Advertisement

Inertial motion in Lake Geneva (Le Léman)

  • S. W. Bauer
  • W. H. Graf
  • C. H. Mortimer
  • C. Perrinjaquet
Article

Summary

This paper demonstrates, for the first time, occasional occurrence of wind-induced inertial motion in a basin of width order 10 km. The classical model, applied to oceanic examples, predicts frictionless horizontal flow deflected by the Coriolis force into a circular track, an inertial circle completed in one inertial period (16.5 h at the latitude of Geneva). Records of wind, current, and water temperature, obtained by LHYDREP from various stations and depths in Lake Geneva, were scrutinized for episodes of inertial response to impulsive wind stress. Although the measurements were made only 3 km from a shoreline which certainly influenced the inertial response, approximations to the classical model were occasionally seen, in which short (< 8 h) wind impulses were followed by relatively regular rotations of current direction in upper layers (< 20 m) with periodicities indistinguishable by visual inspection from 16.5 h. Four episodes of inertial response are illustrated. They occurred during spring at a time of weakly developed stratification. During winter, regular (and as yet unexplained) rotations of weak currents were also seen in deep water only (below 100 m) in the presence of weak stratification there.

During the summer season of fully-developed, whole-basin stratification, responses to storms also occasionally appeared as rotating currents, but with periodicities much less than inertial. We interpret them as signals from one or more basin-tuned internal seiches, to be further studied.

Keywords

Inertial Motion Inertial Period Internal Seiche Circular Track Inertial Response 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Trägheitsströmungen im Genfersee (Le Léman)

Zusammenfassung

In diesem Artikel wird zum ersten Mal gezeigt, daß Trägheitsströmungen zeitweise auch in Seebecken von nur 10 km Breite auftreten. Nach der klassischen Formulierung, wie sie für ozeanographische Beispiele angewendet wird, wird eine reibungslose horizontale Strömun gaufgrund der Coriolis-Kraft in eine Kreisbahn, den sogenannten Trdgheitskreis, gelenkt. Dieser Trdgheitskreis wird innerhalb einer Trdgheitsperiode vollendet, wobei die Dauer einer Trägheitsperiode für den Genfersee 16,5 h ist. Wind-, Strömungs- und Wassertemperaturaufzeichnungen des Laboratoire d'hydraulique (LHYDREP) der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne werden auf Trägheitsströmun-gen als Folge von Auftreten von Windschubspannung untersucht. Obwohl die Messungen an einer Stolle, die nur 3 km vom Ufer entfernt liegt, durchgeführt werden waren and daher sicherlich durch die Ufernähe beeinflußt sind, konnten Trägheitsströmungen, die das klassische Modell gut approximieren, zeitweilig beobachtet werden. Diese Stromungen entstanden jeweils offenbar als Reaktion auf bis zu 8 Stunden andauernde Winde, wobei nach dem Abflauen des Windes ein ziemlich regelmäßiges Rotieren der Strömungsrichtung in den oberen Schichten (< 20 m) mit Periodizitäten, die durch visuelle Untersuchung nicht von der Tr⇌heitsperiode von 16,5 h unterschieden werden konnten, auftrat. Es werden vier Episoden von Trägheitsströmungen behandelt, wie she im Frühjahr während einer leicht entwickelten Stratifikation auftraten. Im Winter wurden regelmäßige (bis jetzt nicht erklärbare) Rotationen von schwachen Stromungen auch in tiefem Wasser (unter 100 m) in der Gegenwart von Tiefenstratifikation beobachtet.

Rotierende Stromungen, diesmal allerdings mit Perioden bedeutend kleiner als die Trägheitsperiode, wurden zeitweilig auch im Sommer gefunden. Wir interpretieren these als Signale von einer oder mehroren auf das Beckon abgestimmten Schwingungsarten von internen Wellen, die Anlaß für weitere Untersuchungen geben.

Courants d'inertie dans Le Uman

Resume

Cot article traite, pour la premiere fois, la realisation des courants d'inertie induits par le vent dans un bassin d'environ 10 km de largeur. Le modele classique appliqué aux cas océaniques prédit les courants horizontaux, sans frottements, soumis à la force de Coriolis sous la forme de trajectoire circulaire. Un „cercle d'inertie” est realise en une „période d'inertie”: 16,5 h à la latitude de Genève. Les données enregistrées par le LHYDREP sur le Lac Léman concemant le vent, le courant, la température de l'eau de plusieurs stations et a différentes profondeurs, sont examinées pour les courants d'inertie provoqués par les impulsions du vent. Les mesures sont effectuées a 3 km du rivage, ce qui influence certainement les réponses. Ces dernières approchent occasionnellement le modele classique. Elles débutent par de courtes rafales de vent (< 8 h) et sont suivies par des rotations presque régulières de la direction du courant dans les couches supérieures (< 20 m) avec une périodicité inddcelable a l'oeil durant les 16,5 h. Quatre episodes sont illustrds ici. Le premier est observé durant le printemps après le commencement de la thermocline. Pendant l'hiver, des rotations régulières de courant et encore inexpliquées sont aussi observées dans les eaux profondes de plus de 100 m, en memo temps quo de faibles stratifrcations.

Pendant la saison d'été oil le bassin est totalement stratifid, les réponses aux orages apparaissent occasionnellement comme les courants rotatifs, mais avec des périodicités très inférieures a la „période d'inertie”. Nous interprétons ceci comme le signal d'une ou plusieurs oscillations internes propres au bassin qui seront prochainement étudiées.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    Bauer, S. W., Perrinjaquet, C.: Data Bank and Visualization with Special Reference to Lake Geneva. In: Hydrodynamics of Lakes (Graf, W. H., Mortimer, C. H., eds.), pp. 267–276. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company 1979.Google Scholar
  2. 2.
    Crépon, M.: Génèse d'ondes in ternes dans un milieu a deux couches. La Houille Blanche7, 631–636 (1974).Google Scholar
  3. 3.
    Graf, W. H., Perrinjaquet, C., Bauer, S. W., Prost, J. P., Girod, H.: Measuring on Lake Geneva. In: Hydrodynamics of Lakes (Graf, W. H., Mortimer, C. H., eds.), pp. 123–147. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company 1979.Google Scholar
  4. 4.
    Gustafson, T., Kullenberg, B.: Trägheitsströmungen in der Ostsee. Göteborgs K. Vet. Vitt., 5te Föl. 3 (1933).Google Scholar
  5. 5.
    Marmorino, G.: Inertial Currents in Lake Ontario, Winter 1972–73 (IFYGL). J. Phys. Oceanogr.8, 1104–1120 (1978).CrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    Millot, C., Crépon, M.: Inertial Motions on the Continental Shelf: Observations and Theory. J. Phys. Oceanogr. (In press.)Google Scholar
  7. 7.
    Mortimer, C. H.: Large-Scale Oscillatory Motions and Seasonal Temperature Changes in Michigan and Lake Ontario. Spec. Rep. No. 12, Center for Great Lakes Studies, Univ. Wisconsin-Milwaukee, 1971.Google Scholar
  8. 8.
    Mortimer, C. H.: Internal Waves Observed in Lake Ontario during the International Field Year for the Great Lakes (IFYGL) 1972. Spec. Rep. No. 32, Center for Great Lakes Studies, Univ. Wisconsin-Milwaukee, 1972.Google Scholar
  9. 9.
    Neumann, G., Pierson, W. J.: Principles of Physical Oceanography. Englewood Cliffs, N. J.: Prentice Hall 1966.Google Scholar
  10. 10.
    Pollard, R. T., Millard, R. C.: Comparison between Observed and Simulated Windgenerated Inertial Oscillations. Deep-Sea Res.17, 813–821 (1970).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1981

Authors and Affiliations

  • S. W. Bauer
    • 1
  • W. H. Graf
    • 1
  • C. H. Mortimer
    • 2
  • C. Perrinjaquet
    • 1
  1. 1.Laboratoire d'hydraulique (LHYDREP) Département du génie civil, EPFL-EcublensEcole Polytechnique FédéraleLausanneSuisse
  2. 2.Center for Great Lakes StudiesUniversity of WisconsinMilwaukeeUSA

Personalised recommendations