Rüzgar dalgası dağılımı - Wind-wave dissipation

Rüzgar dalgası dağılımı veya "şişme dağılımı "bir hava durumu sistemi tarafından üretilen bir dalganın, mekanik atmosferden rüzgar yoluyla aktarılan enerji. Rüzgar dalgaları, adından da anlaşılacağı gibi, atmosferden okyanus yüzeyine enerji aktaran rüzgarla üretilir. kılcal yerçekimi dalgaları Bu etkide önemli bir rol oynar, "rüzgar dalgaları" veya "şişme" aynı zamanda yüzey yerçekimi dalgaları.

Genel fizik ve teori

Rüzgar dalgası yayılımı süreci, enerji spektrumu teorisinin rüzgar dalgalarının oluşumuna benzer bir şekilde uygulanmasıyla açıklanabilir (genellikle spektral yayılmanın dalga spektrumunun bir fonksiyonu olduğu varsayılır).[1] Bununla birlikte, saha gözlemleri için son zamanlarda yapılan bazı yenilikçi iyileştirmeler bile olsa (Banner & Babanin ve ark.[2][3] ) dalga kırma davranışlarının bilmecelerini çözmeye katkıda bulundular, maalesef doğrusal olmayan davranışları nedeniyle rüzgar dalgası yayılma sürecinin kesin teorileri için henüz net bir anlayış yok. Geçmiş ve şimdiki gözlemler ve türetilmiş teorilerle, okyanus dalgası yayılımının fiziği, su derinliği boyunca geçen bölgelere göre kategorize edilebilir. Derin suda dalga yayılımı, zıt yönlü rüzgarlar veya türbülanslı akışlar tarafından üretilen viskoz kuvvetler gibi sürtünme veya sürükleme kuvvetlerinin eylemleriyle meydana gelir - genellikle doğrusal olmayan kuvvetler. Sığ suda, dalga dağılımının davranışları çoğunlukla kıyı dalgası kırılma türleridir (bkz.Dalga kırılma türleri). Rüzgar dalgası dağılımının basit genel tanımlarından bazıları (Luigi Cavaleri ve ark.[1] ) sadece rüzgar dalgaları gibi okyanus yüzey dalgalarını dikkate aldığımızda önerildi. Basitlik sayesinde, okyanusun üst katmanlarının dikey yapısıyla dalgaların etkileşimleri, önerilen birçok mekanizmada basitleştirilmiş teori için göz ardı edilir.[1]

Rüzgar dalgası yayılımının kaynakları

Genel olarak, dalga yayılımının fiziği, sırasıyla 1) dalga kırılması 2) dalga-türbülans etkileşimi 3) dalga-dalga modülasyonu gibi yayılma kaynakları dikkate alınarak kategorize edilebilir.[1] (bu bölümün aşağıdaki açıklamaları da referansı takip eder [1] )

1) "dalga kırılması" ile dağılma

Kıyı bölgesinde rüzgar dalgası kırılması, rüzgar dalgası dağılımının ana kaynağıdır. Rüzgar dalgaları enerjilerini kıyıya ya da bazen kıyıda kırıldığında okyanusa geri dönerler. (daha fazla açıklamaya bakın -> "Okyanus yüzeyinde dalgaların kırılması")

2) "dalga-türbülans etkileşimi" ile yayılma

Dalgaların içindeki çalkantılı rüzgar akışları ve viskoz girdapların her ikisi de dalga dağılımını etkileyebilir. Çok eski anlayışlarda, viskozite rüzgar dalgalarını zar zor etkileyebiliyordu, böylece kabarıklıkların viskozite tarafından dağıtılması da pek dikkate alınmıyordu.[4][5] Bununla birlikte, son hava tahmin modelleri, dalga modellemesi için "dalga-türbülans etkileşimi" ni düşünmeye başlar.[6] Türbülans kaynaklı yayılmaların tüm dalga profillerini değiştirmeye ne kadar katkıda bulunduğu hala tartışılabilir, ancak yüzey viskoz katmanlar ve dalga tabanı sınır katmanları için dalga-türbülans etkileşimi fikirleri son zamanlarda kabul edildi.

3) "dalga-dalga modülasyonu" ile dağılım

Dalga-dalga etkileşimleri dalga dağılımını etkileyebilir. Erken dönemlerde, kısa dalga kırılmasının modülasyon yoluyla uzun dalgalardan enerji alabileceği fikri Phillips (1963) tarafından önerilmişti.[7] ve Longuett-Higgins (1969) [8] yanı sıra. Hasselmann'ın çalışmaları (1971) tarafından bu fikirler tartışılmıştı (dalga modülasyonları arasındaki etkileşimlerin yayılmasının Phillips'in teorisinden çok daha zayıf olması gerektiğine dair yeni sonuçlar),[9] ancak son zamanlardaki anlayışa göre, bu durumların dağıtımı, makul modülasyon transfer fonksiyonları uygulandığında "dalga-türbülans etkileşimleri" tarafından yapılan yayılmadan tipik olarak biraz daha güçlüdür.[10] Şişme dağılımlarının çoğu vakası bu dağılım türünden kaynaklanmaktadır.[1]

Dökülme kırıcının basit şeması
Darbeli kırıcının basit şematiği
Dalgalı kesicinin basit şeması

Okyanus yüzeyi dalgası kırılması

Rüzgar dalgaları derin sudan kıyı bölgesine yaklaştığında, dalgalar yüksekliklerini ve uzunluklarını değiştirir. Okyanus dalgaları kıyıya yaklaştığında dalga hızı yavaşladıkça dalga yüksekliği yükselir ve dalga boyu kısalır. Su derinliği yeterince sığ ise, dalga tepesi dikleşir ve çukur daha geniş ve sığ olur; nihayet, okyanus dalgaları kıyıda kırılır. Dalgaların kırılma hareketleri, kıyıların ve dalgaların dikliği boyunca farklıdır ve üç tipte kategorize edilebilir.[11][12]

• Dökülme kırıcı

Daha düşük kıyı eğimi ile dalgalar kıyıya yaklaştıkça yavaş yavaş enerji kaybederler. Dalgalar, kırılırken dalgaların önünden aşağıya deniz suyu döker.


• Dalma kırıcı

Orta derecede dik kıyı eğimi ile dalga hızla enerji kaybeder. Kıyı eğimi yeterince dikse, dalganın tepesi çukurdan daha hızlı hareket eder. Tepe dalganın önünde kıvrılır ve tepeden sonra deniz suyunu çukura dalar. (Dalma kırıcılar sörf yapmak için iyidir)

• Kabaran kırıcı

Oldukça dik kıyı eğimi ile (deniz duvarları gibi aşırı diklik için), kıyı dikliği çok yüksekse, dalgalar kırılmak için kritik dikliğe ulaşamaz. Dalgalar kıyı eğimi boyunca tırmanır ve kıyıdan geriye doğru enerji bırakır. Hiçbir zaman beyaz kapaklı kırılmalar göstermez, ancak deniz duvarı gibi aşırı dik durumda dalgalar beyaz köpüklerle kırılır.

Ayrıca bakınız

Dış bağlantılar

Referanslar

  1. ^ a b c d e f Cavaleri, Luigi; WISE Grubu (2006). "Dalga modelleme - Sanatın Durumu". Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım)
  2. ^ Banner, M.L .; et al. (2000). "Deniz yüzeyindeki baskın dalgalar için kırılma olasılığı". Fiziksel Oşinografi Dergisi. 30 (12): 3145–3160. doi:10.1175 / 1520-0485 (2000) 030 <3145: bpfdwo> 2.0.co; 2.
  3. ^ Banner, M.L .; et al. (2002). "Sonlu sabit derinlikteki su üzerindeki baskın yüzey dalgaları için kırılma olasılıkları". Jeofizik Araştırmalar Dergisi. 106: 11659–11676. doi:10.1029 / 2000jc000215. hdl:1885/8979.
  4. ^ Jeffrey, H. (1925). "Rüzgarla dalgaların oluşumu üzerine. II". Kraliyet Cemiyeti Tutanakları. A110: 341–347.
  5. ^ Svedrup, H.U .; W.H.Munk (1947). "Rüzgar, deniz ve şişme: tahmin için ilişkiler teorisi". ABD Donanması Hidrografik Ofis Raporu (601): 50.
  6. ^ Tolman, H.L .; D.Chalikov (1996). "Üçüncü nesil rüzgar dalgası modelindeki kaynak terimler". Fiziksel Oşinografi Dergisi. 26 (11): 2497–2518. doi:10.1175 / 1520-0485 (1996) 026 <2497: stiatg> 2.0.co; 2.
  7. ^ Phillips, O.M. (1963). "Uzun yerçekimi dalgalarının kısa kırılma dalgaları tarafından zayıflatılması üzerine". Akışkanlar Mekaniği Dergisi. 16 (3): 321–332. doi:10.1017 / s0022112063000793.
  8. ^ Longuett-Higgins (1969). "Deniz dalgalarının oluşumu için doğrusal olmayan bir mekanizma". Londra Kraliyet Cemiyeti Bildirileri. A311 (1506): 371–389. doi:10.1098 / rspa.1969.0123.
  9. ^ Hasellmann, K. (1971). "Kısa yerçekimi dalgaları ve daha büyük ölçekli hareketler arasındaki kütle ve momentum aktarımı hakkında". Akışkanlar Mekaniği Dergisi. 50: 189–205. doi:10.1017 / s0022112071002520.
  10. ^ Ardhuin, F .; A.D. Jenkins (2005). "Rüzgarın ve türbülansın okyanus kabarması üzerindeki etkisi üzerine". 15. Uluslararası Offshore ve Kutup Mühendisliği Konferansı Bildirileri. III: 429–434.
  11. ^ Stewart, Robert H (2008). Fiziksel Oşinografiye Giriş.
  12. ^ Açık üniversite. Oşinografi 3. baskıya davet. Jones ve Bartlett Yayıncılar.