Eastern Baltic sea wave climate

TALLINNA TEHNIKALIKOOLMatemaatika-loodusteaduskond

Meressteemide Instituut

LNEMERE IDARANNIKU LAINEKLIIMA VISUAALSETE VAATLUSTE ALUSEL

Magistrit

Mihhail Zujev

Juhendaja: prof. Tarmo Soomere

Maa-teadused

TALLINN 2013

Autorideklaratsioon

Deklareerin, et kesoleva vitekiri, mis on minu iseseisva t tulemus, on esitatud Tallinna Tehnikalikooli magistrikraadi taotlemiseks ja selle alusel ei ole varem taotletud akadeemilist kraadi.

Kik t koostamisel kasutatud teiste autorite td, olulised seisukohad, kirjandusallikatest ja mujalt prinevad andmed on viidatud vi (avaldamata tde korral) toodud autorlus vlja phitekstis.

Magistrikraadi taotleja: Mihhail Zujev

Allkiri:

Kuupev: 20. mai 2013

Juhendaja: prof. T. Soomere

Allkiri:

Kuupev:

2

TALLINN UNIVERSITY OF TECHNOLOGYFaculty of Mathematics and Natural Science

Marine Systems Institute

VISUALLY OBSERVED WAVE CLIMATE AT THE EASTERN BALTIC SEA COAST

Masters thesis

Mihhail Zujev

Supervisor: prof. Tarmo Soomere

Earth Sciences

TALLINN 2013

3

SISUKORDSissejuhatus ............................................................................................................................................. 5 1. LNEMERE IDARANNIKU LAINEKLIIMA ............................................................................... 7

1.1. Kirjanduse levaade...................................................................................................................... 71.2. Vaatluste metoodika ...................................................................................................................101.3. Jaamade kirjeldus........................................................................................................................ 132.1. Lainekrgused ............................................................................................................................ 18

2.1.1. Eesti rannikujaamad: Narva-Jesuu, Pakri, Vilsandi .......................................................... 19 2.1.2. Lti jaamad: Ventspils ja Liepaja ......................................................................................... 27 2.1.3. Leedu andmestikud: Klaipeda ja Nida ................................................................................. 32 Kokkuvte ...................................................................................................................................... 38

2.2. Lainete perioodide muutumine....................................................................................................422.2.1. Eesti rannikujaamad ............................................................................................................. 43 2.2.2. Lti rannikujaamad ............................................................................................................... 46 2.2.3. Leedu andmestikud .............................................................................................................. 48 Kokkuvte ...................................................................................................................................... 51

2.3. Laineleviku suundade muutlikkus...............................................................................................522.3.1. Eesti jaamad: Narva-Jesuu, Pakri ja Vilsandi .................................................................... 53 2.3.2. Lti jaamad: Ventspils ja Liepaja ......................................................................................... 55 2.3.3. Leedu jaamad: Klaipeda ja Nida .......................................................................................... 56 Kokkuvte ...................................................................................................................................... 58

2.4. Lainekrguste ja perioodide omavaheline muutlikkus................................................................592.4.1. Eesti jaamad: Narva-Jesuu, Pakri, Vilsandi ....................................................................... 60 2.4.2. Lti jaamad: Ventspils ja Liepaja ......................................................................................... 61 Kokkuvte ...................................................................................................................................... 63

3. LNEMERE IDARANNIKU LAINEKLIIMA: JRELDUSED JA RAKENDUSED ................ 64 Kokkuvte .............................................................................................................................................. 66 Kasutatud kirjandus ................................................................................................................................ 68 LISAD .................................................................................................................................................... 72 LISA 1. Lainekrguste lvivrtused ..................................................................................................... 73

4

Sissejuhatus

Lainekliima ja lainereiimi uurimine on seotud mitme olulise aspektiga. Esiteks,

nad annavad infot selle kohta, kuidas muutub kliima meie mber, kuidas toimib

veekogu ning mis on selles muutunud aastakmnete jooksul.

Teiseks, nad aitavad paremini mista, mida vib merel lhtuvate ohtude ja

rannikuprotsesside vimalike muutuste kontekstis oodata hes vi teises rannaligus;

sealhulgas, mida vib ja mida ei tohiks ehitada vi paigaldada selle veekogu

rannavndis.

Kolmandaks, see teadmine aitab nii paremini mista klimatoloogilist minevikku

kui ka avastada mni seni tundmatu nhtus; vahel leida seletus ksimustele, millele

ei olnud vastust kmme aastat tagasi.

Kesoleva t eesmrk on htsesse raamistikku koguda olemasolevad visuaalsete

vaatluste andmed ja nendele toetudes kirjeldada Lnemere idaranniku lainekliima

muutumise peamisi aspekte alates vaatluste algusest aastal 1946. Ts kasutatud

andmed prinevad seitsmest meteojaamast Narva-Jesuu, Pakri, Vilsandi,

Ventspils, Liepaja, Klaipeda ja Nida.

Kesoleva t phirhk on rannikutehnilistel ksimustel, kuna kasutatud andmed

on prit rannikul paiknevatest meteoroloogilistest vaatlusjaamadest ning seega

peegeldavad lainetust rannavndis, mitte avamerel. Avamere lainetuse parameetrite

tpne rekonstrueerimine ksnes selle andmestiku alusel ei ole ldiselt vimalik.

Samas rannikuinseneri seisukohalt on oluline teada lainetuse parameetreid ja nende

muutlikkust ruumis ja ajas. Kesolevas ts toodud seitsmes jaamas registreeritud

andmete ttluse tulemused moodustavad teatavas mttes ajaloolise atlase, mille

diagrammid kirjeldavad lainetuse peamisi omadusi (suund, krgus, periood) ja

osaliselt nende muutumist ajavahemikus 19462011.

5

T tulemusi saab kasutada rannaehitiste projekteerimisel, kliimauuringutes,

Lnemere lainetuse klimatoloogiat ksitlevate teooriate analsimiseks ja

verifitseerimiseks.

Kuna kasutatav andmestik on lnklik, suhteliselt tagasihoidliku ajalise

resolutsiooniga ning ksikvaatluste viga vib olla mrkimisvrne, tuleb ts

esitatud lainetuse parameetrite absoluutvrtusi hoolikalt vrrelda teistest allikatest

prinevate andmetega. Seevastu lainevaatlustest identifitseeritud muutused lainetuse

reiimis on mrksa usaldusvrsemad. Et aga visuaalsete vaatluste hilisem

kontrollimine on keeruline lesanne ning iga konkreetse arvu usaldusvrsus on

madal, saab selle andmestiku phjal taastada ainult tugevamad trendid, suhtelised

(mitte aga absoluutsed) muutused ning lainekliima ligikaudsed parameetrid.

Esimeses peatkis antakse levaade tehtud uuringutest ning kesoleva t aluseks

olevatest vaatlustest. Teises peatkis kirjeldatakse erinevate laineparameetrite

muutusi 50 aasta jooksul Lnemere jaamade rannavndis. T aluseks on phiosas

Inga Zaitseva-Prnaste, Olga Tribtoki, Katri Pindsoo ja Maris Eelsalu poolt

lainetuse dnaamika laboris digiteeritud visuaalsete vaatluste andmestik ning dr.

Loreta Kelpaite poolt digiteeritud ja korrastatud andmed Leedu

hdrometeoroloogiajaamadest. T raames digiteerisin osaliselt Liepaja

hdrometeoroloogiajaamas tehtud visuaalsete lainevaatluste andmestiku.

Kolmandas peatkis tuuakse kige olulisemad andmed, mis on thtsad

rannikuinseneri seisukohalt.

Autor tnab Eesti Meteoroloogia ja Hdroloogia Instituuti originaalsete

vaatluspevikute kasutamise vimaldamise eest; Inga Zaitseva, Olga Tribtok, Katri

Pindsoo, Maris Eelsalu andmete digiteerimise eest; prof. Tarmo Soomere

abivalmiduse ja kannatlikkuse eest.

6

1. LNEMERE IDARANNIKU LAINEKLIIMA

1.1. Kirjanduse levaade

Lnemere lainereiimi uuritakse mitmetes riikides rohkem kui kaks sajandit.

Esimesed merevaatlused Lnemere piirkonnas ulatuvad 18. sajandi algusesse ning

piirduvad veetaseme ja ilmastiku parameetrite kirjeldamisega (Ekman, 2009).

Kaugemas minevikus olid peamiseks informatsiooni allikaks lainete kohta visuaalsed

vaatlused. Lnemere lainete sstemaatilised uuringud ulatuvad tagasi vhemalt

1920-ndatesse, mil Taani vinade lhistel ankurdatud tulelaevadelt alustati

regulaarseid lainetuse vaatlusi (Hnicke et al., 2013). Lainete sstemaatilised

instrumentaalsed mtmised algasid 1970-ndate lpus (Broman et al., 2006).

Teatmikud lainete ja mereseisundi parameetrite kohta ilmusid paralleelselt mitmetes

riikides Saksamaal (Bruns, 1955), Nukogude Liidus ( , 1974).

Praktilise suunitlusega teavikud ksitlesid lainekrguse mramist tuule parameetrite

phjal (Schmager, 1979), mereseisundi ajaloolist muutlikkust

( , 1983) ning

muid olulisi aspekte (Orlenko et al., 1984).

Kaasaaegsetest ksiraamatutest, mis hlmavad tervet Lnemerd vi lainetuse

omadusi suurtes ookeani piirkondades, vib mainida Saksamaal valminud levaadet

Lnemere seisundi kohta (Feistel et al., 2008) ning elektroonilist lainetuse atlast

(Gulev et al., 2012).

Lnemere lainekliima parameetreid on uuritud mitmetes piirkondades ja erineva

ajavahemike vltel. Lnemerd tervikuna hlmavad levaates (Soomere, Rmet,

2011a) kirjeldatud uuringud, mere avaosa lainetust ksitlevad allikad (Jonsson et al.,

2003; Rmet, Soomere, 2011), phjaosa ja Soome lahte td (Soomere, Rmet,

2011b; Rmet et al., 2010), lunaosa on vaatluse all ts (Kelpaite et al., 2011)

ning mitmed td fokuseeruvad viksematele veealadele (Soomere et al., 2012).

7

Suur osa tdest, mis kontsentreeruvad Lnemere lainetuse omaduste lhi- ja

pikaajaliste muutuste analsile, tuginevad keskmise lainekrguse muutumisele ksi-

kutes vaatluspunktides. Niteks Leedu ranniku ja Lnemere phjaosa vaatlus-

andmete (Nida, Klaipeda, Vilsandi) ja instrumentaalselt mdetud (Almagrundeti

tuletorni lhistel) lainekrguste vrdlemisel selgus, et lhiajaliselt (12 aasta likes)

lainekrgused muutuvad sarnaselt, kuid pikaajaline trend on piirkonniti erinev

(Kelpaite et al., 2008).

Palju thelepanu uurimistdes ja teaduslikes artiklites plvivad erakordsed

sndmused, nagu tugevaimad tormid, nt on analsitud lainetust kige tugeva tormi

jooksul, mis oli Lnemerel 50 aasta jooksul kolmes punktis tehtud mtmiste

tulemuste alusel (Soomere et al., 2008; Tuomi et al., 2011).

Mitmetes viimasel aastakmnetel ilmunud tdes ksitletakse lainevlja

pikaajalist muutumist (Zaitseva-Prnaste et al., 2009); seejuures vrreldakse

visuaalsete vaatluste andmeid nii mtmistulemustega kui ka modelleeritud

andmetega. Niteks ts (Zaitseva-Prnaste et al., 2009) ksitletakse Vilsandil ja

Pakril tehtud vaatlusi, instrumentaalseid mtmisi Almagrundeti tuletorni lhistel

ning modelleeritud laineid.

ldiselt langevad vaatlusandmetest mratletud lainetuse klimatoloogilised

parameetrid (pikaajaline keskmine lainekrgus, tpiline periood, lainekrguste ja

perioodide hisjaotus, lainetuse omaduste sesoonne muutlikkus) hsti kokku

mdetud andmetega. Keskmine lainekrgus Lnemere phjaosa rannavndis on

0,6 m ja kige sagedamini esinevad perioodid 46 s avamerel ja 34 s ranniku

lhistel. Lainetuse sesoonsete muutuste muster ilmneb kigis andmestikes aprill-

september on rahulikumad, oktoober-veebruar tormisemad kuud. Mitmetes tdes on

tuvastatud lainetuse intensiivsuse aperioodiline muutumine viimase 3040 aasta

vltel.

8

Paljud autorid rhutavad, et lainetuse modelleerimine Lnemere tingimustes on

vga keerukas lesanne (Jnsson et al., 2003; Rmet et al., 2009; Tuomi et al.,

2011). Kuna visuaalsed vaatlused on olnud suhteliselt ebatpsed ja instrumentaalseid

mtmisi on tehtud vaid mnes kohas ja suhtelisel lhikese aja vltel, on lainekliima

parameetrite taastamine arvutisimulatsioonide abil peamine vimalus Lnemere

lainekliima ruumilise muutlikkuse rekonstrueerimiseks. Keskne probleem lainetuse

modelleerimisel on tuuleandmestike kvaliteet (Rmet et al., 2009) mistttu on

ekstreemsete lainekrguste modelleerimine eriti probleemne (Soomere et al., 2008;

Tuomi et al., 2011). On selgunud, et tuuleandmete kvaliteet on erinev Lnemere eri

osade jaoks (Rmet et al., 2009), millest vib olla tingitud ka see, et paljud

uuringud on tehtud ainult Lnemere konkreetsete piirkondade jaoks.

Lnemere idaranniku lainekliimat on ksitletud visuaalsete vaatluste alusel

mitmetes publikatsioonides ja nendega seonduvates magistritdes, kuid peamiselt

ksikute piirkondade kaupa. Nii on praeguseks detailselt kirjeldatud lainete

parameetrite muutlikkus Eesti (Zaitseva-Prnaste, 2009) ja Leedu (Kelpaite et al.,

2008) rannikul ja nende omavaheline vrdlus (Tribtok, 2011).

Kesolevas ts on esmakordselt ksitletud Lti ranniku vaatlusandmeid (Pindsoo

et al., 2012). Teiseks uuenduseks on see, et laineleviku suundade analsimisel

arvesse vetud ka lainekrgused. Merelt tulevate lainete jaoks on uuritud ka ts

defineeritud teatavate laineklasside muutlikkus. Kolmandaks, on vaadeldud erinevaid

statistilisi parameetreidi, nagu lvivrtused, kvantiilid. See lubab kasutada andmeid

rannaprotsesside modelleerimisel vi rannikutehniliste projektide teostamisel.

Neljandaks, esitatud diagrammid nitavad laineparameetrite muutlikkust ajas ja

ruumis, mitte ainult he parameetri (nt lainekrgus) muutlikkust ajas.

9

1.2. Vaatluste metoodika

Kesolevas ts kasutame endiste Nukogude Liidu liiduvabariikide (Lti, Leedu

ja Eesti) hdrometeoroloogia instituutide poolt hallatud meteoroloogiajaamades

(Joonis 1) vaadeldud lainetuse parameetrite andmestikke.

Joonis 1. Hdrometeoroloogiajaamad, milles tehtud visuaalsete lainetuse vaatluste andmed on

digiteeritud (Soomere, 2013). Kuna Palanga andmestikus on suured lngad, on Leedu jaamadest

kasutatud vaid Nida ja Klaipeda andmeid.

Narva-Jesuu, Pakri, Vilsandi, Ventspilsi, Liepaja, Klaipeda ja Nida jaamades,

mille andmeid on kasutatud, toimusid vaatlused htse metoodika kohaselt, mis oli

stestatud vljaandes (..., 1984). Vaatluspunktidele esitati jrgmisi

nudeid. Vaatluste piirkond peab olema avatud merele ja eelkige valitsevatele

tuultele. Ala, milles laineid vaadeldakse, ei tohi olla eraldatud avamerest saartega,

madalikega vi riffidega. Kohas, kus vaatleja lainete parameetrid mrab, peavad

10

sgavused olema maksimaalsed sellel rannavndi ligul; samas peaks see koht

asuma vimalikult ligidal rannale. Vee sgavus vaatluskohas peab olema kolm korda

suurem selles kohas esineda vivast maksimaalsest lainekrgusest. Liiga jrskusid

randu tuleb vltida, et minimeerida lainete peegeldumist rannalt tagasi vaatlusalale

ning seal korrapratu lainetuse tekkimist. Rannajoon vaatluspiirkonnas ei tohi olla

vga liigestatud. Vaatluspunkti krgus tuleb mrata sltuvalt kaugusest, kuhu

vaatab vaatleja. Arvutusvalem on LH 06.0...05.0= , kus L on kaugus ja H on

vaatleja silma krgus. Pimedal ajal tuleb kasutada proektorit.

Kui kiki loetletud tingimusi ei saa tita, siis vaatlusi tuleb ikkagi lbi viia, kuid

selles kohas, mis vastab parimal mral nendele tingimustele.

Vaatluste tegemise kord on jrgmine. Alguses mratakse lainetuse tp (tuule-

vi ummiklainetus) ja suund, siis mratakse lainekrgus, pikkus ja periood. Suund

mratakse selle jrgi, kust lained tulevad1. Niteks, tht N vaatluspevikutes

thendab, et lained levivad phjast lunasse. Nagu lal mainitud, mratletakse

lainekrgus vimalikult sgaval kohal. Kui lained saabuvad rhmadena, valib

vaatleja silmatorkavaimad lained.

Suurima lainekrguse mramiseks oli ette nhtud jrgmine protseduur. Vaatleja

fikseerib viie minuti jooksul esinenud kige suuremate lainete krgused meetrites.

Nendest suurim loetakse maksimaalseks lainekrguseks. Fikseeritud viie laine

krguste aritmeetiline keskmine loetakse keskmiseks lainekrguseks.

Vaatluspevikusse kantakse eraldi maksimaalne ja keskmine lainekrgus. Nnda

saadud krgus letab formaalselt olulise lainekrguse ning sltub mnevrra lainete

perioodidest. Kui periood on vahemikus 510 s, on nnda hinnatud keskmine

lainekrgus Rayleigh jaotusega lainevljas 8492% krgeimate lainete lvi.

Vaatluste tpsus oli 0,25 m kuni 1,5 m krguste lainete puhul. Tpsusega 0,5 m

vaadeldi laineid krgustega 1,54 m, ning 1 meetri tpsusega kirjeldati veel

1 Kaasaegsetes lainemudelites nidatakse lainelevi suund selle jrgi, kuhu lained levivad.

11

krgemaid laineid. Lainete suunda ja perioodi ei fikseeritud tiesti vaikse mere puhul

(lainekrgus 0).

Keskmine periood arvutati jrgmise algoritmiga. Vaatleja valib ujuva eseme vi

muu meelevaldse hsti mrgatava punkti. Sageli oli selle jaoks merre paigutatud

mtelatt vi poi. Stopperiga tpsusega 1 s fikseeritakse aeg, mille jooksul 11

laineharja lbivad selle punkti, teisisnu, mduvad kmme lainet. Saadud tulemus

jagatakse kmnega. Protseduuri korratakse kolm korda. Nnda leitud perioodi

hinnangutest arvutatakse keskmine vrtus, mis kantakse vaatluspevikusse.

Kigis jaamades mdeti muude parameetrite seas keskmist ja maksimaalset

lainekrgust, lainete perioodi ja suunda. Vaatlusi tehti kolm korda pevas (kell

09:00, 15:00 ja 21:00); algul kohaliku aja jrgi, kuid alates 1961. aastast tehti

vaatlused Moskva aja jrgi (+1 tund). Kuna vaatluste vahel on vhemalt kuus tundi,

siis hetunnine muutus ei mjuta oluliselt vaatlustulemusi vrreldes teiste faktoritega

nagu vaatleja kvalifikatsioon, ebapiisav vee sgavus vi puudulikud instrumendid.

Tabelis 1 on esitatud kasutatud andmestiku philised parameetrid.

Jaam Ajavahemik N 0>H 21 /VV 1n mH pHNarva-Jesuu 19542008 36727 13899 20/18 15807 0,39 0,39Pakri 19541985 27721 8856 26/25 9556 0,59 0,68Vilsandi 19542009 48572 11039 27/19 16252 0,57 0,61Ventspils 19542011 42023 14593 22/22 14633 0,60 0,61Liepaja 19462011 53160 17668 25/24 21029 0,82 0,82Klaipeda 19542009 44900 17497 24/24 20084 0,73 0,74Nida 19542009 44308 19441 24/24 19589 0,69 0,70

Tabel 1. Kasutatud lhteandmed hdrometeojaamadest. Lhendid: N kikide vaatluste arv kokku, 0>H vaatluste arv, kus lainekrgus on korrektselt fikseeritud, 1V nnestunud vaatluste osakaal (%) kogu valimis (nullid k.a.), kus he peva kohta on maksimaalselt heksa vrtust (lainekrgus, periood, suund hommikul, peval ja htul). 2V korrektselt fikseeritud parameetrite (

0> ) osakaal (%), 1n pevade arv, mil oli vhemalt ks nnestunud vaatlus, mH pikaajaline keskmine lainekrgus ksikvaatluste alusel (m), pH pikaajaline keskmine lainekrgus pevade keskmise alusel, k.a. nullvrtused (m).

12

1.3. Jaamade kirjeldus

Narva-Jesuu meteoroloogiajaam asub Soome lahe idaosas Narva lahes

(5928'06'' N, 2802'42'' E). Vaatluskoha krgus merepinnast oli 12,8 m ning sealt

fikseeriti laineid, mis olid 400500 m kaugusel. Vaadeldavas punktis meresgavus

ulatus 3,54 meetrini. Rannajoon on avatud phja-, loode- ja edelatuultele ning

lainetele. Pikim laineteekond on loodest, 160 km.

Joonis 2. Narva-Jesuu meteojaama piirkond (Maaamet, vasakul) ja meteojaama plaan (paremal).

Vaatlusi alustati 1954. aastast. 1970. aastal hvis vaatlusplatvorm luite erosiooni

tttu. Uus vaatluskoht paigutati veepiirile lhemale ning mnevrra madalamale.

1977. aastal hvis platvorm uuesti, sellest aastast hakati tegema vaatlusi luite harjalt

(krgus merepinnalt 9 m).

Alates 1971. aastast hakati lainete perioodi mramiseks kasutama poid, mis

asetses 4 m sgavuses vees vaatluskohast lneloodes. Poi kasutamisaeg oli piiratud

navigatsiooniperioodiga.

13

Pakri vaatlusjaam asub Paldiski lhistel, Pakri poolsaarel (5923'37'' N,

2402'40'' E). Vaatluskoha krgus oli 22,7 m, vahemaa vaatlejast lainete

vaatluskohani 400 m ning vaatlussektor oli edelast lbi lne kuni phjani. Mere

sgavus selles piirkonnas on 810 m. Pikim laineteekond lnest on 300 km ning

loodest 80 km.

Joonis 3. Pakri vaatlusjaama piirkond (Maaamet, vasakul) ja vaatlusjaama plaan (paremal).

Jaam on asutatud 1860-ndatel aastatel, kuid ei ttanud 19151925 ja 19371944.

Aastal 1944. asus jaam 500 m kaugusel Pakri tuletornist luna poole. 1951. a. viidi

vaatlusplatvorm phja poole, neeme tippu. Aastal 1960. viidi vaatlusplatvorm tagasi

sinna, kus ta oli enne 1951. aastat. Lainetuse vaatlusi alustati 1954. aastal ning need

lpetati 1985. aastal.

Vilsandi meteojaam asub Saaremaast lnes (5822'59'' N, 2148'55'' E). Kuna

vaatluste piirkonnas on rannajoon keeruka kujuga, vaadeldi laineid kahes erinevas

kohas sltuvalt lainete leviku suunast. Phja- ja lnetuulte korral kasutati kohta, kus

vaade merele oli avatud vahemikus kirdest lbi phja kuni edelani. Vahemaa

vaatlejast vaatluskohani oli ligikaudu 450 m. Vaatleja seisis rannal, ligikaudu 0,5 m

veetasemest krgemal. Teine vaatluskoht, mida kasutati luna- ja kagutuulte korral,

asus vikese kai lpus ligikaudu 150 m kaugusel esimesest vaatluskohast. Vaatleja

14

seisis kail, mille krgus merepinnast oli 1 m. Vaatlussektor oli phjast lbi lne kuni

kaguni. Meresgavus vaadeldavas punktis oli ca 4 m.

Joonis 4. Vilsandi vaatlusjaama piirkond (maps.google.com, vasakul) ja vaatlusjaama plaan (paremal).

Kuigi Vilsandil on laineteekonnad vga pikad (edelast 600 km, lnest 300 km,

loodest 200 km), on rannajoon on vga liigestatud, lauge phjaga, kusjuures saared

oluliselt moonutavad avamerelainetust. Inspektorid mrkisid korduvalt jaama

tehnilises passis, et vaadeldakse madalmere lainetust, mis ei iseloomusta adekvaatselt

avamerelainetuse parameetreid. Vaatlusi alustati 1955. aastal.

Ventspilsi meteojaam asub Lti looderannikul (5724' N, 2132' E). Vaatlused

toimusid mareograafi katuselt, mille krgus oli 5,2 m merepinnalt. Mere sgavus

vaatluskohas oli 3 m.

Rannajoon on avatud lainetele phjast lbi loode edelani. Suurim laineteekond on

edelast, 560 km. Vaatlusi alustati 1946. aastal.

Liepaja vaatlusjaam asub Lti lnerannikul (5631' N, 2059' E). Vaatlused tehti

sadama lunamuulilt, mis asus krgusel 5 m le merepinna. Kaugus rannast vaadel-

dava kohani oli 200 m. Selles kohas oli vee sgavus algselt 12 m, kuid 1990-ndatel

juba 3 m.

15

Joonis 5. Ventspilsi vaatlusjaama piirkond (maps.google.com, vasakul) ja vaatluskoht (autori foto,

august 2012, paremal).

Joonis 6. Liepaja vaatlusjaama piirkond (google.maps.com, vasakul) ja vaatluskoht (autori foto,

august 2012, paremal).

Vaatluskoht oli avatud lainetele lunast lbi lne kuni loodeni, lainetus phjast

oli varjatud teise muuliga. Suurim laineteekond on 400 km edelast. Vaatlusi alustati

1946. aastal.

Klaipeda vaatlusjaam asub Leedu rannikul (5542' N, 2107' E). Vaatluskoht on

avatud tuultele edelast lbi lne kuni loodeni. Vaatleja seisis 3 m krgusel

merepinnast, vaatluskoht oli 500 m kaugusel rannalt (Klimien, 1999). Suurim

laineteekond lnest on 400 km, loodest ja edelast 200 km.

16

Joonis 7. Klaipeda vaatlusjaama piirkond (maps.google.com).

Vaatlusi alustati 1954. aastal. Kesolevas ts kasutatakse andmeid aastani 2009.

Nida vaatlusjaam asub Leedu rannikul, Kura sre keskosas (5518 N, 2100 E).

Rannalik on avatud tuultele edelast lbi lne phjaloodeni. Vaatleja seisis

vaatlustornil, mis asus 7 m krgusel. Vaadeldav koht asus ligikaudu 700 m kaugusel

rannajoonest, kus vee sgavus on 67 m (CMR, 1958; Klimien, 1999).

Joonis 8. Nida vaatlusjaama piirkond (maps.google.com).

Suurim laineteekond lnest on 400 km, loodest 300 km. Vaatlusi alustati 1954.

aastal.

17

2. LAINEKLIIMA MUUTLIKKUS 19462011

2.1. Lainekrgused

Vaatluspevikutes oli mrgitud algul nii keskmine kui ka maksimaalne

lainekrgus, hilisemal ajal sageli vaid ks neist suurustest. Vimaluse korral on

kasutatud keskmist lainekrgust; selle puudumisel maksimaalset lainekrgust.

Visuaalsete vaatluste alusel mratud keskmine ja maksimaalne lainekrgus erinevad

ldiselt 56% vrra (Soomere ja Zaitseva, 2007), mis on mrksa viksem ksikute

vaatluste veast. Seetttu ei mjuta puuduvate keskmise lainekrguse vrtuste

asendamine maksimaalsete lainekrgustega arvestataval mral analsi tulemusi.

Edasises analsis kasutan peva keskmist lainekrgust, mis oli arvutatud kigi

olemasolevate (he, kahe vi kolme) vrtuste alusel. Selline lhenemine lubab leida

adekvaatse kuu ja aasta keskmise olukorras, kus rahulikumate perioodide kohta (mil

pevad on pikemad) on rohkem andmeid kui talvekuude kohta (vaatluste arvu

mjutasid peva pikkus, j olemasolu, udu). Sama metoodika oli kasutatud sarnastes

arvutustes (Zaitseva-Prnaste et al., 2009).

Aasta keskmine on arvutatud pevade keskmiste alusel, kusjuures on arvessse

vetud kik registreeritud vrtused, k.a. nullid, mis thendasid tuulevaikust. Aasta

keskmiste alusel on arvutatud viieaastane libisev keskmine lainekrgus. Kuu

lainekrgus oli arvutatud samuti viieaastase libiseva keskmisena, et kompenseerida

ulatuslikud aastatevahelised muutused.

Rannikutehnikas ja paljudes muudes rakendustes (rannaprotsesside kik, lainete

energiaressurss jt.) on olulisel kohal suhteliselt suured lainekrgused. Kuna

Lnemere lainekliima on suhteliselt mahe, on lainetuse salvestustes ja

vaatlustulemustes suurim osakaal ligikaudu 0,5 m krgustel lainetel. Samas on

Lnemere lainekliima muutlikkus mrksa suurem sarnasest muutlikkusest

avaookeani rannikul. Avaookeanis on niteks ks kord 50 aasta jooksul esinev

18

suurim oluline lainekrgus hinnanguliselt ligikaudu 45 korda suurem keskmisest

lainekrgusest (Sterl ja Caires, 2005). Lnemeres letab aga suurim oluline

lainekrgus enam kui kmme korda keskmise lainekrguse (Schmager et al., 2008;

Soomere et al., 2008, Soomere ja Rmet 2011; Tuomi et al., 2011). Seetttu

avalduvad klassikalises lainetuse statistikas (lainekrguste, perioodide ja suundade

jaotus, tpilised perioodid ja suunad) ennekike suhteliselt madalate lainete

omadused. Seevastu selliste lainete parameetreid, mis vivad olla ohtlikud

rannikutehnilistele rajatistele vi phjustada rannapurustusi (Orviku et al., 2003), on

vaadeldud vaid fragmentaarselt, ekstreemsete lainete statistika (Soomere et al., 2008;

Tuomi et al., 2011) ja lainekrguste ja perioodide hisjaotuste analsi raames

(Soomere, 2008; Broman et al., 2006; Rmet et al., 2010).

Kirjeldatud phjustel fokuseerun kesolevas ts suhteliselt krgemate lainete

omadustele. Motiveerituna klassikalise olulise lainekrguse ksitlusest (mis on

ajalooliselt defineeritud kui 1/3 krgeimate lainete keskmine krgus), kasutan allpool

selliste lainete omaduste kirjeldamiseks 1/3 suurimate peva keskmiste lainekrguste

keskvrtust 3/1H . Kuigi nnda defineeritud suurus ei ole, erinevalt kaasajal

kasutatavast olulise lainekrguse mratlusest, otseselt seotud lainete energiaga, on

see hea vimalus nende lainetuse tingimuste iseloomustamiseks, mis vivad reaalselt

ohustada randa, ehitisi rannal, laevu merel ja inimesi. Rayleigh jaotusega

lainessteemide jaoks on testatud, et vaid ligikaudu 1/7 lainetest on krgemad kui

oluline lainekrgus (Longuett-Higgins, 1952, Bretschneider, 1966). Mdetud ja

modelleeritud lainekrguste jaotused ei kirjeldu kll kuigi tpselt Rayleigh jaotusega,

kuid enamasti vastab 3/1H 1020% suurimate lainete lvele.

2.1.1. Eesti rannikujaamad: Narva-Jesuu, Pakri, Vilsandi

Aasta keskmine lainekrgus Narva-Jesuus ei letanud 0,6 m ning on peamiselt

olnud 0,30,5 m vahemikus (Joonis 9). Mdukas kasvutrend oli perioodil 1954

1963, kui keskmine lainekrgus oli suurim 0,58 m 1957.a. Alates 1964. aastast on

19

lainekrgus peaaegu monotoonselt kahanenud, saavutades miinimumi 0,20 m 2007

2008.a.

Joonis 9. Aasta keskmine lainekrgus (punane joon), viie aasta libisev keskmine lainekrgus

(sinine joon) ja toimunud vaatluste osakaal (hall punktiir, skaala joonise parempoolses osas) Narva-

Jesuus 19542008.

Toimunud vaatluste osakaal peegeldab Narva-Jesuus ennekike jperioodi

pikkust ning lngad on enamasti jaanuarist mrtsini. Narva-Jesuus visuaalselt

vaadeldud lainetuse andmestiku on varem analsitud ts (Zaitseva-Prnaste et al.,

2011). Sesoonsete lainekrguste muutused Eesti vetes on varem analsitud vaid

kuude kaupa, mitte aastate likes (Zaitseva-Prnaste et al., 2011, Tribtok, 2011).

Keskmised lainekrgused Narva-Jesuus talviti nitavad pikaajalist muutlikkust

kogu vaatlusperioodi jooksul (Joonis 10). Talvekuudest on suhteliselt hea katvusega

andmed olemas ainult detsembri kohta. Lainekrgus detsembris kasvas vaatluste

algusest aastani 1963 ning vhemal mral ka vahemikes 19691972, 19791990.

Kahanemisperioodideks on talved aastatel 19641968, 19731978 ja 19911997.

20

Joonis 10. Talvekuude (detsember, jaanuar, veebruar) viie aasta libisevad keskmised

lainekrgused (jaanuar sinine joon, veebruar punane, detsember roheline) ja toimunud vaatluste

protsent kogu talve jooksul (hall punktiirjoon, parempoolne skaala) Narva-Jesuus 19542008.

Kevade (v.a. mrts andmed puuduvad) libisevad kuude keskmised

lainekrgused ldjoontes kahanevad.

Suvekuudel keskmised lainekrgused kasvasid 19551963 aastatel. Vahemikes

19621972 ja 19842006 ilmneb aeglaselt langev trend.

Sgisel keskmised lainekrgused kasvasid (0,3 m vrra aastatel 19551965) ja

sama kiiresti langesid samale tasemele jrgmise kmne aastaga. Aastatel 19761984

psis sgisene lainekrgus praktiliselt konstantsena, kuigi ksikutel kuudel ilmnes

teatavaid muutusi. Aastatel 19852002 avaldus pikaajaline langustendents sarnaselt

aasta keskmisele lainekrgusele. Novembris on nha hplikku kasvu aastatel 1981

1982, mis avaldus ka aasta keskmiste lainekrguste graafikul (vt. allpool, Joonis 11).

Kuna ksikute kuude jaoks arvutatud keskmised lainekrgused on silutud viieaastase

libiseva keskmise kaudu, ei paista aastatevahelised kikumised nii reljeefselt vlja.

21

Joonis 11. he kolmandiku suurimate peva keskmiste lainekrguste keskmine krgus 3/1H

Narva-Jesuus (punane joon) ja selle suuruse viie aasta libisev keskmine (roheline) 19542008.

Joonis 11 esitab lal defineeritud 1/3 suurimate peva keskmiste lainekrguste

keskvrtuse 3/1H muutumist Narva-Jesuus. Kuna knesolev suurus peegeldab vaid

suhteliselt krgeid laineid ning vaid 1/3 vaatlusandmeist, on loogiline, et selle

aastatevaheline muutlikkus on mrksa suurem kui aasta keskmistel lainekrgustel.

Sarnaselt aasta keskmisele lainekrgusele on suurus 3/1H oluliselt muutunud,

peaaegu kolm korda, 1,25 m tasemelt 0,5 m tasemele. Vaatluste esimesel

aastakmnel varieerus suurus 3/1H vahemikus 0,71,25 m, kusjuures ilmnes

vrdlemisi kiire kasv. Alates 1965. aastast on suurus 3/1H jrjepidevalt (kuid mitte

monotoonselt) kahanenud. Erandiks on aastad 1982 ja 1983, mil ka aasta keskmine

lainekrgus (Joonis 9) oli mrksa suurem kui naaberaastatel. Ka prast aastatuhande

vahetust erineb suuruse 3/1H kik (mis suureneb veidi) aasta keskmise lainekrguse

kitumisest (mis jtkuvalt vheneb).

Pakri andmed katavad keskeltlbi le 80% ajast vahemikus 19541985. Kige

suuremad lngad on 1960. ja 1963. aastatel.

22

Sarnaselt Narva-Jesuule keskmine lainekrgus Pakril kasvas vahemikus 1954

1962 (Joonis 12). Jrgneval kahel aastakmnel lainekrgus kahanes, kuid vrdlemisi

aeglaselt ning 1983. aastal, mil kigis vaatluspunktides oli lainekrgus ebatavaliselt

suur, tusis 0,72 meetrini. Vaatluste viimasel aastal (1985) oli lainekrgus vaid

0,33 m, mis viitab pigem vaatluste ebakvaliteetsusele. Kogu selle perioodi jooksul

keskmine lainekrgus on ks kord olnud lhedal 0,8 meetrile (see oli 0,787 m aastal

1962).


(sinine joon), toimunud vaatluste osakaal (hall punktiir, skaala joonise parempoolses osas) Pakril,

19551985.

Talvekuude (peamiselt jaanuari) keskmised lainekrgused ei muutu

mrkimisvrselt. Andmete suhteliselt vike katvus lubab jlgida muutusi ainult

peale 1966.a., mis piirdusid 0,60,8 m vahemikuga.

Kevadkuudel keskmise lainekrguse muutlikkus on vga tagasihoidlik: sujuv tus

19631967 ning psimine 0,5 m juures aastani 1983.

Suve keskmised lainekrgused kasvasid sujuvalt aastani 1966 ning sama sujuvalt

kahanesid krguseni 0,5 m aastaks 1983.

23

Sgise keskmised lainekrgused on muutunud suuremas ulatuses, kasv peatus

samuti 1970. paiku ning peale jrske langust 19701975 lainekrgused ei nidanud

suuri muutusi. Enne langust 1970.a. lained olid krgeimad oktoobris, peale

miinimumi lbimist novembris.

Krgeimate lainete omadusi iseloomustava suuruse 3/1H ajaline kik Pakril

(Joonis 13) on mneti erinev keskmise lainekrguse omast, kuigi nende suuruste

lhiajaline (aastatevaheline) muutlikkus on tugevasti korreleeritud. Vaatluste

esimestel aastatel (19541962, libisevale keskmisele toetudes 19541969) oli

ebahtlase kasvu periood 0,7 m tasemelt le 1,6 meetri, kusjuures 3/1H vrtused

jrgisid sna tpselt keskmise lainekrguse vrtusi. Kui aasta keskmises

lainekrguses polnud olulist muutust 1970.a. paiku (see vhenes sna veidi), siis

suurus 3/1H kahanes 1960-ndate lpul kiiresti ligi 40% vrra ning seejrel psis

poolteist aastakmmet (19701985) 1 m lhistel.


(punane joon) ja selle viieaastane libisev keskmine (roheline joon) Pakril 1954-1985.

24

Vilsandi andmestik on suhteliselt hea katvusega: perioodil 19581993 toimus 80

90% vaatlustest. Mrksa vhem on toimunud vaatlusi hilisemal perioodil (1994

2011).

Aasta keskmine lainekrguse kiku Vilsandil on kirjeldatud mitmetes varasemates

tdes (Soomere ja Zaitseva, 2007; Zaitseva-Prnaste et al., 2009; 2011). See suurus

kasvas veidi aastail 19591971 ning jrsult 19851992 (Joonis 14). Aastatevahelised

kikumised olid reeglina 1020 cm piirides. Lainekrgus kahanes aastatel 1954

1960, 19711980 ning peale 1992. aastat. Peamisteks murdepunktideks on aastad

1970. ja 1990. Sellised aasta keskmise lainekrguse suured muutused (le kahe

korra) on kutsunud esile kahtlusi andmete kvaliteedi osas (Soomere, Rmet 2011a).

Siiski on tenoline, et vhemalt kvalitatiivselt peegeldab lainekrguste selline kik

muutusi avamere tuuletingimustes (Hnicke et al., 2013)


(sinine joon), toimunud vaatluste osakaal (hall punktiir, skaala joonise parempoolses osas) Vilsandil,

19542009.

Talvekuudel toimus enamasti vaid ks vaatlus pevas. Keskmised lainekrgused

kahanesid aastatel 19551965 ligikaudu 1 m vrra ning kasvasid ligikaudu sama

palju 1980.1997. a. Detsembri ja jaanuari vrtused on vga lhedased, veebruari

kohta andmeid peaaegu ei ole. Kige vhem on andmeid alates aastast 1993, mistttu

25

neil aastatel esinenud kuu keskmise lainekrguse jrsk kasv ja langus vivad

kajastada vaid lainetuse tingimusi ksikutes tormides.

Joonis 15. Kevadkuude (mrts, aprill, mai) viie aasta libisevad keskmised lainekrgused (mrts

sinine joon, aprill punane, mai roheline) ja toimunud vaatluste protsent kogu kevade kohta (hall

punktiirjoon, parempoolne skaala) Vilsandil 19542009.

Kevade (peamiselt aprilli ja mai) keskmised lainekrgused kahanesid samuti

vaatluste alguses 19551962, siis 19701984 ning peale 1996. aastat. Kasvutrendid

olid aastatel 19631969 ja 19851994 (Joonis 15).

Suvekuudel keskmised lainekrgused muutusid vga vhe. ldine trend on

kahanev (30 aasta jooksul keskmine lainekrgus sujuvalt kahanes 20 cm vrra).

Jrsud muutused on registreeritud peale 1990. aastat, kuid andmed on olemas vaid

osa suvekuude kohta. Perioodi 19912011 andmetest ilmneb, et juuni keskmine

lainekrgus kasvas 19891994 ja juuli keskmine kahanes aastatel 19952002. 1990.

aasta on piir andmestiku suhteliselt hea katvusega ja vrdlemisi lnklike osade vahel.

Sgisel keskmised lainekrgused muutusid suhteliselt jrsult ning samas

olidhplikud. Langused 70 cm vrra on olnud aastatel 19551960 ja 19681990.

Seevastu kasv 70110 cm ilmnes aastatel 19601969 ja 19901995. aastatel.

Septembri keskmised lainekrgused muutusid aeglasemalt, kui oktoobri ja eriti

novembri omad.

26


(punane joon) ja selle viieaastane libisev keskmine (roheline joon) Vilsandil, 19542009.

Sarnaselt Narva-Jesuule ja Pakrile ilmneb Vilsandil suuruse 3/1H vrdlemisi

suur aastatevaheline muutlikkus (Joonis 16), mis enamasti on 1020 cm piires ning

ldiselt kahanev trend vaatluste esimestel aastakmnetel. Kiire kahanemine (0,8 m

vrra) oli aastatel 19551959, aeglasem langus toimus 19701979 ja 19942004

aastatel. Knesolev suurus kasvas 19591969 (0,7 m vrra) ning 19801994 (1,2 m

vrra). Selle suuruse viie aasta libiseva keskmise lokaalsed maksimumid esinesid

1970. ja 1995.a. ning lokaalne miinimum 1983. aastal.

2.1.2. Lti jaamad: Ventspils ja Liepaja

Ventspilsi vaatlusjaama andmestikku kajastati esmakordselt teaduskirjanduses

ts (Pindsoo et al., 2012). Selle andmestik on vga hea katvusega ainult ksikutel

aastatel toimunud vaid ca 8085% vaatlustest ning reeglina on pevikutes olemas le

95% vimalikest vrtustest (Pindsoo et al., 2012).

Aastane keskmine lainekrgus muutus vrreldes Vilsandiga mrksa vhem

(Joonis 17). Lainetuse intensiivsus kahanes aastail 19601970 ja 19801986 ning

kasvas aastatel 19701980 ja 19862000. Lainekrguse lokaalsed miinimumid olid

27

aastail 1970 ja 1986. Erinevalt Vilsandilt kahanes lainekrgus Ventspilsis 1992

1996.


(sinine joon), toimunud vaatluste osakaal (hall punktiir, skaala joonise parempoolses osas)

Ventspilsis, 19602001.

Talve keskmised lainekrgused kahanesid vahemikus 19641970 ligikaudu 60 cm

vrra ning hiljem kitusid vga erinevalt (Joonis 18). Jaanuari keskmised

lainekrgused kasvasid veel 12 aastat, siis 4 aastaga kahanesid 30 cm vrra ning

jtkasid ldist kasvutrendi, mis sisaldas ksikuid kiire kasvu (ca 40 cm) ja languse

(ca 30 cm) ligikaudu viieaastasi tskleid. Veebruari keskmised lainekrgused peale

1970. aastat langesid ning alles 1986. aastast hakkasid jrjepidevalt kasvama 2000.

aastani, suurenedes selle aja vltel 60 cm vrra. Detsembri keskmised lainekrgused

kikusid 46 aastase tskliga 0,75-meetrise vrtuse mber amplituudiga 515 cm.

Detsembrikuude keskmised lainekrgused ei nidanud selget pikaajalist trendi.

Kevadkuude keskmised lainekrgused muutusid htemoodi, kasvades aastatel

19641967, 19721976 ning peale 1985. aastat. Kahanemisperioodid olid 1967

1972 ja 19761985. aastatel. Eristuvad kaks nrka miinimumi 1970. ja 1985. aasta

paiku.

28



protsent kogu talve jooksul (hall punktiirjoon, parempoolne skaala) Ventspilsis 19602001.

Suvekuudel keskmised lainekrgused samuti muutusid sarnaselt sama kasvu- ja

langusperioodidega; augusti keskmised lainekrgused muutusid kuueaastase

hilinemisega vrreldes juuni ja juuli keskmiste lainekrgustega. Miinimumidest on

tugevam 1970. aasta ja nrgem 1990. a.

Septembri ja oktoobri keskmised lainekrgused kahanesid ja kasvasid suhteliselt

korrapratult neljaaastase nihkega aastani 1990. Novembris keskmised lainekrgused

ldjoontes kasvasid vahemikus 19651980 ning prast hakkasid langema aastani

2000. Huvitava detailina kahanes aastatevahelise muutlikkuse amplituud

mrkimisvrselt vahemikus 19901995.

he kolmandiku suurimate peva keskmiste lainekrguste keskmine krgus 3/1H

kahanes jrsult aastatel 19601969 keskmiselt 2530 cm/aastas ning prast kikus

0,91,3 m vahemikus (Joonis 19). Alates 1985. aastast hakkas see suurus uuesti

kasvama.

29


(punane joon) ja selle viieaastane libisev keskmine (roheline joon) Ventspilsis 19602001.

Liepaja jaama andmeid on digiteeritud 20122013.a. ning teaduskirjanduses

esmakordselt ksitletud pris hiljuti (Soomere, 2013). Andmestik on ebahtlase

katvusega, ca 60% vaatlusi toimus 19601970, 19821987 ning 20052009.

Toimunud vaatluste protsent on mrksa suurem, 80% ringis 19521960, 19701982

ning peaaegu sajaprotsendiliselt toimusid vaatlused 19882000.

Aastane keskmine lainekrgus on kogu andmetega kaetud perioodi vltel

muutunud suhteliselt vhe (Joonis 20). Jrsemad muutused olid enne 1970. aastat,

hilisemad kikumised on vikese amplituudiga (enamasti alla 10 cm/aastas) vrtuse

0,75 m lhistel.

Talvekuude (detsembri ja jaanuari) keskmised lainekrgused kahanesid 1955

1970. aastatel, veebruari oma aga kasvas samuti 0,5 m vrra. Enne 1982. aastat

keskmised lainekrgused kasvasid ja kahanesid 2535 cm vrra ning prast muutusid

juba htemoodi ning viksemal mral.

Kevadkuude keskmised lainekrgused on tugeva lhiajalise muutlikkusega.

ldjoontes kahanesid need vahemikus 19551980, kasvasid perioodil 19812000

ning prast hakkasid taas kahanema.

30

Suvekuudel keskmised lainekrgused jrsult kasvasid (19561962, 40 cm vrra)

ja kahanesid (19631975, 55 cm vrra) vaadeldava perioodi alguses ning prast

nitavad nrka tusutrendi. Suurima amplituudiga kikusid augusti lainekrgused.


(sinine joon) ja toimunud vaatluste osakaal (hall punktiir, skaala joonise parempoolses osas) Liepajas

19462011.

Sgisel keskmised lainekrgused muutusid viieaastase tskliga kolm korda

(alguses 55 cm, siis +35 cm ja 50 cm) vahemikus 19551970 ning hiljem kasvasid

15 aasta jooksul (19701980, 50 cm vrra) ja langesid 60 cm vrra perioodil 1985

1995. Vahemikus 19952009 on taas mrgatavad viieaastased trendid (+35 cm,

20 cm ja +20 cm). Kigi kolme kuude libisevad keskmised muutusid vga sarnaselt,

vaid aastatel 19701980 ilmnesid erinevused.

Krgeimate lainete omadusi iseloomustav suuruse 3/1H muutumine Liepajas on

kvalitatiivselt sarnane aasta keskmise lainekrguse muutumisele (Joonis 21), kuid

3/1H muutused on mrksa suurema amplituudiga. Knesolev suurus vhenes

vaatlusperioodi jooksul peaaegu kahekordselt. Suurim langus oli 19501979.

Suhteliselt lhiajalisele tusule 19821991 jrgnes ligikaudu sama suur langus 1982

1996 (40 cm). Hilisemad lhiajalised kikumised ei nita selget pikaajalist trendi.

31


(punane joon) ja selle viieaastane libisev keskmine (roheline joon) Liepajas 19502010.

2.1.3. Leedu andmestikud: Klaipeda ja Nida

Leedu vaatlusandmestikke on varem kajastatud artiklites (Kelpaite et al., 2008;

Zaitseva-Prnaste et al., 2011, Soomere ja Rmet, 2011b; Rmet ja Soomere,

2010). Seejuures on Klaipeda andmestikku kirjeldatud vaid O. Tribtoki magistrits

(Tribtok, 2011).

Klaipeda vaatlusandmed on 96100%-se katvusega vahemikus 19541958 ning

19702011, kuid vga lnklikud aastal 19601970. Selle ajavahemiku jaoks leitud

aasta ja kuude keskmised lainekrgused tuginevad vga vikesele vaatluste hulgale

ning ei pruugi olla usaldusvrsed. Seetttu on need aastad edasisest analsist vlja

jetud.

Aastane keskmine lainekrgus kahanes jrjepidevalt vaatluste algusest 40 cm

vrra, stabiliseerudes peale 1992. aastat (Joonis 22).

32

Joonis 22. Aasta keskmine lainekrgus (punane joon), viie aasta libisev keskmine

lainekrgus (sinine joon) ja toimunud vaatluste osakaal (hall punktiir, skaala joonise

parempoolses osas) Klaipedas 19542009.

Ebatavalisel suur keskmine lainekrgus Klaipedas aastal 1962 on tenoliselt

seotud sellega, et kokku on 1962. aastal toimunud vaid 59 vaatlust ning kik need

peegeldavad tugevaid torme. Registreeritud lainekrgused olid suured, kuni viis

meetrit. Aastatel, mil vaatlused toimusid regulaarselt, on keskmised lainekrgused

usaldatavad (19702009).

Talvekuude keskmised lainekrgused on muutunud peale 1970. aastat phiosas

tskliliselt, lainekrguse miinimume ja maksimume on lahutanud ligikaudu 10 aastat

ning vastavate kuu keskmiste vahe on olnud 3050 cm. Detsembri ja jaanuari

keskmised lainekrgused kitusid sarnaselt alates 1970. aastast, kuid lainekrguste

kik veebruaris oli sellest erinev. Lainekrguste muutumise muster htlustus alates

1995. aastast. Veebruari keskmine lainekrgus muutus tskliliselt: kahanes aastatel

19701986 ligikaudu 40 cm vrra ning siis kasvas aastani 2000 ligikaudu 80 cm

vrra ning seejrel langes 55 cm vrra vahemikus 20012007.

Kevadkuude keskmistes lainekrgustes ilmneb kaks pikaajalist tendentsi: kahanev

(19701985) ja kasvav (19862002), mlemal juhul muutus lainekrgus lpuks

ligikaudu 30 cm vrra. Teistest kevadkuudest natuke erinevalt muutuvad mrtsi

33

keskmised lainekrgused, olles 2025 cm vrra krgemad. Lainekrguste

miinimumid ilmnevad 1986. aastal. Edaspidi on mrtsikuude lainekrgused

kevadkuude krgeimad.

Suvekuudel keskmised lainekrgused ldiselt kahanesid 19701996 aastatel

40 cm vrra. Sellele jrgnenud aastakmnel on lainekrgused veidi kasvanud (sh.

19972002, 2030 cm), kuid andmestiku viimastel aastatel on lainekrgused taas

kahanenud.

Sgisel keskmised lainekrgused (Joonis 23) pikaajaliselt kahanevad kogu

vaatlusperioodi jooksul (ca 4050 cm vrra). Selle foonil on mrgatava

aperioodilised muutused tpilise ajamastaabiga 10 aastat ja amplituudiga 2530 cm.

Lainekrgused erinevatel kuudel muutuvad sarnaselt, kuid nihkes esimesena

muutuvad novembri lainekrgused (1979), siis oktoobri omad (19811982),

viimasena reageerib september (19841985).

Joonis 23. Sgiskuude (september, oktoober, november) viie aasta libisevad keskmised (september

sinine joon, oktoober punane, november roheline) ja toimunud vaatluste protsent kogu suve

kohta (punktiirjoon, parempoolne skaala) Klaipedas 19542009.

Vaadeldud lainekrguste krgeimat kolmandikku iseloomustav suurus 3/1H

(Joonis 24) kahanes mrgatavalt ning phiosas monotoonselt, ligikaudu 0,8 m vrra

aastatel 19691995 ning vaatlusperioodi lpus stabiliseerus veidi krgemal kui 1 m.

34


(punane joon) ja selle viieaastane libisev keskmine (roheline joon) Klaipedas 19542009.

Nida vaatlusjaama andmestik on vga hea kattuvusega, valdavalt le 95%

vrtustest on olemas. Mned lngad on ksikutel aastatel, niteks 1966. aasta kohta

on ainult 60% infot. Seetttu on Nida andmestikku ulatuslikult kasutatud

varasemates vrdlustes (Zaitseva-Prnaste et al., 2011)

Aastane keskmine lainekrgus (Joonis 25) kahanes vahemikes 19561976 (40 cm

vrra) ja 19911996 (20 cm vrra). Kasvuperioodid olid aastatel 19771990 (30 cm

vrra) ja 19972009 (30 cm vrra).

Talvekuude keskmised lainekrgused (Joonis 26) on varieerunud suurel mral,

vahemikus 0,51,5 m. Kigi kuude keskmised lainekrgused kahanesid htlaselt

vaatlusperioodi alguses (19561970) mnevrra kiiremini kui aasta keskmine

lainekrgus, peaaegu 90 cm vrra. Alates 1970.a. on erinevate kuude keskmised

lainekrgused muutunud mnevrra erinevalt (veebruari keskmised lainekrgused

teistmoodi, kui jaanuari ja detsembri omad). Muutused on osaliselt olnud tsklilised,

35-aastate tsklitega. Suurimad kikumised olid jaanuaris, 30 kuni 90 cm vrra.

Pikaajaliselt on eristatav nrk kasvutendents aastatel 19702009 (+30 cm).

35


(sinine joon) ja toimunud vaatluste osakaal (hall punktiir, skaala joonise parempoolses osas) Nidas

19542009.

Kevadkuude keskmised lainekrgused kahanesid vahemikus 19561986 ca 50 cm

vrra, suurimatega muutlikkusega paistavad silma mrtsi lainekrguste keskmised

vrtused. Alates aastast 1970 praktiliselt puudub selgelt eristatav tendents. Kuigi

19671969 toimus praktiliselt 100% vaatlustest, puudub kuu keskmine jooniselt,

kuna libisevad keskmised on arvutatud viie jrjestikuse vrtuse alusel.

Suvekuudel keskmised lainekrgused nitavad selget kahanemist vi kasvu

aastatel 19601975 (50 cm), 19751990 (+30 cm), 19901996 (40 cm) ja 1996

2009 (+30 cm).

Sgisel keskmised lainekrgused kikusid ebaregulaarselt aastani 1986, siis

kahanesid 50 cm vrra (19861996) ja hakkasid koos kasvama aastani 2009

(+45 cm). Nagu Klaipedas, lainekrgused muutusid sgisel nihkega: muutused

novembri lainekrguses (19631969) muutused avaldusid aasta prast (19641970)

septembris ja veel viis aastat hiljem (19691977) oktoobris.

36



protsent kogu talve jooksul (hall punktiirjoon, parempoolne skaala) Nidas 19542009.

Vaadeldud lainekrguste krgeimat kolmandikku iseloomustav suurus 3/1H

kahanes aastatel 19541975 (1 m vrra), millega kaasnes suur aastatevaheline

muutlikkus. Kasvuperioodid olid 19751993 (+0,5 m) ja 19952009 (+0,6 m).

Joonis 27. he kolmandiku suurimate peva keskmiste lainekrguste keskmine krgus (punane

joon) ja selle viieaastane libisev keskmine (roheline joon) Nidas 19542009.

37

Kokkuvte

Lainekrguste kitumise anals annab olulist informatsiooni selle kohta, milliste

jaamade andmed on usaldusvrsed ja mis ajavahemiku kohta. See omakorda lubab

teataval mral hinnata andmete alusel arvutatud statistiliste vrtuste

usaldusvrsust.

Keskmiste lainekrguste vrdlus piki rannikut peegeldab hsti tuntud nhtusi

(Soomere, 2008; Soomere ja Rmet, 2011b): kitsamates ja viksetes lahtedes

(Narva-Jesuu) on keskmine lainekrgus madal, Lnemere avaosa suunase avatud

vaatluskohtades (Vilsandi, Liepaja) mrksa krgem (Joonis 28). Talviti lained on

lained ldiselt krgemad, kui suviti; puudub selge pikajaline trend; silma paistavad

suured aastatevahelised muutused.

Joonis 28. Viie aasta libisevad keskmised lainekrgused (punane Narva-Jesuu, oran Pakri,

kollane Vilsandi, roheline Ventspils, helesinine Liepaja, tumesinine Klaipeda, lilla Nida)

38

Andmed kinnitavad olemasolevaid teadmisi Lnemere lainetuse klimatoloogiast:

lainetuse intensiivsuse langus 19501970. aastatel ning selle teatav stabiliseerumine

peale 1990. aastat Lnemere idaranniku lunapoolses osas (Zaitseva-Prnaste et al.,

2009; Zaitseva-Prnaste et al., 2011; Soomere ja Zaitseva, 2007; Soomere, 2008;

Soomere ja Rmet, 2011b).

Edasises analsis kasutatakse laltoodud (Joonis 28) jaamade andmed

vahemikute kohta, mis peegeldavad lainete muutumist realistlikult.

Joonis 29. he kolmandiku suurimate peva keskmiste lainekrguste keskmine (punane Narva-

Jesuu, oran Pakri, kollane Vilsandi, roheline Ventspils, helesinine Liepaja, tumesinine

Klaipeda, lilla Nida)

Lainekrguste krgeimat kolmandikku iseloomustav suurus 3/1H on muutunud

sarnaselt aasta keskmisele lainekrgusele, samuti on jaamade vahel nhtav htne

muutlikkus, eriti aastatel 19551975 ja 19952010 (Joonis 29). Kikides jaamades

(v.a. Vilsandi ja Narva-Jesuu) ilmnevad sarnased iseloomulikud jooned: suuruse

39

3/1H langus aastani 1970 ja selle psimine enam-vhem samal tasemel alates 1990.a.

Seega ei ole alust vita, et krge lainetuse esinemissagedus oleks suurenenud.

Esitatud andmestik viitab pigem sellele, et tormilainetuse krgus on vhenenud.

Aasta keskmise lainekrguse kmneaastased trendid (Joonis 30) nitavad

mnevrra erinevat lhiajalist muutlikkust naaberjaamades (Ventspils ja Liepaja,

Klaipeda ja Nida): lainekrguse kasvuga hes jaamas kaasneb lainekrguse

kahanemine teises jaamas. Kuid ka lhiajalised trendid nitavad selgelt, et alates

1990ndate algusest keskmine lainekrgus muutus vga vhe (v.a. Narva-Jesuu).

Sesoonsed ja kuu keskmised lainekrgused nitavad jrgmisi omadusi. Talvel

(nendes jaamades, kus on toimunud piisavalt vaatlusi) esinevad sageli teatavad

tsklid. Mned neist on vrdlemisi lhikesed kuus aastat (Ventspilsis) kuni 10

aastat (Klaipedas), teised mrksa pikemad 12 aastat (Nidas) vi ligikaudu 20 aastat

(Vilsandil).

Joonis 30. Keskmise lainekrguse trendid kmne aasta kaupa (punane Narva-Jesuu, oran

Pakri, kollane Vilsandi, roheline Ventspils, helesinine Liepaja, tumesinine Klaipeda, lilla

Nida)

40

Kevadel lainekrgused Lnemere idaranniku phjaosas ei muutunud oluliselt,

keskosas (Vilsandi, Lti jaamad) ja Klaipedas vaatluste algu langesid, kuid hiljem

hakkasid kasvama. Lunaosas esineb vga nrk aeglane kasv. Suvel lainekrgused

muutusid kige rohkem idaranniku keskosas, Lti rannikul 20-aastase tsklitena,

luna- ja phjaosas on muutused peaaegu mrkamatud. Sgisel esinevad kige

suuremad kikumised, mis toimuvad piki kogu idarannikut tskliliselt (10 kuni 20 a.)

ning mnedes jaamades muutused toimuvad nihkes kuude likes (Ventspilsis,

Nidas).

Rannikutehniliste rakenduste jaoks on oluline informatsioon krgete lainete

esinemise tenosuste kohta (Tabel 2) konkreetsetes vaatlusjaamades.

Piirkond 1,5 m 2 m 2,5 m 3 m

Narva-Jesuu 4% 1,1% 0,15% 0,02%

Pakri 12% 5% 2,5% 1,1%

Vilsandi 24% 12% 5,5% 2,3%

Ventspils 9% 4% 1,9% 0,77%

Liepaja 14% 4% 1,2% 0,72%

Klaipeda 12% 6% 3,1% 1,5%

Nida 15% 7% 3,1% 1,3%Tabel 2. Suurte lainekrguste esinemise tenosused sltumata suunast 19542009.

41

2.2. Lainete perioodide muutumine

Lainete perioodid vrivad eraldi ksitlemist kahel phjusel. Nad muutuvad laine

levimisel le suhteliselt vikeste vahemaade vrdlemisi vhe, seega annavad infot

selle kohta, mis kiirusega laine levis avamerel, kui pikk laine oli, millises sgavuses

algas selle arvestatav vastasmju merephjaga, kui sgaval rannalhedases mere vis

laine tugevasti phjasetteid mjutada jne. Perioodi prdvrtus sagedus on

kasutusel laine energiaspektri koostamisel. Kuna laineenergia voog on lainete

energia ja rhmakiiruse korrutis, kuid rhmakiirus nii lpliku sgavusega vees kui ka

vga sgavas vees sltub oluliselt perioodist, iseloomustab lainete periood lainetuse

energeetilist ressurssi tervikuna.

Varasemates tdes on ksitletud perioodide jaotusi Lnemere phjaosas

(Kahma et al., 2003.), modelleeritud andmetes (Soomere, Rmet, 2011b) ja

visuaalsete vaatluste alusel (Soomere, 2008; Soomere et al., 2011). Tavaliselt on

Lnemere phjaosas lainete perioodid lhikesed, 24 s rannikumeres ja 46 s

avamerel.

Kuna erinevate vaatluste alusel arvutatud lainete keskmisel perioodil puudub

selge fsikaline sisu, vaadeldi kiki registreeritud perioode eraldi. Kigepealt jagati

registreeritud vrtused nelja rhma vga lhikesed perioodid (kuni 1,9 s, tavaliselt

kohalik lainetus), lhikesed perioodid (23,9 s, tavaliselt ranna lhistel ja/vi

madalmeres tekkinud lainetus, tuule hoovtumaaga alla ca 50 km), keskmised

perioodid (45,9 s, avamere lainetus) ja pikad lained (le 6 s, peamiselt

tormilainetus).

Iga aasta kohta koostatud erinevate perioodidega lainete esinemissageduse

histogramm nitab iga rhma osakaalu ja vaatluste arvu. Nende vrdlus nitas

teatavaid aastatevahelisi erinevusi vaadeldud lainetuse omadustes. Samuti koostati

histogrammid, mis nitavad erinevate perioodide empiirilist esinemissagedust

42

erineva sammuga (0,1; 0,2; 0,5 ja 1 sekund) mingi vaatluskoha kogu andmestikus.

Nende jaotuste anals nitab kaudselt, kuidas erinevates jaamades registreeritud

andmestik kajastab avamerelainetuse omadusi ning kuidas konkreetne vaatluskoht

vi vaatleja vis mjutada andmete kvaliteeti. Andmed histogrammidel on varem

avaldatud vi esitatud jrgmistes tdes: Narva-Jesuu, Pakri, Vilsandi (Zaitseva,

2009), Ventspils, Liepaja (Pindsoo et al., 2012), Klaipeda, Nida (Kelpaite, 2008;

Tribtok, 2011).

2.2.1. Eesti rannikujaamad

Perioodide andmed Narva-Jesuu kohta hlmavad vga lhikese ajavahemiku,

19551975. Kuigi registreeritud perioodide arv ei ulatunud le 50% kikidest

teoreetiliselt vimalikes vaatlustest, ilmneb, et umbes pool lainetest on lhikeste

perioodidega (24 s) (Joonis 31); seega prinevad kas Narva lahest vi sellega

piirnevast Soome lahe akvatooriumist; ja samuti ligikaudu pool keskmiste (46 s)

perioodidega. Lained perioodidega le 6 s on tenoliselt alguse saanud juba

Lnemere avaosas. Kige sagedamini esineb lainetust perioodidega 45,9 s

(Pindsoo, Soomere, 2012; Pindsoo et al., 2012).

Perioode ei registreeritud aastail 19541965 peamiselt talviti. Alates 1975. aastast

vaatluspevikud sisalda informatsiooni perioodide ka siis, kui lainekrgus oli

korrektselt fikseeritud.

Erinevatel aastatel muutub mrgatavalt erinevate perioodidega lainetuse osakaal.

Nii pole niteks 1960. aastal ldse registeeritud perioode le 6 s ning 1955. aastal on

vga vhe 24 s perioodiga lainetust.

43

Joonis 31. Erinevate perioodidega lainetuse esinemise sagedus 0,2 s, Narva-Jesuu, 19542009.

Kuigi andmeid on vhe, nad kajastavad avamerelainetuse omadusi adekvaatselt.

Edasises analsis kasutatakse perioodide info Narva-Jesuu jaoks ainult vahemiku

19541974 kohta.

Pakri vaatlusjaamas perioodide vrtused puuduvad ainult vahemikus 19671970.

Varasematel aastatel oli neid 5060%, prast mnevrra vhem, ligikaudu 30%.

Vga lhikeste lainete osakaal on 2030%, suurema osa moodustavad lhikesed

lained (periood 23,9 s, 60% kogu andmestikust).

Joonis 32. Erinevate perioodidega lainetuse esinemise sagedus 0,2 s Pakri, 19541985.

44

Vhe on registreeritud pikemate perioodidega laineid. Ajalooliselt need

proportsioonid pole mrgatavalt muutunud.

Pakri laineperioodide anals nitab (Joonis 32), et pikaperioodiliste lainete

osakaal jb 510% vahele. le poole lainetest on perioodiga alla 4 s. Samuti

perioodide andmestik sobib edasise analsi lbiviimiseks, kuna peegeldab

avamerelainetuse omadusi realistlikult.

Vilsandi vaatlusjaamas aastani 1993 on olemas 3050% perioodide vrtustest.

Andmeid vahemiku kohta 19942011 on vhe. Silmatorkav on lhikeste (01,9 s)

perioodide rohkus (33%, Joonis 33), mis vib olla seotud vaatleja harjumustega,

tuulte struktuuriga vi metoodilise ebatpsusega. Kogu vaatlusaja jooksul perioodide

vahekord ei ole oluliselt muutunud, lhikesi ja vga lhikesi laineid on olnud umbes

kaks korda rohkem, kui keskmisi. Pikad lained ei leta 10% kogu lainetest nendel

aastatel, kus on piisavalt andmeid, nad ei nita olulist muutlikkust, nad on alati

olemas, v.a. hilisem ajavahemik (19952009).

Joonis 33. Erinevate perioodidega lainetuse esinemise sagedus sammuga 0,2 s Vilsandil 1954

2009.

45

Lhikeste perioodidega (alla 2 s) lainetust on registreeritud palju kikidest

suundadest: Nende jaotus on enam-vhem sama merepoolsete suundade puhul.

2.2.2. Lti rannikujaamad

Ventspilsi jaamas on perioodide registreeritud reeglina le 60% teoreetiliselt

vimalikest vaatlustest, ajavahemikus 19601968 veelgi rohkem 95100%.

Joonis 34. Erinevate perioodidega lainetuse osakaal Ventspilsis 19542011. Vga lhikesed lained

(kollane), lhikesed lained (roheline), keskmised lained (valge), pikad lained (punane). Rombid

nitavad andmete hulka perioodide kohta teoreetiliselt vimalikest vrtustest (skaala on sama).

Ligikaudu 20% fikseeritud perioodidest moodustavad vga lhikesed lained

(periood 0,1 kuni 1,9 s).

Lhikeste lainete osakaal vheneb peale 1990. aastat (Joonis 34), judes

miinimumini 1996 ning suurenes mnevrra prast seda, moodustades ca 60%

aastaks 2000. Hilisemaid andmeid perioodide kohta pevikutes ei ole. Vahemikku 2

4,9 s jb le 80% lainetest Ventspilsi rannikul (Joonis 35).

46

Joonis 35. Erinevate perioodidega lainetuse esinemise sagedus sammuga 0,2 s Ventspilsis 1954

2011.

Liepaja vaatlusjaamas on perioode fikseeritud erinevatel aastatel erinevas mahus.

Kige parem katvus (6080%) on aastail 19511958 ja 19881998. Vga lhikeste

lainete osakaal on vga vike ning ka lhikeste lainete osakaal (23,9 s) ei leta

30%. Pevikutes praktiliselt puuduvad vga lhikesed perioodid (Joonis 36) aastatel

19601990, kuid see ei sega pikaperioodiliste lainete tuvastamist. Perioodiga le 6 s

laineid on olnud tunduvalt rohkem, kui teistes jaamades.

Joonis 36. Erinevate perioodidega lainetuse osakaal Liepajas 19482008.

47

Perioodide esinemise sageduse jaotus (Joonis 37) viitab sellele, et andmestik

kajastab avamerelainetuse omadusi adekvaatselt ning seda saab kasutada edasises

analsis.

Joonis 37. Erinevate perioodidega lainetuse esinemise sagedus sammuga 0,2 s Liepajas 1946

2011.

2.2.3. Leedu andmestikud

Klaipeda vaatlusjaamas on vhe andmeid perioodide kohta, peale 1960. aastat

mitte rohkem, kui 30%. Sagedushistogramm vikese sammuga nitab (Joonis 39), et

vaatleja fikseeris sageli tisarvulised perioodid ning ignoreeris lhikesi perioode.

Joonis 38. Erinevate perioodidega lainetuse osakaal Klaipedas 19542009.

48

Vib arvata, et andmestik aastatest 19752009 iseloomustab peamiselt pikemate

perioodidega lainevlju (Joonis 38) mingil phjusel lejnud 80% (tenoliselt

viksema perioodiga lained) ei fikseeritud. Seetttu on sagedushistogramm

suhteliselt lame ning sarnaneb vhem normaaljaotusele.

Klaipeda andmestiku suurim lnk on aastatel 19601970, mil seal puuduvad

lhikesed laineid. lejnud lainetus oli perioodiga alla 6 s.

Klaipeda lainetuse iseloomustades tuleb pidada silmas, et perioodide andmestik

hindab oluliselt le tpilist lainepikkust. Toodud protsentide kasutamisel praktilistes

arvutustes ekstreemsete vrtuste hindamisel tuleks arvestada ka keskmiste lainete

osakaaluga, mis suures osas siin puudub (Joonis 38).

Joonis 39. Erinevate perioodidega lainetuse esinemise sagedus sammuga 0,2 s

Klaipedas 19542009.

Nida vaatlusjaama perioodide andmestik katab ainult 15 aastat, mis ei luba teha

jreldusi ajaloolistest muutustest. Vaatlejad panid kirja ainult tisarvud, mis vib olla

phjuseks, et vga lhikeste lainete osakaal on suhteliselt suur (ca 30%). Valdav osa

registreeritud lainetest olid perioodiga alla 4,9 s (Joonis 40).

49

Joonis 40. Erinevate perioodidega lainetuse esinemise sagedus 0,2 s Nidas 19542009.

Nida andmestikus on lhikeste lainete osakaal, erinevalt Klaipeda andmestikust,

mrksa suurem, kuigi nad iseloomustavad suhteliselt lhestikku paiknevaid rannaosi

(nende vahemaa on ligikaudu 45 km). Tisarvudest erinevate perioodide puudumine

andmestikus seab kahtluse alla Nida laineperioodide kasutusklblikkuse. Seetttu

allpool Leedu jaamades fikseeritud lainete perioode ei kasutata.

50

Kokkuvte

Perioodide anals vimaldab teataval mral kontrollida, milliseid osi

olemasolevast andmestikust vib kasutada ning millele toetuda ei saa. Parema

kvaliteediga on vaatlused Ventspilsis, Vilsandil, lhikesed, kuid hea kvaliteediga

andmed on Pakri ja Narva-Jesuu kohta. Liepaja andmestiku puhul viitab perioodide

empiiriliste jaotuste iseloom vimalikele kvaliteediprobleemidele vi ebasobivale

vaatluskohale. Klaipeda ja Nida andmetel jreldusi teha ei saa.

Kuna andmestikus ei olnud alati kahte vrtust (lainekrgus ja periood) koos ning

lainekrgused olid fikseeritud mrksa sagedamini, siis mnedes jaamades kahaneb

keskmine lainekrgus samal ajal, mil esineb ha rohkem pikemate perioodidega

laineid.

Perioodide anals nitas, et pikkade lainete osakaal on stabiilne peaaegu

kikides jaamades piki Lnemere idarannikut, suur muutlikkus on ainult Liepajas.

51

2.3. Laineleviku suundade muutlikkus

Suunad olid registreeritud kaheksa rumbi ssteemis, osaliselt ilmakaarte kaudu,

kuid vahel ka numbritega. Teisisnu, suuna registreerimine toimus 45 kraadi

tpsusega. Numbrite kasutamisel 0 thendas phja ja 90 idasuunda jne. Laine leviku

suund vaatlustes nitab ldiselt suunda, kust lained saabuvad.

Iga peva kohta oli maksimaalselt kolm vrtust, mis olid jaotatud kaheksa suuna

vahel iga aasta jaoks. Selleks, et minimeerida lnkliku andmestiku mju, kasutati

kahte meetodit. Esimese protseduuri jrgi kindlast suunast tulevate lainete arv hel

aastal oli jagatud 3365-ga (pevade arv aastas korda vaatluste arv pevas kl 9:00,

15:00, 21:00). Teine meetod on standardne normeerimine aastate likes.

Vrviskaala oli valitud nii, et ta tooks esile aastad ja suunad, mis jvad kindla

kvantiili piiridesse: valge (kuni 50% juhtumitest), hall (50% kuni 75% lainetest),

roheline (75% kuni 90%), kollane (90% kuni 95%) ja punane (le 99%). Protsendid

vrviskaalal nitavad esinemissagedust le kogu vaatlusperioodi, mis vastab kindlale

kvantiili lvile (50%, 75%, 90%, 95% vi 99%). Teise meetodi puhul on kasutatud

seitsmevrvilist skaalat, kus numbrid nitavad esinemissagedust kindlast suunast

protsentides (0,1 thendab 10% jne).

Allpool on lainete suundade andmestikku analsitud viiest vaatekohast: (i) kik

registreeritud suunad sltumata lainekrgusest, (ii) lained krgusega 1 m ja

krgemad; (iii) lained krgusega 1,5 m ja krgemad; (iv) lained, mis olid krgemad,

kui vastava aasta keskmine lainekrgus; (v) lained, mille krgus letas he

kolmandiku suurimate peva keskmiste lainekrguste keskmise krgus 3/1H .

Anals on tehtud aasta, aastaaegade ja pevade likes eesmrgiga eristada

seadusprasusi laineleviku suuna kohta ja identifitseerida selle vimalike muutuste

seos lainekrguse muutustega.

52

Vikesed vrtused vivad thendada kahte asja kas laineid sellest suunast oli

vhe vi laineid sellest suunad ei olnud millegiprast fikseeritud.

Andmed kigi registreeritud suundade kohta, sltumata lainete krgusest, on

avaldatud mitmes artiklis. Eesti jaamade andmestikku on ksitletud tdes (Rmet

2010, Zaitseva-Prnaste 2009), Leedu jaamade andmestikku tdes (Kelpaite 2008,

Tribtok 2011) ning Lti jaamade andmeid artiklis (Pindsoo et al., 2012). Kesoleva

t uueks aspektiks on domineerivate lainelevi suundade ja lainekrguste (fikseeritud

vi aastast aastasse muutuva) muutuste anals Eestis, Leedus ja osaliselt Ltis.

2.3.1. Eesti jaamad: Narva-Jesuu, Pakri ja Vilsandi

Laineleviku suundade andmed Narva-Jesuus katavad vahemiku 19542009.

Vaatluste alguses, aastatel 19541970, saabusid registreeritud lained peamiselt kas

(kagust, st. levisid rannast eemale) vi lnest/loodest (millele vastavad suurimad

laineteekonnad). Lnest tulevate lainete osakaal on reeglina 1520% kogu

vaatlusperioodi ulatuses. Hilisematel aegadel registreeriti vhem loodest ja kagust

saabuvat lainetust ning rohkem lunast ja edelast saabuvat lainetust.

Suundade anals erinevatel aastaaegadel nitab, et peale 1980-ndate lppu on

toimunud suundade nihe, 1520% lainetest on tulnud varem (19541986) kagust ja

lnest, hiljem aga lunast ja idast.

Lainetust, mille puhul lainekrguseks on fikseeritud le 1 m, on kige rohkem on

saabunud lnest ja loodest. Erinevatest suundadest saabuvate taoliste lainete

esinemissagedus on arvutatud kogu vaatlusperioodi kohta2. Juhul, kui normeerida

esinemissageduse vrtused aastate kaupa, siis domineerivad suunad paistavad

selgemini vlja (Joonis 41).

2 Kik arvud on jagatud kike teoreetiliselt vimalike vaatluste arvuga (365*3).

53

Joonis 41. Aastate kaupa normeeritud lainete levikusuundade muutlikkus Narva-Jesuus.

Lainekrgus 1 m. Vrviskaala nitab esinemissagedust (0,1 on 10% jne).

Nende lainete puhul, mille krgus letab jooksva aasta keskmise lainekrguse vi

suuruse 3/1H , selgub, et nihe on mrksa viksem loodest saabuvaid laineid asendas

edelast saabuv lainetus, lnest saabuvaid laineid on jnud phiosas sama palju.

Pakri vaatlusjaamas registreeriti laineid peamiselt lnest ja edelast. Mustri

muutus toimus 1970-ndate algul, kui lnest ja edelast saabuvate lainete asemel

esines rohkem lunast ja kagust saabuvaid (s.t. rannast eemale levivaid) laineid.

Vaatluskoha muutumine 1960. aastal ja puudulik andmemaht krguste ja suundade

osas (19701985) ei vimalda teha kindlaid jreldusi lainereiimi muutumise kohta.

Talviti enamasti lained tulevad lnest ja edelast (Joonis 42). Lainetus krgusega

1 m saabub peamiselt lnest ja lunast; lainetus krgusega 1,5 m ka loodest.

54

Joonis 42. Lainete levikusuundade esinemissagedus Pakril talvel (vasakul) ja sgisel 19541985.

Lainekrgus 1 m.

Kevadel saabuvad krgemad lained (1,5 m) lnest ja kirdest, suvel ja sgisel

lnest ja loodest. Sgisel esineb ka suurim muutlikkus aasta keskmisest krgemate

lainete puhul.

Vilsandi andmed laineleviku suundade kohta katavad vahemiku 19541994.

Domineerivaks suunaks on edel (1530%). Suhteliselt palju laineid (1015%) saabub

phjast. Selline vahekord ei ole muutunud kogu andmetega kaetud ajavahemiku

ulatuses kikide lainete jaoks. Krged lained (>1 ja >1,5 m) hakkasid peale 1980.

aastat saabuma mitte edelast, nagu varem, vaid rohkem lnest, loodest ja phjast.

Sarnane lainereiimi nihe on mrgatav kikide aastaaegade puhul alates 1980.

aastast, kus edelasuuna asemel hakkas domineerima talvel ja sgisel lnesuund,

suvel ja kevadel phjasuund.


Ventspilsi andmed laineleviku suundade kohta katavad vahemiku 19622002.

Kige rohkem laineid olid registreeritud phjast (1520%) ja edelast (2025%) ja

55

lunast (68%). Lnest tulevad lained moodustasid 1015%. Mrkimisvrseid

muudatusi laineleviku suunas ei olnud.

Liepaja andmed laineleviku suundade kohta katavad vahemiku 19512011. Kige

sagedamini lained on tulnud lnest (2030%) vi edelast (2035%). Aeg-ajalt

laineid fikseeriti peaaegu vrdselt lnest, lunast ja edelast saabuvaid laineid, vi

siis edelast saabuva lainetuse osakaal kahanes ning lunast ja lnest saabuvate

lainete osakaal suurenes.

2.3.3. Leedu jaamad: Klaipeda ja Nida

Klaipeda andmed laineleviku suundade kohta katavad vahemiku 19542009.

Domineerivaks suunaks on lnesuund (2030% aastas). Mnevrra madalama

sagedusega fikseeriti laineid loodest ja edelast. Kevadeti ja suviti need kolm suunda

olid suhteliselt vrdse osakaaluga. Muudatusi laineleviku suundades ei esinenud.

Nida andmed hlmavad vahemiku 19552009. Kige rohkem laineid registreeriti

lnest (2030% aastas). Muster on muutunud peale 1993. aastat, mil loodest ja

edelast saabuvaid laineid hakati fikseerima ha rohkem (510% asemel vastavalt

30% ja 20% aastas) ning lnest tulevate lainete osakaal kahanes 1015%-ni.

Nende vaatluste puhul, kus lainekrgus letas jooksva aasta keskmise vi suuruse

3/1H , saabusid lained peamiselt edelast, mitte loodest (Joonis 43).

56

Joonis 43. Lainete levikusuundade jaotus. Esitatud on vaid vaatlused, kus lainekrgus letas

vastava aasta keskmise lainekrguse Nidas 19542009.

57

Kokkuvte

Laineleviku suunad muutusid piki Lnemere idarannikut nii pikaajaliselt kui ka

aastaaegade skaalas. Narva-Jesuus ja Nidas domineeriv suund nihkus mrgatavalt,

mis oli ka varem thele pandud (Rmet, 2010; Soomere, 2011; Zaitseva-Prnaste et

al., 2009). Varasemates tdes oli kirjeldamata sesoonne muutlikkus, nagu Pakril vi

Klaipedas talviti, kus teisejrguline suund (SW) muutus philiseks laineleviku

suunaks (W asemel).

Kesoleva t ks olulistest uurimisobjektidest on keskmised ja krged lained,

mis nitavad teatavat muutlikkust Nidas nad tulevad lne asemel edelast

(varasemate kirjelduste alusel olid kus edela ja loodesuund Nidas vrdse thtsusega;

Tribtok, 2011); Pakril sgisel ja talvel vivad suhteliselt krged lained tulla kolmest

vi neljast suunast, mitte ainult lnest, nagu oli kirjeldatud varasemates uuringutes

(Zaitseva-Prnaste et al., 2009). Muutlikkuse puudumine on hsti nha Klaipedas ja

Ventspilsis lnest saabuv lainetus (Ventspilsi puhul edelast saabuv lainetus)

domineerib igal aastaajal, htul ja hommikul, vaatluste algusest praeguseni. Liepajas

on samuti stabiilsused kaks suunda lained saabuvad peamiselt lnest ja edelast.

Ruumiliselt krgete lainete suunad jaotuvad jrgmiselt: Lnemere lunaosas

(Leedu ja osaliselt Lti rannikul) domineerivad lnest saabuvad lained, Lnemere

keskosas (Liepajast Vilsandini) edelast saabuvad lained (see suund vastab ka

pikimale laineteekonnale), Lnemere phjaosas ja Soome lahes muutub lnest

saabuvate lainete krval oluliseks ka loodest ja phjast saabuv lainetus.

Lainekrguste muutlikkus ja domineerivate suundade kitumine ei nita sarnasuse

tunnusi. Olemasoleva andmestiku phjal saab leida lainete krgusi, mis tulevad

kindlast suunast. Vastav tabel on toodud Lisas 1.

58

2.4. Lainekrguste ja perioodide omavaheline muutlikkus

Selleks, et iseloomustada lainevlja kompleksselt, tuleb vaadelda nii krgust kui

ka perioodi. Kesolevas ts kasutan jrgmisi misteid erinevate perioodide (T) ja

krgusega (H) lainete jaoks:

Madalad H (0;1], T (0;4],

Keskmised H (1;2], T [4;6],

Krged H (2;3], T [6;8],

Vimsad H > 3 m, T 6 s.

Vljendit kik lained kasutan thenduses kik registreeritud lainetuse

tingimused. Seda vahekorda illustreerib Joonis 44.

Varasemates tdes on avaldatud perioodide ja krguste (kahemtmeline)

hisjaotus, nii Eesti ranniku (Soomere, 2008; Zaitseva-Prnaste et al., 2009), Lti

(Pindsoo et al., 2012) ja Leedu jaamade kohta (Tribtok, 2011).

Jaam N 1 2 3 4 0Narva-Jesuu 4176 52 21 1 0 25

Pakri 9360 74 6 1

Kesolevas ts on uus aspekt lainete rhmitamine lal esitletud klassidesse ja

neile vastavate lainetpide kitumise anals. Need klassid on defineeritud vaid

selliste vaatluste puhul, kui heaegselt on fikseeritud mlemad vrtused. Vastavad

suurused on toodud Tabelis 3.

Joonis 44. Ts kasutatavad lainetbid. Nullid thendavad vrtusi alla 0.05%. Vrtuse

puudumine thendab, et vastavad lained andmestikus puuduvad.

2.4.1. Eesti jaamad: Narva-Jesuu, Pakri, Vilsandi

Narva-Jesuus on selliseid vaatluseid, kus heaegselt on fikseeritud nii

lainekrgus kui ka periood, ajavahemikul 19541974. Kige suurem aastane katvus

oli 40%.

Krgete ja keskmiste lainete aastane omavaheline suhe on peaaegu sama, vikeste

ja suurte lainete osakaal on thine. Iga tpi lainete kahanemine vi suurenemine

aastast aastasse kordab aasta keskmise lainekrguse muutumist.

Pakril on selliseid vaatluseid, kus heaegselt on fikseeritud nii lainekrgus kui ka

periood, 22% kikidest teoreetiliselt vimalikest vaatlustest. Need katavad

60

ajavahemiku 19541985. Suurim aastane katvus oli 52%, peale 1971. aastat see

kahanes 2025%-ni.

Madalad lained moodustavad valdava osa (le 80%) Pakri jaamas registreeritud

lainetest ning ei nita olulist muutlikkust kogu vaatlusperioodi jooksul.

Vilsandil sisaldab analoogiline valim 21% kikidest teoreetiliselt vimalikest

vaatlustest ning katab vahemiku 19541998. Suurim aastane katvus oli 47%

Madalate lainete osakaal kigub samamoodi, nagu vaatluste arvu iseloomustav

kver (Joonis 14), kuid krgete ja keskmiste lainete kitumine ei sltu vaatluste

hulgast ning on peamiselt snkroonne.

Vrdlus lainekrguste muutustega nitab, et sltumata lhiajalistest muutustest

madalad lained moodustavad le 50% ja krged alla 10% kikidest lainetest aasta

kohta.


Ventspilsis on selliseid vaatluseid, kus heaegselt on fikseeritud nii lainekrgus

kui ka periood, 45% kikidest vimalikest vaatlustest. Kesolevas ts kasutatud

andmestik katab ajavahemiku 19612001. Suurim aastane katvus oli 99%.

Liepajas on selliseid vaatluseid, kus heaegselt on fikseeritud nii lainekrgus kui

ka periood, 24% kikidest vimalikest vaatlustest ning need katavad vahemiku

19462008. Suurim aastane katvus oli 60%.

61

Joonis 45. Lainetpide osakaalu ja aastase keskmise lainekrguse 10-aastased trendid Liepajas

19462009.

Liepajas on paremini nhtav seos kahaneva lainekrguse trendiga ja suureneva

madalate lainete osakaaluga, kuigi nendes ajavahemikes, mille kohta puudub

periood, ainult krguste alusel koostatud trend nitab kasvu (Joonis 45).

62

Kokkuvte

Leedu andmed on sellest osast vlja jetud madala kvaliteedi tttu, kuid lejnud

jaamad lubavad kirjeldada keskmiste ja krgete lainete muutlikkust pris hsti.

Nii keskmised, kui ka krged lained igal aastakmnel kitusid vga erinevalt: he

domineeriva suuna asemele tulid kakskolm suunda, vi mitmed suunad olid sama

esinemissagedusega.

Madalate ja krgete lainete suhe on vga psiv Ventspilsis, Liepajas aga esineb

kige suurem muutlikkus.

63

3. LNEMERE IDARANNIKU LAINEKLIIMA: JRELDUSED JA RAKENDUSED

Antud t kigus selgus, et ajalooliselt piki Lnemere idarannikut tuulelainete

lainekrgustel ei ole kindlat trendi, ei tusvat ega kahanevat; ei saa vita, et lained

muutuvad ha krgemateks. See kinnitab varem tehtud uuringute tulemusi (Zaitseva-

Prnaste et al., 2009; Zaitseva-Prnaste et al., 2011; Soomere ja Zaitseva, 2007;

Soomere, 2008; Soomere ja Rmet, 2011b).

Lainekrgus muutub vaid lhiajalises skaalas, pikaajalisi olulisi muutusi ei ole

mrgatavad.

he kolmandiku suurimate peva keskmiste lainekrguste keskmine krgus 3/1H

on muutunud samamoodi, nagu keskmine lainekrgus. Idaranniku phjaosas see

kasvab kiiresti ja kahaneb aeglaselt, lunaosas ja keskosas muutub aga keskvrtuse

mber.

Talvised lainekrgused muutuvad tskliliselt, kusjuures muutused on sarnased

kikides jaamades. Suvekuudel lainekrgus enamasti kahaneb, kuid vga aeglaselt.

Laineleviku suundade muutlikkus Lnemere idaosas on pikajaliselt tagasihoidlik.

Kohati on esinenud aeglasi muutuseid 12 aastakmne vltel. Nitena vib tuua

Narva-Jesuu ja Nida rannikud..

Lhiajaliselt ja aastaaja skaalas laineleviku suunad varieeruvad kahe-kolme

peamise suuna vahel.

Lnemere idaranniku lunaosas on 1960.1970. aastatel valdavaks krgete (le

1,5 m) lainete levikusuunaks lnesuund. Ranniku keskosas domineerisid edelast

saabuvad lained. See situatsioon pole oluliselt muutunud.

64

Krgemate (le 1,5 m) lainete kitumine eri suundadest on olnud ebastabiilne.

Reeglina nad tulevad samast suunast, kust saabub kige enam laineid. Mnes jaamas

vivad need tulla ebatavalisest suunast. Ei saa vita, et krgete lainete osakaal oleks

tusnud vi langenud. Sellised lained moodustavad kigis Lnemere idaranniku

vaatluspunktides 510% kikidest lainetest (v.a. Liepajas).

Selleks, et saadud tulemusi saaks rakendada rannikutehnilises praktikas, on

Lisas 1 toodud lainekrguste lvivrtused sltuvalt suunast ja jaamast.

65

Kokkuvte

Rannaprotsesside paremaks mistmiseks on vaja teada merelt saabuvate mjurite

pikaajalist kitumist, sh. lainekliimat. Eeldusel, et kik protsessid korduvad, vib

mineviku alusel arvestada vimalike nhtustega tulevikus.

Kesolevas ts analsiti Lnemere lainekliimat, leiti selle iseloomulikud

parameetrid, mis lubavad kasutada klimatoloogilisi andmeid praktilisel otstarbel.

Anals phineb visuaalsetel vaatlusandmetel, mis olid kogutud alates 1946. aastast

hdrometeojaamades piki Lnemere idarannikut. Phieesmrk oli htse

Documents

Eastern Baltic sea wave climate