Wind-driven oscillations of an enclosed basin with bottom friction

Summary

Oscillations of an enclosed basin due to a suddenly blowing wind which is periodic for several periods and constant otherwise, are studied. If quadratic bottom friction is taken into consideration a forced oscillation and seiches and, in addition, non-linear oscillations given by the higher harmonics and the sum and difference frequencies, are obtained. The results are compared with observations made in the Baltic Sea where the forced oscillation shows a period of 120 hours. The main energy of the non-linear components concentrates on 58.7–60 hours and on about 35 hours.

Zusammenfassung

Es werden die Schwingungen eines abgeschlossenen Meeresgebietes als Folge eines Windes betrachtet, der anfangs periodisch, später konstant ist. Berücksichtigt man quadratische Bodenreibung, so entstehen neben der erzwungenen Schwingung und den Seiches nicht-lineare Schwingungen. Ihre Frequenzen sind durch ganzzahlige Vielfache der Frequenzen der linearen Schwingungen sowie durch Summen- und Differenzfrequenzen gegeben. Die Ergebnisse werden zur Interpretation der in der Ostsee beobachteten Energiekonzentrationen bei 120h, 60h und 35h herangezogen.

Résumé

On étudie les oscillations d'un bassin fermé, dues à un vent soufflant brusquement, de façon périodique pendant plusieurs périodes, et, puis d'une manière constante. Si on considère le frottement quadratique sur le fond, on obtient des seiches, une oscillation forcée et, en outre, des oscillations non linéaires provoquées par les harmoniques les plus élevées ainsi que par la somme et la différence des fréquences. On compare les résultats avec les observations faites en mer Baltique où l'oscillation forcée a une période de 120 heures. La plus grande partie de l'énergie des composantes non linéaires se concentre sur 58.7–70 heures et sur environ 35 heures.