: Unda de vânt și Unda de gravitație

Marele valuri observate pe o plajă pot rezulta din sisteme meteorologice îndepărtate pe o anumită distanță a oceanului neîntrerupt. Cinci factori influențează formarea valurilor de vânt care se vor transforma mai departe în valuri oceanice:

• Viteza sau puterea vântului în raport cu viteza valurilor – vântul trebuie să se deplaseze mai repede decât creasta valului (în direcția în care se deplasează creasta valului) pentru un transfer net de energie din aer în apă; vânturile mai puternice și prelungite creează valuri mai mari
• Distanța neîntreruptă de apă liberă peste care suflă vântul fără o schimbare semnificativă a direcției (numită fetch)
• Lățimea suprafeței apei în fetch
• Durata vântului – timpul în care vântul a suflat peste fetch
• Adâncimea apei

Toți acești factori lucrează împreună pentru a determina dimensiunea valurilor de vânt:

• Înălțimea valului (de la creastă la creastă)
• Lungimea valului (de la creastă la creastă)
• Perioada valului (intervalul de timp dintre sosirea unor creste consecutive într-un punct staționar)
• Direcția de propagare a valului

O mare complet dezvoltată are dimensiunea maximă a valurilor teoretic posibilă pentru un vânt de o anumită forță și un anumit fetch. Expunerea în continuare la acel vânt specific ar duce la o pierdere de energie egală cu aportul de energie care dă o stare de echilibru, din cauza disipării energiei din cauza vâscozității și a spargerii vârfurilor valurilor sub formă de „whitecaps”. Într-o anumită zonă, valurile au, de obicei, înălțimi diferite. Pentru rapoartele meteorologice și pentru analiza științifică a statisticilor privind valurile de vânt, înălțimea caracteristică a acestora pe un interval de timp este de obicei exprimată ca înălțime semnificativă a valurilor. Această cifră reprezintă o înălțime medie a celei mai înalte treimi din valuri într-o anumită perioadă de timp (de obicei aleasă undeva între 20 de minute și 12 ore), sau într-un anumit val sau sistem de furtună. Înălțimea semnificativă a valurilor este, de asemenea, valoarea pe care un „observator calificat” (de exemplu, un membru al echipajului unei nave) ar estima-o din observarea vizuală a stării mării. Având în vedere variabilitatea înălțimii valurilor, este probabil ca cele mai mari valuri individuale să fie ceva mai mici decât dublul înălțimii semnificative a valului.

Surse de generare a valurilor de vântEdit

Undele de vânt sunt generate de vânt. Alte tipuri de perturbații, cum ar fi evenimentele seismice, pot provoca, de asemenea, valuri gravitaționale, dar acestea nu sunt valuri de vânt și, în general, nu generează valuri de mare. Generarea valurilor de vânt este inițiată de perturbările câmpului de vânt transversal de la suprafața apei.

Cu toate acestea, dacă se stabilește o suprafață plană a apei (scara Beaufort 0) și fluxuri abrupte de vânt transversal la suprafața apei, atunci generarea de valuri de vânt de suprafață poate fi explicată prin două mecanisme, care sunt inițiate de fluctuațiile normale de presiune ale vânturilor turbulente și de fluxurile paralele de forfecare a vântului.

Generarea valurilor de suprafață de către vânturiEdit

De la „wind fluctuations”: Formarea valurilor de vânt este inițiată de o distribuție aleatorie a presiunii normale care acționează asupra apei din partea vântului. Prin acest mecanism, propus de O.M. Phillips în 1957, suprafața apei este inițial în repaus, iar generarea valului esteinițiată de fluxurile turbulente ale vântului și apoi de fluctuațiile vântului, presiunea normală care acționează asupra suprafeței apei. Datorită acestei fluctuații de presiune apar tensiuni normale și tangențiale care generează comportamentul valurilor la suprafața apei.

Ipotezele acestui mecanism sunt următoarele:

1. Apa este inițial în repaus;
2. Apa este invizibilă;
3. Apa este irațională;
4. Presiunea normală la suprafața apei din partea vântului turbulent este distribuită aleatoriu; și
5. Se neglijează corelațiile dintre mișcările aerului și ale apei.

Ipotezele acestui mecanism sunt:

În general, aceste mecanisme de formare a valurilor apar împreună la suprafața oceanului, dând naștere la valuri de vânt care, în cele din urmă, se transformă în valuri complet dezvoltate. Dacă se presupune o suprafață a mării foarte plană (numărul Beaufort, 0), iar un flux brusc de vânt suflă constant peste ea, procesul fizic de generare a valurilor ar fi următorul:

1. Curgerile turbulente de vânt formează fluctuații aleatorii de presiune la suprafața mării. Valuri mici, cu lungimi de undă de ordinul a câtorva centimetri, sunt generate de fluctuațiile de presiune (mecanismul Phillips).
2. Vântul transversal continuă să acționeze asupra suprafeței mării inițial fluctuate. Apoi, valurile devin mai mari și, pe măsură ce fac acest lucru, diferențele de presiune cresc, iar instabilitatea de forfecare rezultată accelerează exponențial creșterea valurilor (mecanismul Miles).
3. Interacțiunea dintre valurile de la suprafață generează valuri mai lungi (Hasselmann et al., 1973) și această interacțiune transferă energie de la valurile mai scurte generate de mecanismul Miles la cele care au frecvențe ușor mai mici decât la magnitudinile maxime ale valurilor. În cele din urmă, viteza valurilor devine mai mare decât cea a vântului transversal (Pierson & Moskowitz).

• (Notă: Cele mai multe dintre vitezele valurilor calculate pornind de la lungimea de undă împărțită la perioadă sunt proporționale cu rădăcina pătrată a lungimii. Astfel, cu excepția celei mai scurte lungimi de undă, valurile urmează teoria apelor adânci descrisă în secțiunea următoare. Valul de 8,5 m lungime trebuie să se afle fie în ape puțin adânci, fie între adâncime și adâncime.)

.