Undertow (fale wodne) - Undertow (water waves)

Szkic przypływu (poniżej dolin fal) i skierowanego na brzeg transportu masy wywołanego falami (nad nieckami) w przekroju pionowym w poprzek (części) strefy surfowania. Szkic z: Buhr Hansen & Svendsen (1984) ; MWS = średnia powierzchnia wody.

W oceanografii fizycznej zanurzenie to podprąd , który przemieszcza się od brzegu, gdy fale zbliżają się do brzegu. Undertow to naturalna i uniwersalna cecha dla prawie każdego dużego akwenu: jest to przepływ powrotny kompensujący skierowany na ląd średni transport wody przez fale w strefie powyżej dolin fal . Cofająca w prędkości przepływu są zasadniczo najsilniejsze w strefie surfowania , gdzie woda jest płytka, a fale są wysokie ze względu na shoaling .

W popularnym użyciu słowo „niedopływ” jest często niewłaściwie stosowane w odniesieniu do prądów zrywających . Niedopływ występuje wszędzie pod falami zbliżającymi się do brzegu, podczas gdy prądy zrywające są zlokalizowanymi wąskimi prądami przybrzeżnymi, występującymi w niektórych miejscach wzdłuż wybrzeża.

Oceanografia

„Niedopływ” to stały przepływ kompensacyjny skierowany na morze, który występuje poniżej fal w pobliżu brzegu. Fizycznie, blisko brzegu, indukowany przez fale strumień masy między grzbietem fali a doliną jest skierowany na brzeg. Ten transport masy zlokalizowany jest w górnej części słupa wody , tj. Powyżej dolin fal . Aby skompensować ilość wody transportowanej w kierunku brzegu, w dolnym odcinku słupa wody ma miejsce średni prąd drugiego rzędu (tj. Proporcjonalny do kwadratu wysokości fali ) skierowany na brzeg . Przepływ ten - przypływ - wpływa na fale przybrzeżne wszędzie, w przeciwieństwie do prądów zrywających zlokalizowanych w pewnych miejscach wzdłuż brzegu.

W naukowych pracach z zakresu oceanografii przybrzeżnej używa się terminu „odpływ”. Rozkład prędkości przepływu w przypływie nad słupem wody jest ważny, ponieważ silnie wpływa na transport osadów na lądzie i na morzu . Poza strefą surfingu istnieje blisko dna skierowany na brzeg transport osadów wywołany dryfem Stokesa i skośnym asymetrycznym transportem fal. W strefie surfowania silne podcienie generują przybrzeżny transport osadów pod dnem. Te antagonistyczne przepływy mogą prowadzić do formowania się piaskowca, gdzie zbiegają się w pobliżu punktu załamania fali lub w strefie załamania fali.

Wektory średnich prędkości przepływu w przepływie pod falami zanurzającymi , mierzone w laboratoryjnym strumieniu fal - przez Okayasu, Shibayama i Mimura (1986) . Poniżej doliny fali średnie prędkości kierowane są na morze. Nachylenie plaży wynosi 1:20; Zwróć uwagę, że skala pionowa jest zniekształcona w stosunku do skali poziomej.

Strumień masowy od strony morza

Dokładną zależność dla strumienia masy nieliniowej fali okresowej na niewidocznej warstwie płynu ustalił Levi-Civita w 1924 roku. W układzie odniesienia, zgodnie z pierwszą definicją prędkości fali Stokesa , strumień masy fali jest powiązany z gęstość energii kinetycznej fali (całkowana na głębokości, a następnie uśredniona na długości fali ) i prędkość fazowa poprzez: ${\ displaystyle M_ {w}}$${\ displaystyle E_ {k}}$ ${\ displaystyle c}$

${\ Displaystyle M_ {w} = {\ Frac {2E_ {k}} {c}}.}$

Podobnie Longuet Higgins wykazał w 1975 r., Że - dla typowej sytuacji zerowego przepływu masy w kierunku brzegu (tj. Drugiej definicji szybkości fali Stokesa ) - normalne fale okresowe wytwarzają prędkość niedopływu uśrednioną w czasie i głębokości:

${\ displaystyle {\ bar {u}} = - {\ frac {2E_ {k}} {\ rho ch}},}$

ze średnią głębokością wody i gęstością płynu . Dodatni kierunek przepływu jest zgodny z kierunkiem propagacji fali. ${\ displaystyle h}$${\ displaystyle \ rho}$${\ displaystyle {\ bar {u}}}$

Dla fal o małej amplitudzie istnieje ekwipartycja energii kinetycznej ( ) i potencjalnej ( ): ${\ displaystyle E_ {k}}$${\ Displaystyle E_ {p}}$

${\ Displaystyle E_ {w} = E_ {k} + E_ {p} \ około 2E_ {k} \ około 2E_ {p},}$

z całkowitą gęstością energii fali, zintegrowaną z głębokością i uśrednioną w przestrzeni poziomej. Ponieważ generalnie energia potencjalna jest znacznie łatwiejsza do zmierzenia niż energia kinetyczna, energia fal jest w przybliżeniu (wraz z wysokością fali ). Więc ${\ displaystyle E_ {w}}$${\ Displaystyle E_ {p}}$${\ displaystyle {E_ {w} \ około {\ tfrac {1} {8}} \ rho gH ^ {2}}}$${\ displaystyle H}$

${\ Displaystyle {\ bar {u}} \ ok - {\ Frac {1} {8}} {\ Frac {GH ^ {2}} {ch}}.}$

Nieregularnych fal wymagana wysokość fali jest korzeń średnią kwadratową wysokość fali z tym odchyleniem standardowym elewacji wolnej powierzchni. Potencjalna energia to i ${\ displaystyle H _ {\ text {rms}} \ około {\ sqrt {8}} \; \ sigma,}$${\ displaystyle \ sigma}$${\ Displaystyle E_ {p} = {\ tfrac {1} {2}} \ rho g \ sigma ^ {2}}$${\ Displaystyle E_ {w} \ ok \ rho g \ sigma ^ {2}.}$

Rozkład prędkości odpływu na głębokości wody jest przedmiotem ciągłych badań.

Zamieszanie z prądami rozrywającymi

W przeciwieństwie do odpływu, prądy zrywające są odpowiedzialne za większość utonięć w pobliżu plaż. Kiedy pływak wchodzi w prąd zrywający, zaczyna go przenosić za morze. Pływak może wyjść z prądu rwącego, pływając pod kątem prostym do przepływu, równolegle do brzegu lub po prostu stąpając po wodzie lub unosząc się na wodzie. Jednak utonięcie może wystąpić, gdy pływacy wyczerpują się, próbując bezskutecznie płynąć bezpośrednio pod prąd.

Na stronie internetowej United States Lifesaving Association zauważono, że niektóre zastosowania słowa „underow” są nieprawidłowe:

Prąd odrywania jest prądem poziomym. Prądy rozrywające nie wciągają ludzi pod wodę - odciągają ludzi od brzegu. Śmierć w wyniku utonięcia ma miejsce, gdy ludzie wyciągnięci z morza nie są w stanie utrzymać się na powierzchni i dopłynąć do brzegu. Może to być spowodowane dowolną kombinacją strachu, paniki, wyczerpania lub braku umiejętności pływackich. W niektórych regionach prądy rozrywające są określane za pomocą innych, niepoprawnych terminów, takich jak „pływy wodne” i „odpływy”. Zachęcamy do wyłącznego używania właściwego terminu - prądy rozrywające. Użycie innych terminów może dezorientować ludzi i negatywnie wpłynąć na publiczne wysiłki edukacyjne.

Zobacz też

• Prąd przybrzeżny  - Prąd równoległy do ​​linii brzegowej spowodowany falami zbliżającymi się do linii brzegowej pod kątem

Bibliografia

Uwagi

Inny

Linki zewnętrzne

• Tatiana Morales (2004-05-27), Uważaj na przypływy , CBS News , pobrane 2015-06-24