Инфрагравитационная волна
Инфрагравитационные волны — это поверхностные гравитационные волны с частотами ниже, чем ветровые волны , состоящие как из ветрового моря , так и из зыби , что соответствует части спектра волн ниже, чем частоты, непосредственно генерируемые воздействием ветра .
на поверхности океана, Инфрагравитационные волны — это гравитационные волны генерируемые океанскими волнами с более короткими периодами. Амплитуда инфрагравитационных волн наиболее актуальна на мелководье, особенно вдоль береговых линий, подверженных высокоамплитудным и долгопериодным ветровым волнам и океанским зыбьм . Ветровые волны и океанские зыби короче, с типичными доминирующими периодами от 1 до 25 с. Напротив, доминирующий период инфрагравитационных волн обычно составляет от 80 до 300 с. [ 1 ] что близко к типичным периодам цунами , с которыми они имеют схожие свойства распространения, включая очень быструю скорость на глубокой воде. Это отличает инфрагравитационные волны от обычных океанических гравитационных волн , которые создаются ветром, действующим на поверхность моря, и медленнее, чем порождающий ветер.
Какими бы ни были детали механизма их генерации, обсуждаемые ниже, инфрагравитативные волны представляют собой субгармоники падающих гравитационных волн. [ 2 ]
Технически инфрагравитационные волны — это просто подкатегория гравитационных волн и относятся ко всем гравитационным волнам с периодом более 30 с. Сюда могут относиться такие явления, как приливы и океанические волны Россби , но обычное научное использование ограничивается гравитационными волнами, которые генерируются группами ветровых волн.
Термин «инфрагравитационная волна», по-видимому, был придуман Уолтером Мунк в 1950 году. [ 3 ] [ 4 ]
Поколение
[ редактировать ]
Два основных процесса могут объяснить передачу энергии от коротких ветровых волн к длинным инфрагравитационным волнам, и оба они важны на мелководье и для крутых ветровых волн. Наиболее распространенным процессом является субгармоническое взаимодействие цепочек ветровых волн, которое впервые наблюдали Мунк и Такер и объяснили Лонге-Хиггинс и Стюарт. [ 5 ] Поскольку ветровые волны не монохромны, они образуют группы. Дрейф Стокса, вызванный этими групповыми волнами, переносит больше воды туда, где волны самые высокие. Волны также толкают воду таким образом, что это можно интерпретировать как силу: расхождение радиационных напряжений. Объединив законы массы и импульса, Лонге-Хиггинс и Стюарт, используя три разных метода, получили теперь хорошо известный результат. А именно, средний уровень моря колеблется с длиной волны, равной длине группы, с низким уровнем, где ветровые волны самые высокие, и высоким уровнем, где эти волны самые низкие. Это колебание морской поверхности пропорционально квадрату амплитуды короткой волны и становится очень большим, когда групповая скорость приближается к скорости волн на мелководье. Детали этого процесса изменяются, когда дно наклонное, что обычно имеет место вблизи берега, но теория фиксирует важный эффект, наблюдаемый в большинстве условий, заключающийся в том, что паводок этого «прибоя» приходит с волнами прибоя. наименьшая амплитуда.
Другой процесс был позже предложен Грэмом Саймондсом и его сотрудниками. [ 6 ] Чтобы объяснить некоторые случаи, когда эта фаза длинных и коротких волн не противостояла друг другу, они предположили, что положение линии прибоя в прибое, движущейся к глубокой воде, когда волны выше, может действовать как создатель волны. Похоже, это хорошее объяснение генерации инфрагравитационных волн на рифе.
В случае коралловых рифов периоды инфрагравитации устанавливаются резонансами с самим рифом. [ 7 ] [ 8 ]
Влияние
[ редактировать ]Считается, что инфрагравитационные волны являются генерирующим механизмом волн , необычно больших и длительных волн, которые заставляют воду подниматься далеко на берег и стали причиной гибели множества людей на тихоокеанском северо-западе США . [ 9 ]
Инфрагравитационные волны, генерируемые вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки, распространяются трансокеанически до Антарктиды и там сталкиваются с шельфовым ледником Росса . Их частоты более тесно связаны с естественными частотами шельфового ледника и вызывают движение шельфового ледника с большей амплитудой, чем обычное набухание гравитационных волн в океане. Кроме того, они не демпфируются морским льдом, как обычное океанское волнение. В результате они изгибают плавучие шельфовые ледники, такие как шельфовый ледник Росса; этот изгиб вносит значительный вклад в раскол шельфового ледника. [ 2 ] [ 10 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ардуэн, Фабрис ; Аршад Рават; Джером Аукан (2014), «Численная модель свободных инфрагравитационных волн: определение и проверка в региональном и глобальном масштабах», Ocean Modeling , vol. 77, Elsevier , стр. 20–32.
- ^ Перейти обратно: а б Бромирски, Питер Д.; Ольга Владимировна Сергиенко; Дуглас Р. МакЭил (2010). «Трансокеанские инфрагравитационные волны, воздействующие на шельфовые ледники Антарктики» . Письма о геофизических исследованиях . 37 (L02502): нет данных. Бибкод : 2010GeoRL..37.2502B . дои : 10.1029/2009GL041488 . S2CID 38071443 .
- ^ Перейти обратно: а б Мунк, Уолтер Х. (1950), «Происхождение и образование волн», Материалы 1-й Международной конференции по прибрежной инженерии , Лонг-Бич, Калифорния: ASCE , стр. 1–4, doi : 10.9753/icce.v1.1 , ISSN 2156 -1028
- ^ Родственник, Блэр (1965). Ветровые волны: их генерация и распространение по поверхности океана . Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Прентис-Холл. стр. 22–23. OCLC 489729 .
- ^ Лонге-Хиггинс, Майкл; Р.В. Стюарт (1962), «Радиационное напряжение и массоперенос в гравитационных волнах с применением к «прибою прибоя», Journal of Fluid Mechanics , vol. 13, Cambridge University Press, стр. 481–504, doi : 10.1017/S0022112062000877 , S2CID 117932573.
- ^ Саймондс, Грэм; Д.А. Хантли; AJ Bowent (1982), «Двумерный ритм прибоя: генерация длинных волн с помощью изменяющейся во времени точки прерывания», Journal of Geophysical Research , 87 (C1): 492–498, Bibcode : 1982JGR....87..492S , CiteSeerX 10.1.1.474.7148 , дои : 10.1029/JC087iC01p00492
- ^ Луго-Фернандес А.; Х. Х. Робертс; У. Дж. Уайзман младший; Б.Л. Картер (декабрь 1998 г.). «Уровень воды и течения в периоды прилива и негравитации на рифе Таг, остров Санта-Крус (USVI)». Коралловые рифы . 17 (4): 343–349. дои : 10.1007/s003380050137 . S2CID 24665450 .
- ^ Пекигнет, AC; Дж. М. Беккер; М. А. Меррифилд; Дж. Аукан (2009). «Воздействие резонансных мод на окаймляющем рифе во время тропического шторма Ман-И» (PDF) . Геофиз. Рез. Летт . 36 (L03607): нет данных. Бибкод : 2009GeoRL..36.3607P . дои : 10.1029/2008GL036259 .
- ^ Голден, Кейт (17 ноября 2022 г.). «Почему волны кроссовок такие коварные» . Природа залива . Проверено 22 ноября 2022 г.
- ^ «Прибойные волны: последний удар, который разрушает шельфовые ледники, наносится океанскими волнами» . Экономист . 18 февраля 2010 года . Проверено 25 ноября 2010 г.
