Surface waves near Cape Town and their associated atmospheric pressure distributions over the South Atlantic

Summary

Wave records taken regularly during 1972 to 1975 from a sea tower in 11 m of water near Cape Town have been spectrally analysed and used to obtain a preliminary description of the wave regime and its association with the distribution of pressure in the South Atlantic and Southern Ocean, as hindcast by the South African Weather Bureau. The patterns of energy contours in frequency-time space have been ldentified as swell, wind wave or mixed types: largely depending upon the speed and latitude of the fronts advected in the Westerlies. The pulses of wave energy associated with the relatively fast unimpeded passage of the fronts are not ordinarily sustained for more than two days. It is suggested that because of the high average advection velocity of fronts they may be duration limited, except in the presence of a blocking high or a quick succession of lows; conditions which contribute, together with high wind velocities, to the occurrence of high waves.

The peak of the swell spectra were in the region of 0.075 Hz-two examples of pure swell of about 0.05 Hz were registered. The region just west of Gough Island (some 2000 nautical miles from Cape Town) was the source of swell on a number of occasions.

Zusammenfassung

In den Jahren 1972 bis 1975 wurden in der Nähe von Kapstadt von einer Meßstation in See auf 11 m Wassertiefe regelmäßig Seegangsregistrierungen aufgenommen und spektralanalysiert. Sie wurden vom südafrikanischen Wetterbüro dazu benutzt, um im „hindcasting”-Verfahren eine vorläufige Beschreibung des herrschenden Seegangs im Zusammenhang mit der Druckverteilung über dem Südatlantik und dem Südpolarmeer zu erhalten. Aus dem charakteristischen Verlauf der Linien gleicher Energiedichte in einer Frequenz-Zeit-Darstellung ließen sich Dünung, Windsee und gemischter Seegang unterscheiden, die weitgehend von der Geschwindigkeit und der geographischen Breite der in der Westwindzone advektierten Fronten abhängen. Das impulsartige Eintreffen erhöhter Seegangsenergie, das mit dem verhältnismäßig schnellen ungehinderten Durchzug der Fronten in Zusammenhang steht, dauert gewöhnlich nicht länger als zwei Tage an. Es wird angenommen, daß wegen der hohen Durchschnittsgeschwindigkeit der Fronten die Seegangserzeugung zeitlich nicht abgeschlossen ist, außer bei Vorhandensein eines blockierenden Hochs oder einer schnellen Folge von Tiefs, also von Bedingungen, welche, zusammen mit hohen Windgeschwindigkeiten — zum Auftreten hoher Wellen beitragen.

Das Maximum der Dünungsspektren lag im Bereich von 0,075 Hz; zwei Beispiele von reiner Dünung von ungefähr 0,05 Hz wurden registriert. In zahlreichen Fällen lag das Ursprungsgebiet der Dünung unmittelbar westlich von Gough Island (ca. 2000 sm von Kapstadt).

Résumé

Des enregistrements de houle effectués régulièrement de 1972 à 1975, d'une tour marine située dans 11 m d'eau, près du Cap, ont fait l'objet d'une analyse spectrale et ont été utilisés pour obtenir une description préliminaire du régime de houles et de sa relation avec la distribution de pression dans l'Atlantique Sud et l'Océan Austral, établie a posteriori par le Bureau météorologique sud-africain. Le tracé des courbes d'égale énergie dans un diagramme fréquence-temps font apparaître la houle, les vagues dues au vent ou un mélange des deux, et dépendent en grande partie de la vitesse et de la latitude des fronts d'advection dans la zone des vents d'Ouest dominants (≪Westerlies≫). Les impulsions d'énergie de la houle associées au passage libre relativement rapide des fronts ne durent pas ordinairement plus de deux jours. Il est suggéré qu'en raison de la grande vitesse moyenne d'advection des fronts, ils peuvent être de durée limitée, sauf en présence d'un blocage anti-cyclonique ou d'une rapide succession de basses pressions; ces conditions qui sont accompagnées de grandes vitesses du vent, contribuent à la production de fortes houles.

Les points culminants des spectres de houles étaient situés dans la zone de 0,075 Hz-deux exemples de houle pure d'environ 0,05 Hz ont été enregistrés-. Dans de nombreux cas, la houle venait de la région située immédiatement à l'Ouest de l'île Gough (à quelque 2000 milles du Cap).