Ondas oceánicas y ondas internas
Las ondas transportan energía a través del océano sin un transporte masivo de agua, desde las ondas superficiales generadas por el viento y el oleaje de largo recorrido hasta las ondas internas mucho más grandes y lentas que ondulan a lo largo de las interfaces de densidad en las profundidades del océano estratificado.
Definition
Las ondas oceánicas son perturbaciones oscilatorias que se propagan a lo largo de la superficie del mar (ondas superficiales) o a lo largo de las interfaces de densidad dentro del interior estratificado (ondas internas), restauradas por la gravedad y, para las ondas más grandes, modificadas por la rotación de la Tierra.
Scope
Este tema abarca la generación, dispersión y propagación de las ondas de gravedad superficiales (ondas de viento y oleaje), su crecimiento, ruptura y somerización; la física de las ondas de gravedad internas en la estratificación, incluida la marea interna; y el papel de estas ondas en el transporte de energía y la impulsión de la mezcla.
Core questions
- ¿Cómo crecen las ondas de viento, se dispersan en oleaje y viajan a través de las cuencas oceánicas?
- ¿Cuál es la relación de dispersión que vincula el período, la longitud de onda y la velocidad de una onda en aguas profundas y poco profundas?
- ¿Cómo surgen las ondas internas en la estratificación de densidad y por qué son mucho más grandes que las ondas superficiales?
- ¿Cómo transfieren las ondas superficiales e internas rompientes energía a la turbulencia y la mezcla?
Key theories
- Dispersión lineal de ondas
- Las ondas de gravedad superficiales de pequeña amplitud obedecen a una relación de dispersión en la que las ondas más largas viajan más rápido, por lo que un espectro generado por una tormenta se ordena en un oleaje regular a medida que se propaga lejos de su fuente.
- Ondas internas en la estratificación
- En un océano establemente estratificado, la flotabilidad actúa como una fuerza restauradora para las ondas de gravedad internas cuyas frecuencias se encuentran entre las frecuencias inercial y de flotabilidad, lo que les permite propagarse vertical y horizontalmente a través del interior.
Mechanisms
El viento transfiere energía y momento a la superficie del mar, construyendo un espectro de ondas que se dispersan, con las ondas más largas superando a las más cortas para formar el oleaje; a medida que las ondas entran en aguas poco profundas, se somerizan, se empinan y rompen, liberando energía. Las ondas internas se generan donde las mareas y las corrientes fluyen sobre la topografía, propagándose a lo largo de la estratificación hasta que rompen e impulsan la mezcla interna.
Clinical relevance
La previsión de olas es fundamental para la navegación, la ingeniería offshore y la alerta de peligros costeros, mientras que las ondas internas rompientes proporcionan gran parte de la mezcla que mantiene la estratificación y la circulación de vuelco del océano profundo.
History
La teoría matemática de las ondas de agua fue desarrollada por Airy y Stokes en el siglo XIX; el trabajo de Munk y otros a mediados del siglo XX sobre la previsión de olas y el descubrimiento de la propagación del oleaje a través de océanos enteros, junto con la teoría de ondas espectrales de Hasselmann, establecieron la ciencia moderna de las ondas.
Key figures
- George Gabriel Stokes
- Walter Munk
- Klaus Hasselmann
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Seminal works
- talley2011
- kundu2015
Frequently asked questions
- ¿Cuál es la diferencia entre mar y oleaje?
- El mar se refiere a las ondas cortas y agitadas que aún son impulsadas por el viento local, mientras que el oleaje son las ondas más suaves y de período más largo que han superado su tormenta generadora y han viajado lejos a través del océano.
- ¿Por qué las ondas internas suelen ser mucho más grandes que las ondas superficiales?
- Las ondas internas se propagan a lo largo de la pequeña diferencia de densidad entre las capas de agua en lugar del gran contraste aire-agua, por lo que la fuerza restauradora es más débil y las ondas pueden alcanzar decenas de metros de altura mientras permanecen ocultas bajo la superficie.