Inleiding tot de Oceanografie

De meeste golven die in het vorige hoofdstuk werden besproken, hadden betrekking op golven in diep water in de open oceaan. Maar wat gebeurt er als deze golven naar de kust bewegen en ondiep water tegenkomen? Bedenk dat in diep water de snelheid van een golf afhangt van de golflengte, maar dat in ondiep water de snelheid van de golf afhangt van de diepte (paragraaf 10.1). Wanneer golven de kust naderen zullen zij “de bodem raken” op een diepte gelijk aan de helft van hun golflengte; met andere woorden, wanneer de waterdiepte gelijk is aan de diepte van de golfbasis (figuur 10.3.1). Op dit punt begint hun gedrag door de bodem te worden beïnvloed.

Wanneer de golf de bodem raakt, zorgt wrijving ervoor dat de golf langzamer wordt. Als een golf vertraagt, haalt de golf erachter hem in, waardoor de golflengte afneemt. De golf bevat echter nog steeds dezelfde hoeveelheid energie, dus terwijl de golflengte afneemt, neemt de golfhoogte toe. Uiteindelijk wordt de golfhoogte meer dan 1/7 van de golflengte, en wordt de golf onstabiel en vormt een golfbreker. Vaak gaan golfbrekers naar voren krullen als ze breken. Dit komt doordat de onderkant van de golf eerder begint af te remmen dan de bovenkant van de golf, omdat dit het eerste deel is dat de zeebodem tegenkomt. De top van de golf loopt dus “voor” op de rest van de golf, maar heeft geen water onder zich om hem te ondersteunen (figuur 10.3.1).

Er zijn drie hoofdtypen brekers: morsend, duikend, en golvend. Deze houden verband met de steilheid van de bodem en de snelheid waarmee de golf afremt en de energie wordt afgevoerd.

• Morsende golven ontstaan op zacht glooiende of vlakkere stranden, waar de energie van de golf geleidelijk wordt afgevoerd. De golf neemt langzaam in hoogte toe en zakt dan langzaam op zichzelf in (figuur 10.3.2). Voor surfers bieden deze golven een langere rit, maar ze zijn minder opwindend.

• Plunging breakers ontstaan op steiler hellende kusten, waar er een plotselinge vertraging van de golf optreedt en de golf zeer snel hoger wordt. De top ontsnapt aan de rest van de golf, krult naar voren en breekt met een plotseling verlies van energie (figuur 10.3.3). Dit zijn de “pijplijn”-golven waar surfers naar op zoek zijn.

• Golvende brekers vormen zich op de steilste kustlijnen. De golfenergie wordt vlak bij de kustlijn zeer plotseling samengeperst, en de golf breekt recht op het strand (figuur 10.3.4). Deze golven geven een te korte (en mogelijk pijnlijke) rit voor surfers om van te genieten.

Golfbreking

Golfslag kan overal in de oceaan ontstaan en kan dus vanuit bijna elke richting op een strand aankomen. Maar als u ooit aan de kust hebt gestaan, hebt u waarschijnlijk gemerkt dat de golven de kust meestal enigszins evenwijdig aan de kust benaderen. Dit komt door de breking van de golven. Als een golffront de kust onder een hoek nadert, zal het uiteinde van het golffront dat zich het dichtst bij de kust bevindt, de bodem eerder raken dan de rest van de golf. Hierdoor zal dat ondiepere deel van de golf het eerst afremmen, terwijl de rest van de golf, die zich nog in dieper water bevindt, met zijn normale snelheid door zal gaan. Naarmate meer en meer van het golffront ondieper water ontmoet en vertraagt, breekt het golffront af en hebben de golven de neiging zich bijna evenwijdig aan de kustlijn te richten (zij worden naar het gebied met de langzamere snelheid afgebogen). Zoals we in paragraaf 13.2 zullen zien, veroorzaakt het feit dat de golven niet perfect evenwijdig aan het strand aankomen longshore stromingen en longshore transport die evenwijdig aan de kust lopen.

Refractie kan ook verklaren waarom golven de neiging hebben groter te zijn voor punten en landtongen, en kleiner in baaien. Een golffront dat de kust nadert zal de bodem van de punt eerder raken dan de bodem in een baai. Nogmaals, het ondiepere deel van het golffront zal vertragen, en ervoor zorgen dat de rest van het golffront naar het langzamere gebied (de punt) afbuigt. Nu is alle initiële golfenergie geconcentreerd in een relatief klein gebied bij de punt, waardoor grote, krachtige golven ontstaan (afbeelding 10.3.6). In de baai heeft de breking ervoor gezorgd dat de golffronten van elkaar wegbreken, waardoor de golfenergie wordt verspreid en er rustiger water en kleinere golven ontstaan. Dit maakt de grote golven van een “point break” ideaal om te surfen, terwijl het water rustiger is in een baai, waar mensen een boot te water laten. Dit verschil in golfenergie verklaart ook waarom er netto erosie is op punten, terwijl zand en sedimenten worden afgezet in baaien (zie paragraaf 13.3).