التيارات الساحبة (أمواج الماء)

📅 آخر تحديث: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٤ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 20 صور
الموسوعة الحرة
رسم تخطيطي للتيار السفلي (أسفل قيعان الأمواج) وانتقال الكتلة الناتج عن الأمواج باتجاه الشاطئ (أعلى القيعان) في مقطع عرضي رأسي عبر (جزء من) منطقة تكسر الأمواج. الرسم مأخوذ من: بوهر هانسن وسفندسن (1984) ؛ متوسط ​​سطح الماء = MWS.

في علم المحيطات الفيزيائي ، يُعرف التيار السفلي بأنه التيار الذي يتحرك باتجاه البحر بينما تقترب الأمواج من الشاطئ. يُعدّ التيار السفلي ظاهرة طبيعية وعالمية في معظم المسطحات المائية الكبيرة ؛ فهو عبارة عن تدفق عكسي يُعوض متوسط ​​نقل المياه باتجاه الشاطئ بفعل الأمواج في المنطقة الواقعة فوق قيعان الأمواج . وتكون سرعات تدفق التيار السفلي أقوى ما يمكن في منطقة تكسر الأمواج ، حيث يكون الماء ضحلاً والأمواج عالية بسبب ظاهرة التراكم الضحل . [ 1 ]

في الاستخدام الشائع، يُساء استخدام مصطلح "التيار السفلي" للإشارة إلى "التيارات الساحبة" . [ 2 ] يحدث التيار السفلي في كل مكان، أسفل الأمواج المقتربة من الشاطئ، بينما التيارات الساحبة هي تيارات بحرية ضيقة وموضعية تحدث في مواقع محددة على طول الساحل وتكون في أقصى قوتها عند سطح الماء. [ 3 ] [ 4 ]

علم المحيطات

التيار العكسي هو تدفق تعويضي ثابت باتجاه البحر، يحدث أسفل الأمواج بالقرب من الشاطئ. عمليًا، بالقرب من الشاطئ، يكون تدفق الكتلة الناتج عن الأمواج بين قمة الموجة وقاعها باتجاه الشاطئ . يتركز هذا النقل الكتلي في الجزء العلوي من عمود الماء ، أي فوق قيعان الأمواج . وللتعويض عن كمية المياه المنقولة نحو الشاطئ، يحدث تيار متوسط ​​من الدرجة الثانية (أي يتناسب مع مربع ارتفاع الموجة ) باتجاه البحر في الجزء السفلي من عمود الماء. يؤثر هذا التدفق - التيار العكسي - على أمواج الشاطئ في كل مكان، على عكس تيارات السحب التي تتركز في مواقع معينة على طول الشاطئ. [ 5 ]

يُستخدم مصطلح "التيار العكسي" في الأبحاث العلمية المتعلقة بعلم المحيطات الساحلية. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] يُعدّ توزيع سرعات التدفق في التيار العكسي فوق عمود الماء ذا أهمية بالغة، إذ يؤثر بشكل كبير على نقل الرواسب باتجاه الشاطئ أو بعيدًا عنه . خارج منطقة تكسر الأمواج، يوجد نقل للرواسب باتجاه الشاطئ بالقرب من قاع البحر، ناتج عن انجراف ستوكس ونقل الأمواج غير المتماثل. أما في منطقة تكسر الأمواج، فيُولد تيار عكسي قوي نقلًا للرواسب باتجاه البحر بالقرب من قاع البحر. قد تؤدي هذه التدفقات المتضادة إلى تكوّن حواجز رملية عند التقاء التدفقات بالقرب من نقطة تكسر الأمواج ، أو في منطقة تكسر الأمواج نفسها. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

متجهات متوسط ​​سرعة التدفق في التيار السفلي تحت الأمواج الغاطسة ، كما تم قياسها في قناة أمواج مخبرية - من قِبل أوكاياسو، شيباياما، وميمورا (1986) . أسفل قاع الموجة ، تتجه السرعات المتوسطة نحو البحر. ميل الشاطئ 1:20؛ لاحظ أن المقياس الرأسي مشوه بالنسبة للمقياس الأفقي.

تدفق الكتلة باتجاه البحر

وضع ليفي-سيفيتا في عام 1924 علاقة دقيقة لتدفق الكتلة لموجة دورية غير خطية على طبقة سائلة غير لزجة. [ 10 ] في إطار مرجعي وفقًا لتعريف ستوكس الأول لسرعة الموجة ، يكون تدفق الكتلةمw{\displaystyle M_{w}}يرتبط معدل تغير الموجة بكثافة الطاقة الحركية للموجةهـك{\displaystyle E_{k}}(متكاملة على العمق ثم متوسطة على الطول الموجي ) وسرعة الطورج{\displaystyle c}خلال:

مw=2هـكج.{\displaystyle M_{w}={\frac {2E_{k}}{c}}.}

وبالمثل، أظهر لونغيت هيغينز في عام 1975 أنه - بالنسبة للحالة الشائعة المتمثلة في انعدام تدفق الكتلة نحو الشاطئ (أي تعريف ستوكس الثاني لسرعة الموجة ) - فإن الموجات الدورية الساقطة بشكل طبيعي تنتج سرعة تيار سفلي متوسطة العمق والزمن: [ 11 ]

u¯=-2هـكρجح،{\displaystyle {\bar {u}}=-{\frac {2E_{k}}{\rho ch}},}

معح{\displaystyle h}متوسط ​​عمق المياه وρ{\displaystyle \rho }كثافة السائل . اتجاه التدفق الموجب لـu¯{\displaystyle {\bar {u}}}يقع في اتجاه انتشار الموجة.

بالنسبة للموجات ذات السعة الصغيرة ، يكون هناك توزيع متساوٍ للطاقة الحركية (هـك{\displaystyle E_{k}}) والطاقة الكامنة (هـص{\displaystyle E_{p}}):

هـw=هـك+هـص≈2هـك≈2هـص،{\displaystyle E_{w}=E_{k}+E_{p}\approx 2E_{k}\approx 2E_{p},}

معهـw{\displaystyle E_{w}}كثافة الطاقة الكلية للموجة، مُكاملة على العمق ومُعدّلة على الفضاء الأفقي. بما أن طاقة الوضع بشكل عامهـص{\displaystyle E_{p}}يُعد قياس طاقة الموجة أسهل بكثير من قياس الطاقة الحركية، وهي تقريبًاهـw≈18ρزح2{\displaystyle {E_{w}\approx {\tfrac {1}{8}}\rho gH^{2}}}(معح{\displaystyle H}ارتفاع الموجة ) . لذا

u¯≈-18زح2جح.{\displaystyle {\bar {u}}\approx -{\frac {1}{8}}{\frac {gH^{2}}{ch}}.}

بالنسبة للأمواج غير المنتظمة، يكون ارتفاع الموجة المطلوب هو متوسط ​​الجذر التربيعي لارتفاع الموجةحrms≈8σ،{\displaystyle H_{\text{rms}}\approx {\sqrt {8}}\;\sigma ,}معσ{\displaystyle \sigma }الانحراف المعياري لارتفاع السطح الحر. [ 12 ] طاقة الوضع هيهـص=12ρزσ2{\displaystyle E_{p}={\tfrac {1}{2}}\rho g\sigma ^{2}}وهـw≈ρزσ2.{\displaystyle E_{w}\approx \rho g\sigma ^{2}.}

يُعدّ توزيع سرعة التيار العكسي على عمق الماء موضوعًا لبحوث مستمرة. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

الارتباك بسبب التيارات الساحبة

على عكس التيارات الساحبة، تُعدّ التيارات القوية السبب الرئيسي لغالبية حالات الغرق قرب الشواطئ. فعندما يدخل السباح في تيار قوي، يبدأ بحمله بعيدًا عن الشاطئ. ويمكن للسباح الخروج من هذا التيار بالسباحة بزاوية قائمة على اتجاه التيار، أو بموازاة الشاطئ، أو ببساطة بالبقاء طافيًا على سطح الماء حتى يحرره التيار. مع ذلك، قد يحدث الغرق عندما يُرهق السباحون أنفسهم بمحاولة السباحة عكس اتجاه التيار القوي دون جدوى.

يُشار على موقع جمعية الإنقاذ الأمريكية إلى أن بعض استخدامات كلمة "التيار الخفي" غير صحيحة:

التيار الساحب هو تيار أفقي. لا تسحب التيارات الساحبة الناس إلى قاع الماء، بل تسحبهم بعيدًا عن الشاطئ. تحدث حالات الغرق عندما يعجز الأشخاص الذين تجرفهم التيارات إلى عرض البحر عن البقاء طافين والسباحة إلى الشاطئ. قد يعود ذلك إلى مزيج من الخوف أو الذعر أو الإرهاق أو عدم إتقان السباحة. في بعض المناطق، يُشار إلى التيارات الساحبة بمصطلحات أخرى غير دقيقة مثل "التيارات الساحبة" و"التيارات السفلية". نشجع على استخدام المصطلح الصحيح فقط، وهو "التيارات الساحبة". قد يؤدي استخدام مصطلحات أخرى إلى إرباك الناس والتأثير سلبًا على جهود التوعية العامة. [ 2 ]

انظر أيضاً

  • التيار الساحلي – الرواسب التي ينقلها التيار الساحلي. صفحات تعرض وصفًا موجزًا ​​لأهداف إعادة التوجيه. 

مراجع

ملحوظات

  1. ↑ سفيندسن، آي إيه (1984). "تدفق الكتلة والتيارات السفلية في منطقة الأمواج المتكسرة". مجلة الهندسة الساحلية . 8 (4): 347-365 . doi : 10.1016/0378-3839(84)90030-9 .
  2. 1 2 دليل النجاة من التيارات الساحبة الصادر عن جمعية الإنقاذ الأمريكية ، جمعية الإنقاذ الأمريكية ، مؤرشف من الأصل بتاريخ 2014-01-02 ، تم استرجاعه بتاريخ 2014-01-02
  3. ↑ ماكماهان، جيه إتش؛ ثورنتون، إي بي؛ رينيرز، إيه جيه إتش إم (2006). "مراجعة التيارات الساحبة". مجلة الهندسة الساحلية . 53 (2): 191-208 . doi : 10.1016/j.coastaleng.2005.10.009 . hdl : 10945/45734 . S2CID 14128900 . 
  4. ↑ "خصائص التيارات الساحبة" . كلية علوم الأرض والمحيطات والبيئة، جامعة ديلاوير . مؤرشف من الأصل في 26 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه في 16 يناير 2009 .
  5. ↑ لينتز، إس جيه؛ فيوينجز، إم؛ هاود، بي؛ فريدريكس، جيه؛ هاثاواي، كيه (2008)، "ملاحظات ونموذج للتيارات السفلية فوق الجرف القاري الداخلي"، مجلة علم المحيطات الفيزيائي ، 38 (11): 2341-2357 ، رمز Bibcode : 2008JPO....38.2341L ، doi : 10.1175/2008JPO3986.1 ، hdl : 1912/4067
  6. 1 2 3 غارسيز فاريا، أ.ف.؛ ثورنتون، إ.ب.؛ ليبمان، ت.س.؛ ستانتون، ت.ب. (2000)، "التيار السفلي فوق شاطئ رملي"، مجلة البحوث الجيوفيزيائية ، 105 (C7): 16999-17010 ، رمز Bibcode : 2000JGR...10516999F ، doi : 10.1029/2000JC900084
  7. 1 2 3 هاينز، جيه دبليو؛ سالينجر الابن، إيه إتش (1994)، "البنية الرأسية للتيارات العرضية المتوسطة عبر منطقة الأمواج المتكسرة" ، مجلة البحوث الجيوفيزيائية ، 99 (C7): 14223-14242 ، Bibcode : 1994JGR ....9914223H ، doi : 10.1029/94JC00427
  8. 1 2 3 رينيرز، أ. ج. هـ. م.؛ ثورنتون، إ. ب.؛ ستانتون، ت. ب.؛ رولفينك، ج. أ. (2004)، "بنية التدفق الرأسي خلال إعصار ساندي داك: الملاحظات والنمذجة"، هندسة السواحل ، 51 (3): 237-260 ، doi : 10.1016/j.coastaleng.2004.02.001
  9. ↑ لونغيت-هيغينز، م.س. (1983)، "تكوين الأمواج، والترشيح، والتيارات السفلية في منطقة الأمواج المتكسرة"، وقائع الجمعية الملكية في لندن أ ، 390 (1799): 283-291 ، رمز Bibcode : 1983RSPSA.390..283L ، doi : 10.1098/rspa.1983.0132 ، S2CID 109502295 
  10. ^ Levi-Civita، T. (1924)، Questioni di meccanica classica e relativista ، بولونيا: N. Zanichelli، OCLC 441220095 ، أرشفة من النسخة الأصلية بتاريخ 2015-06-15 
  11. ↑ لونغيت-هيغينز، م.س. (1975)، "الخصائص التكاملية لموجات الجاذبية الدورية ذات السعة المحدودة"، وقائع الجمعية الملكية في لندن أ ، 342 (1629): 157-174 ، رمز Bibcode : 1975RSPSA.342..157L ، doi : 10.1098/rspa.1975.0018 ، S2CID 123723040 
  12. ↑ باتجيس، جيه إيه ؛ ستيف، إم جيه إف (1985)، "معايرة والتحقق من نموذج تبديد للأمواج المتكسرة العشوائية" ، مجلة البحوث الجيوفيزيائية ، 90 (C5): 9159-9167 ، رمز Bibcode : 1985JGR....90.9159B ، doi : 10.1029/JC090iC05p09159

آخر

  • بوهر هانسن، ج.؛ سفيندسن، آي. أ. (1984)، "دراسة نظرية وتجريبية للتيارات السفلية"، في إيدج، ب. ل. (محرر)، وقائع المؤتمر الدولي التاسع عشر للهندسة الساحلية ، هيوستن: الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين، ص 2246-2262 ، مؤرشف من الأصل في 4 مارس 2016 ، تم استرجاعه في 27 يوليو 2015 
  • أوكاياسو، أ.؛ شيباياما، ت.؛ ميمورا، ن. (1986)، "حقل السرعة تحت الأمواج الغاطسة"، في إيدج، ب. ل. (محرر)، وقائع المؤتمر الدولي العشرين للهندسة الساحلية ، المجلد  1، تايبيه: الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين، الصفحات 660-674