюдения барометра в С.-Петербурге, за два года, 1893 и 1894, для штиля, или для самого слабого ветра, дают величину давления выше среднего на 31/2 миллиметра (первый из годов 3.8, а второй 3.1); боле же высокому давление соответствуете более низкий уровень.
И так нуль Кронштадтского футштока, по всем наблюдениям, на 0.92 дюйма выше среднего уровня моря, при среднем барометрическом давлении 760 м.м. Около этой средней величины, вследствие метеорологических и космических причин, происходят непрерывные колебания, достигающие подчас, под влиянием ветра и распределения атмосферного давления, громадных размеров. Между колебаниями неправильными, проявляются и такие, которые повторяются по истечении некоторого периода; хотя все подобные колебания заключаются в тесных пределах, не превосходящих несколько дюймов, то некоторые из них, в среднем из большого числа наблюдений, явно высказываются.
Что касается периода в несколько лет, то приведенные выше отклонения наблюденных уровней от вычисленных по формуле, не дают, повидимому, достаточного основания признать существование такового. Хотя 11-летний период, введенный для примера А. Р. Бонсдорфом, способом уменьшить несколько в общей сложности, величину отклонений, но это так незначительно, что нельзя основывать на этом заключениее о существовании такого периода. Требуется гораздо большее число периодов, чем имеется теперь, чтобы выяснить этот вопрос.
При внимательном рассматривании ряда отклонений, или еще лучше, если представить их графически, замечается разница между величинами отклонений последних 20-ти лет и величинами предшествовавших годов: колебания годовых средних до 1875-го года приблизительно, достигают значительно больших размеров,
Навигация: Страница 1 2