The free oscillations of the Ligurian Sea computed by the H-N method

Summary

The aim of this work has been to compute the free oscillations of the Ligurian Sea by means of the so called H-N method, with a random excitation along the open boundary of the basin according to the technique proposed by Radach in 1971.

Three different open boundaries have been used in the calculations owing to the difficulty of locating the morphologic delimitation of the basin towards the Western Mediterranean Sea.

According to a previous theoretical investigation (Caloi and Spadea [1961]) the uninodal free oscillation of the Ligurian Sea should occur with a period of about 3 hours; furthermore spectral analyses performed on 6 months of hourly sea level observations at Genoa and Imperia revealed a significant oscillation with a period of 3.66 hours which was unrelated to the astronomical tide.

From the comparison of these values with the results obtained by the H-N method we came to the conclusion that there is a uninodal free oscillation of the Ligurian Sea with a period of 3.66 hours and a nodal line from C.d'Antibes to C. Palazzo.

Finally, besides a binodal oscillation of 1.2 hours, also a shallow water coastal oscillation of 5.5 hours was found in the power spectra, which could be identified with the period of 5.8 hours found in the sea level observations at Genoa and Imperia.

Zusammenfassung

Ziel dieser Arbeit war es, mit Hilfe der sogenannten H-N-Methode die freien Schwingungen des Ligurischen Meeres zu berechnen, indem nach einem von Radach 1971 vorgeschlagenen Verfahren zufallsgenerierte Randwerte am offenen Rand des Bassins vorgegeben wurden.

Drei verschiedene zufallsgenerierte Randwerte wurden bei den Berechnungen benutzt, weil es schwierig ist, die morphologische Begrenzung des Bassins zum westlichen Mittelmeer hin zu bestimmen.

Nach einer früheren theoretischen Untersuchung (Caloi und Spadea [1961]) sollte die einknotige freie Schwingung des Ligurischen Meeres mit einer Periode von ca. 3 h eintreten; außerdem haben über einen Zeitraum von 6 Monaten durchgeführte Spektralanalysen von stündlichen Wasserstandsbeobachtungen von Genua und Imperia eine signifikante Schwingung aufgezeigt mit einer Periode von 3,66 h, die nicht mit der astronomischen Gezeit in Zusammenhang stand.

Aus dem Vergleich dieser Werte mit den durch die H-N-Methode erhaltenen Ergebnissen kamen wir zu dem Schluß, daß es eine einknotige freie Schwingung des Ligurischen Meeres gibt, und zwar mit einer Periode von 3,66 h und einer Nodallinie von Cap d'Antibes bis Cap Palazzo.

Schließlich wurde außer einer zweiknotigen Schwingung von 1,2 h auch eine Flachwasserschwingung von 5,5 h im Energiespektrum festgestellt, was der in den Wasserstandsaufzeichnungen von Genua und Imperia beobachteten Periode von 5,8 h entspricht.

Résumé

L'objet de ce travail a été de calculer les oscillations libres de la mer Ligurienne au moyen de la méthode dite H-N, avec une excitation aléatoire le long de la limite ouverte du bassin, selon le principe proposé par Radach en 1971.

Trois limites ouvertes différentes ont été utilisées dans les calculs, en raison de la difficulté de situer la délimitation morphologique du bassin, du côté de la Méditarranée Occidentale.

D'après une investigation théorique antérieure (Caloi et Spadea [1961]), l'oscillation libre uninodale de la mer Ligurienne se produirait avec une période d'environ 3 heures; en outre, des analyses spectrales réalisées sur 6 mois d'observations houraires du niveau de la mer à Genes et Imperia révélèrent une oscillation significative ayant une période de 3,66 h qui était sans rapport avec la marée astronomique.

De la comparaison de ces chiffres avec les résultats obtenus par la méthode H-N, nous sommes arrivés à la conclusion qu'il y a une oscillation libre uninodale de la mer Ligurienne de période 3,66 h et une ligne nodale du cap d'Antibes au cap Palazzo.

Finalement, en plus d'une oscillation binodale de 1,2 h, il a aussi été trouvé une oscillation des eaux côtières peu profondes dans le spectre de puissance, qui pourrait s'identifier avec la période de 5,5 h trouvée dans les observations du niveau de la mer à Genes et Imperia.