تبديد موجات الرياح
 | تحتوي هذه المقالة على العديد من المشكلات. يُرجى المساعدة في تحسينها أو مناقشة هذه المشكلات على صفحة المناقشة . ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسائل )
|
تبديد موجات الرياح أو " تبديد الانتفاخ " هي عملية تفقد فيها الموجة الناتجة عن نظام الطقس طاقتها الميكانيكية المنقولة من الغلاف الجوي عبر الرياح. تتولد موجات الرياح، كما يوحي اسمها، عن طريق نقل الرياح للطاقة من الغلاف الجوي إلى سطح المحيط، تلعب موجات الجاذبية الشعرية دورًا أساسيًا في هذا التأثير، تُعرف "موجات الرياح" أو "الانتفاخ" أيضًا بموجات الجاذبية السطحية .
الفيزياء العامة والنظرية
يمكن تفسير عملية تبديد موجات الرياح من خلال تطبيق نظرية طيف الطاقة بطريقة مماثلة لتكوين موجات الرياح (بافتراض عام أن تبديد الطيف هو دالة لطيف الموجة). [1] ومع ذلك، على الرغم من أن بعض التحسينات المبتكرة الحديثة للملاحظات الميدانية (مثل Banner & Babanin et al. [2] [3] ) ساهمت في حل ألغاز سلوكيات كسر الأمواج، إلا أنه لسوء الحظ لم يكن هناك فهم واضح للنظريات الدقيقة لعملية تبديد موجات الرياح حتى الآن بسبب سلوكياتها غير الخطية. من خلال الملاحظات السابقة والحالية والنظريات المشتقة، يمكن تصنيف فيزياء تبديد موجات المحيط حسب مناطق مرورها على طول عمق المياه. في المياه العميقة، يحدث تبديد الموجات من خلال تصرفات الاحتكاك أو قوى السحب مثل الرياح ذات الاتجاه المعاكس أو القوى اللزجة الناتجة عن التدفقات المضطربة - عادة قوى غير خطية. في المياه الضحلة، تكون سلوكيات تبديد الأمواج في الغالب عبارة عن أنواع من كسر الأمواج الشاطئية (انظر أنواع كسر الأمواج). تم اقتراح بعض الأوصاف العامة البسيطة لتبديد الأمواج الناتجة عن الرياح (التي حددها لويجي كافاليري وآخرون [1] ) عندما نأخذ في الاعتبار أمواج سطح المحيط فقط مثل أمواج الرياح. من خلال البساطة، يتم تجاهل تفاعلات الأمواج مع البنية الرأسية للطبقات العليا من المحيط لصالح النظرية المبسطة في العديد من الآليات المقترحة. [1]
مصادر تبديد موجات الرياح
في الفهم العام، يمكن تصنيف فيزياء تبديد الموجة من خلال النظر في مصادر تبديدها، مثل 1) كسر الموجة 2) تفاعل الموجة والاضطراب 3) تعديل الموجة-الموجة على التوالي. [1] (تتبع الأوصاف الواردة أدناه لهذا الفصل أيضًا المرجع [1] )
1) التبديد عن طريق "كسر الموجة"
إن كسر أمواج الرياح في المناطق الساحلية هو المصدر الرئيسي لتبديد أمواج الرياح. تفقد أمواج الرياح طاقتها وتنتقل إلى الشاطئ أو تعود في بعض الأحيان إلى المحيط عندما تنكسر تلك الأمواج عند الشاطئ. (انظر المزيد من التوضيحات -> "كسر أمواج سطح المحيط")
2) التبديد عن طريق "تفاعل الموجة والاضطراب"
يمكن أن تؤثر تدفقات الرياح المضطربة والدوامات اللزجة داخل الأمواج على تبديد الأمواج. في الفهم المبكر جدًا، بالكاد يمكن للزوجة أن تؤثر على موجات الرياح، وبالتالي فإن تبديد الانتفاخات عن طريق اللزوجة لم يؤخذ في الاعتبار أيضًا. [4] [5] ومع ذلك، بدأت نماذج التنبؤ بالطقس الحديثة في النظر في "تفاعل الموجة والاضطراب" لنمذجة الموجة. [6] لا يزال من الممكن الجدال حول مدى مساهمة التبددات الناجمة عن الاضطرابات في تغيير ملفات تعريف الموجة بأكملها، ولكن أفكار تفاعل الموجة والاضطراب للطبقات اللزجة السطحية وطبقات حدود قاع الموجة مقبولة مؤخرًا.
3) التبديد عن طريق "التعديل الموجي الموجي"
يمكن أن تؤثر تفاعلات الموجة-الموجة على تبديد الموجة. في العصور المبكرة، اقترح فيليبس (1963)، [7] ولونجيت-هيجينز (1969) [8] أيضًا أفكارًا مفادها أن كسر الموجة القصيرة يمكن أن يأخذ الطاقة من الموجات الطويلة من خلال التعديل. وقد نوقشت هذه الأفكار (نتائج جديدة مفادها أن التبديدات عن طريق التفاعلات بين تعديلات الموجة يجب أن تكون أضعف بكثير من نظريات فيليبس) من خلال أعمال هاسلمان (1971)، [9] ولكن في الفهم الحديث، فإن تبديدات هذه الحالات تكون عادةً أقوى قليلاً من التبديد عن طريق "تفاعلات الموجة-الاضطراب" عندما يتم تنفيذ وظائف نقل التعديل المعقولة. [10] ترجع معظم حالات تبديد الانتفاخ إلى هذا النوع من التبديد. [1]
تكسر أمواج سطح المحيط
عندما تقترب أمواج الرياح من منطقة الساحل من المياه العميقة، تتغير ارتفاعات الأمواج وأطوالها. يصبح ارتفاع الموجة أعلى ويصبح طول الموجة أقصر مع تباطؤ سرعة الموجة عندما تقترب أمواج المحيط من الشاطئ. إذا كان عمق المياه ضحلًا بدرجة كافية، تصبح قمة الموجة أكثر انحدارًا ويصبح الحوض أوسع وأقل عمقًا؛ وأخيرًا، تنكسر أمواج المحيط عند الشاطئ. تختلف حركات كسر الأمواج وفقًا لانحدار الشواطئ والأمواج، ويمكن تصنيفها إلى ثلاثة أنواع أدناه. [11] [12]
• قاطع التسرب
مع انخفاض منحدر الشاطئ، تفقد الأمواج طاقتها ببطء عند اقترابها من الشاطئ. وتسكب الأمواج مياه البحر على مقدمة الأمواج عند انكسارها.
• قاطع الدائرة الغاطس
مع منحدر الشاطئ شديد الانحدار، تفقد الموجة طاقتها بسرعة. إذا كان منحدر الشاطئ شديد الانحدار بدرجة كافية، تتحرك قمة الموجة بشكل أسرع من الحوض. تتجعد القمة فوق مقدمة الموجة، وبعد القمة تغوص مياه البحر إلى الحوض. (الأمواج الغاطسة مفيدة لركوب الأمواج)
• قاطع التيار الكهربائي
في حالة انحدار الشاطئ الشديد (في حالة الانحدار الشديد، مثل حواجز البحر)، إذا كان انحدار الشاطئ مرتفعًا جدًا، لا يمكن للموجات الوصول إلى الانحدار الحرج للانكسار. تتسلق الأمواج على طول منحدر الشاطئ، وتطلق الطاقة إلى الخلف من الشاطئ. لا تظهر أبدًا انكسارات بيضاء، ولكن في حالة الانحدار الشديد، مثل حواجز البحر، تنكسر الأمواج برغوة بيضاء.
انظر أيضا
روابط خارجية
- كسر وتبدد أمواج سطح المحيط – ألكسندر ف. بابانين
مراجع
- ^ abcdef كافاليري، لويجي؛ مجموعة وايز (2006). "نمذجة الموجة - حالة الفن".
{{cite journal}}: تتطلب المجلة الاستشهاد بها|journal=( مساعدة ) - ^ Banner, ML; et al. (2000). "احتمالية كسر الموجات المهيمنة على سطح البحر". مجلة المحيطات الفيزيائية . 30 (12): 3145–3160. Bibcode :2000JPO....30.3145B. doi : 10.1175/1520-0485(2000)030<3145:bpfdwo>2.0.co;2 .
- ^ Banner, ML; et al. (2002). "احتمالات كسر الموجات السطحية المهيمنة على المياه ذات العمق الثابت المحدود". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 106 : 11659–11676. doi :10.1029/2000jc000215. hdl : 1885/8979 .
- ^ جيفري، هـ. (1925). "حول تكوين الأمواج بواسطة الرياح. الجزء الثاني". وقائع الجمعية الملكية . أ110 : 341-347.
- ^ Svedrup, HU; WHMunk (1947). "الرياح والبحر والموج: نظرية العلاقات للتنبؤ". تقرير مكتب المساحة المائية التابع للبحرية الأمريكية (601): 50.
- ^ تولمان، إتش إل؛ د.شاليكوف (1996). "مصطلحات المصدر في نموذج موجة الرياح من الجيل الثالث". مجلة المحيطات الفيزيائية . 26 (11): 2497-2518. رمز Bibcode :1996JPO....26.2497T. doi : 10.1175/1520-0485(1996)026<2497:stiatg>2.0.co;2 .
- ^ فيليبس، أو إم (1963). "حول إضعاف موجات الجاذبية الطويلة بواسطة موجات كسر قصيرة". مجلة ميكانيكا الموائع . 16 (3): 321-332. رمز Bibcode :1963JFM....16..321P. doi :10.1017/s0022112063000793. S2CID 120549323.
- ^ لونجويت-هيجينز (1969). "آلية غير خطية لتوليد أمواج البحر". وقائع الجمعية الملكية في لندن . A311 (1506): 371–389. Bibcode :1969RSPSA.311..371L. doi :10.1098/rspa.1969.0123. S2CID 121597076.
- ^ هاسلمان، ك. (1971). "حول انتقال الكتلة والزخم بين موجات الجاذبية القصيرة والحركات ذات النطاق الأكبر". مجلة ميكانيكا الموائع . 50 : 189-205. رمز Bibcode :1971JFM....50..189H. doi :10.1017/s0022112071002520. hdl : 21.11116/0000-0007-DD3A-0 . S2CID 9679995.
- ^ Ardhuin, F.; ADJenkins (2005). "حول تأثير الرياح والاضطرابات على تضخم المحيط". وقائع المؤتمر الدولي الخامس عشر للهندسة البحرية والمحيطية القطبية . III : 429–434.
- ^ ستيوارت، روبرت هـ (2008). مقدمة في علم المحيطات الفيزيائية .
- ^ الجامعة المفتوحة. دعوة إلى علم المحيطات، الطبعة الثالثة . دار جونز وبارتليت للنشر.
