Gelombang Laut dan Gelombang Internal

Gelombang membawa energi melintasi lautan tanpa transportasi air secara massal — mulai dari gelombang permukaan yang dihasilkan angin dan alun yang bergerak jauh hingga gelombang internal yang jauh lebih besar dan lebih lambat yang bergelombang di sepanjang antarmuka kepadatan jauh di dalam lautan yang terstratifikasi.

Definition

Gelombang laut adalah gangguan osilasi yang merambat di sepanjang permukaan laut (gelombang permukaan) atau di sepanjang antarmuka kepadatan di dalam interior yang terstratifikasi (gelombang internal), dipulihkan oleh gravitasi dan, untuk gelombang terbesar, dimodifikasi oleh rotasi Bumi.

Scope

Topik ini mencakup pembangkitan, dispersi, dan perambatan gelombang gravitasi permukaan (gelombang angin dan alun), pertumbuhan, pecah, dan pendangkalan; fisika gelombang gravitasi internal pada stratifikasi, termasuk pasang surut internal; dan peran gelombang-gelombang ini dalam mengangkut energi dan mendorong pencampuran.

Core questions

• Bagaimana gelombang angin tumbuh, menyebar menjadi alun, dan bergerak melintasi cekungan samudra?
• Apa hubungan dispersi yang menghubungkan periode, panjang gelombang, dan kecepatan gelombang di perairan dalam dan dangkal?
• Bagaimana gelombang internal muncul pada stratifikasi kepadatan, dan mengapa gelombang tersebut jauh lebih besar daripada gelombang permukaan?
• Bagaimana gelombang permukaan dan gelombang internal yang pecah mentransfer energi menjadi turbulensi dan pencampuran?

Key theories

Dispersi gelombang linier

Gelombang gravitasi permukaan amplitudo kecil mematuhi hubungan dispersi di mana gelombang yang lebih panjang bergerak lebih cepat, sehingga spektrum yang dihasilkan badai mengurutkan dirinya menjadi alun yang teratur saat merambat menjauh dari sumbernya.

Gelombang internal pada stratifikasi

Di lautan yang terstratifikasi secara stabil, daya apung bertindak sebagai gaya pemulih untuk gelombang gravitasi internal yang frekuensinya terletak di antara frekuensi inersia dan daya apung, memungkinkannya merambat secara vertikal dan horizontal melalui interior.

Mechanisms

Angin mentransfer energi dan momentum ke permukaan laut, membangun spektrum gelombang yang menyebar dengan gelombang yang lebih panjang mendahului gelombang yang lebih pendek untuk membentuk alun; saat gelombang memasuki perairan dangkal, gelombang tersebut mendangkal, menajam, dan pecah, melepaskan energi. Gelombang internal dihasilkan di mana pasang surut dan arus mengalir di atas topografi, merambat di sepanjang stratifikasi hingga pecah dan mendorong pencampuran interior.

Clinical relevance

Peramalan gelombang sangat penting untuk pelayaran, rekayasa lepas pantai, dan peringatan bahaya pesisir, sementara gelombang internal yang pecah menyediakan sebagian besar pencampuran yang mempertahankan stratifikasi dan sirkulasi balik laut dalam.

History

Teori matematika gelombang air dikembangkan oleh Airy dan Stokes pada abad kesembilan belas; karya pertengahan abad kedua puluh oleh Munk dan lainnya tentang peramalan gelombang dan penemuan perambatan alun melintasi seluruh samudra, bersama dengan teori gelombang spektral Hasselmann, membentuk ilmu gelombang modern.

Key figures

• George Gabriel Stokes
• Walter Munk
• Klaus Hasselmann

Seminal works

• talley2011
• kundu2015

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara laut dan alun?

Laut mengacu pada gelombang pendek dan berombak yang masih didorong oleh angin lokal, sedangkan alun adalah gelombang yang lebih halus dan berperiode lebih panjang yang telah mendahului badai pembangkitnya dan bergerak jauh melintasi samudra.

Mengapa gelombang internal seringkali jauh lebih besar daripada gelombang permukaan?

Gelombang internal merambat di sepanjang perbedaan kepadatan kecil antara lapisan air daripada kontras udara-air yang besar, sehingga gaya pemulih lebih lemah dan gelombang dapat mencapai puluhan meter tingginya sementara tetap tersembunyi di bawah permukaan.