WATER EXCHANGE BETWEEN THE BALTIC AND THE NORTH

ZYGMUNT KOWALIK
ANTONI STASKIEW ICZ
In stitu te of Meteorology and W ater M anagem ent
M arine D epartm ent — Gdynia
WATER EXCHANGE BETWEEN THE BALTIC AND THE NORTH
SEA BASED ON A BAROTROPIC MODEL*
Sum m ary
T here is considered a model of storm surges in the Baltic and the N orth Sea,
given in th e form of perpendicular parallelepipeds joined by a channel. It is based
on vertically averaged equations of m otion and continuity.
The purpose of the model was to investigate various processes due to wind
action and in p articu lar to elucidate the w ater exchange passing through the con­
necting channel. Sim ultaneously, tests w ere u ndertaken to characterize the effect
of the open boundary conditions in the N orth Sea on the general w ater circulation
and the influence of the Danish S traits on the Baltic Sea processes.
The basic num erical experim ent w as based upon calculations carried out during
a constant w esterly w ind w ith a speed od 10—12 m/sec. In this case Ihe inflow pro­
cess to the Baltic lasted around 18 days.
The m ean w ater level changes in the Baltic indicate that, in investigations
concerning storm surge phenomena, the basin can be considered as a closed re ­
servoir for periods of around 24 hrs. only.
N um erical modelling tests w ere m ade w ith and w ithout filtration. In the latter,
generation of eddies w as observed due to the shortest w aves and sm all shear stre s­
ses at the bottom, causing a slow-growing instability.
» The P a p e r w ill be p ublished in A cta G eophysica Polonica.
ZYGMUNT KOWALIK
ANTONI STAŚKIEWICZ
In sty tu t M eteorologu i Gospodarki Wodnej
Oddział Morski w Gdyni
WYMIANA WÓD POMIĘDZY BAŁTYKIEM A MORZEM PÓŁNOCNYM
NA PODSTAWIE BAROTROPOWEGO MODELU*
Streszczenie
Za pomocą układu rów nań ruch u uśrednionego w pionie oraz rów nania ciągłości,
rozpatrzono model w ezbrań sztorm owych w Morzu Bałtyckim i Morzu Północnym,
k tóre przedstaw iono w postaci prostopadłościanów połączonych kanałem . Celem
tego modelu było zbadanie różnych procesów zachodzących pod w pływem w ia­
tru , a szczególnie w ym iany przez cieśniny. Jednocześnie zbadano wpływ w arunków
brzegowych na otw artej granicy w Morzu Północnym na ogólną cyrkulację oraz
w pływ otw artych cieśnin na procesy w Morzu Bałtyckim.
Zasadniczy eksperym ent num eryczny polegał na przeprow adzeniu obliczeń przy
stałym w ietrze wiejącym z zachodu z prędkością 10—12 m/s. W tym przypadku pro­
ces wlewu do Morza Bałtyckiego trw ał ok. 18 dni. Zmiany średniego poziomu w Bał­
tyku w ykazują, że w obliczeniach w ezbrań sztormowych może on być rozpatryw any
jako basen zam knięty tylko dla okresów do ok. 24 godzin.
Przebadano modele num eryczne z filtracją i bez filtracji, na których obserwo­
wano rozwój tworów wirowych związanych z najkrótszym i falam i oraz m ałym ta r­
ciem w układzie mechanicznym, powodujących wolno narastającą niestabilność.
* P raca zostanie opublikow ana w A cta G eophysica Polonica.
ZYGMUNT KOWALIK
ANTONI STAgKIEW ICZ
In stitu t de M eteorology et d ’Economie des Eaux
D epartem ent M aritim e
ÉCHANGES D’EAUX ENTRE LA BALTIQUE ET LA MER DU NORD
SUR LA BASE D ’UN MODÈLE BAROTHROPIQUE*
Résumé
On a exam ine à l’aide d ’un système d’équations du m ouvem ent m oyen à la v e r­
ticale ainsi que de l’équation de continuité le modèle des intum enscences dans la
Mer B altique et la Mer du Nord, représentées sous la form e de parallèle pipèdes
reliés entre eux p ar un canal. Le propos de ce modèle était d’étudier les divers pro­
cessus ap paraissant sous l’influence du vent, et tout particulièrem ent les échanges par
les détroits. On a sim ultaném ent étudié l’influence des conditions aux lim ites à la
frontière ouverte de la M er du Nord sur la circulation générale, ainsi que l’influence
des détroits ouverts sur les processus dans la M er Baltique.
L ’expérience num érique fondam entale à consisté dans l’établissem ent des cal­
culs pour vent constant soufflant de l’ouest avec une vitesse de 10 à 12 m/s. Dans
ce cas, le processus de flux vers la M er B altique a duré 18 jours environ. Les m odi­
fications de son niveau moyen indiquent que dans les calculs des intumescences au
cours de violentes tem pêtes, la B altique ne peut être considérée comme un bassin
ferm é que pour des périodes allan t jusq u ’à 24 h environ.
On a exam iné des modèles num ériques avec ou sans filtrations et sur lesquels
on a observé le développem ent des form ations tourbillonnaires liées aux ondes les
plus courtes et à un faible frottem ent dans le systèm e mécanique, provoquant une
instabilité en croissance lente.
* Le tra v a il sera publié dans A cta G eophysica Polonica.