Wprowadzenie do oceanografii

Większość fal omówionych w poprzednim rozdziale odnosiła się do fal głębinowych na otwartym oceanie. Ale co się dzieje, gdy fale te zbliżają się do brzegu i napotykają płytką wodę? Pamiętajmy, że w głębokiej wodzie prędkość fali zależy od długości jej fali, natomiast w płytkiej wodzie prędkość fali zależy od głębokości (rozdział 10.1). Gdy fale zbliżają się do brzegu, „dotkną dna” na głębokości równej połowie długości ich fali; innymi słowy, gdy głębokość wody zrówna się z głębokością podstawy fali (Rysunek 10.3.1). W tym momencie na ich zachowanie zaczyna wpływać dno.

Gdy fala dotyka dna, tarcie powoduje jej spowolnienie. Ponieważ jedna fala zwalnia, ta za nią dogania ją, zmniejszając w ten sposób długość fali. Jednak fala wciąż zawiera tę samą ilość energii, więc podczas gdy długość fali maleje, wysokość fali rośnie. W końcu wysokość fali przekracza 1/7 długości fali, a fala staje się niestabilna i tworzy falochron. Często łamiące się fale zaczynają wyginać się do przodu. Dzieje się tak dlatego, że dolna część fali zaczyna zwalniać przed górną częścią fali, ponieważ jest to pierwsza część, która napotyka dno morskie. Tak więc czoło fali „wyprzedza” resztę fali, ale nie ma pod sobą wody, która mogłaby ją podtrzymywać (Rysunek 10.3.1).

Istnieją trzy główne typy załamań: rozlewające się, pogrążające się i falujące. Są one związane ze stromością dna i tym jak szybko fala zwolni i jej energia zostanie rozproszona.

• Łamacze rozlewające tworzą się na łagodnie nachylonych lub bardziej płaskich plażach, gdzie energia fali jest rozpraszana stopniowo. Fala powoli zwiększa swoją wysokość, a następnie powoli zapada się na siebie (Rysunek 10.3.2). Dla surferów fale te zapewniają dłuższą jazdę, ale są mniej ekscytujące.

• Falochrony nurkujące tworzą się na bardziej stromo nachylonych brzegach, gdzie następuje nagłe spowolnienie fali i fala wznosi się bardzo szybko. Czoło fali wyprzedza resztę fali, zawija się do przodu i załamuje się z nagłą utratą energii (rysunek 10.3.3). Są to fale „rurociągowe”, których poszukują surferzy.

• Załamania fal tworzą się na najbardziej stromych brzegach. Energia fali jest kompresowana bardzo gwałtownie tuż przy linii brzegowej, a fala rozbija się bezpośrednio na plaży (Rysunek 10.3.4). Fale te są zbyt krótkie (i potencjalnie bolesne), aby mogli się nimi cieszyć surferzy.

Załamanie fal

Zawierucha może być generowana w dowolnym miejscu oceanu i dlatego może dotrzeć na plażę niemal z każdego kierunku. Ale jeśli kiedykolwiek stałeś na brzegu, prawdopodobnie zauważyłeś, że fale zazwyczaj zbliżają się do brzegu nieco równolegle do wybrzeża. Jest to spowodowane refrakcją fal. Jeśli czoło fali zbliża się do brzegu pod kątem, koniec czoła fali najbliżej brzegu dotknie dna przed resztą fali. Spowoduje to, że płytsza część fali zwolni jako pierwsza, podczas gdy reszta fali, która nadal znajduje się w głębszej wodzie, będzie kontynuowała z normalną prędkością. Ponieważ coraz większa część czoła fali napotyka płytszą wodę i zwalnia, czoło fali załamuje się i fale mają tendencję do ustawiania się prawie równolegle do linii brzegowej (są załamywane w kierunku regionu o mniejszej prędkości). Jak zobaczymy w sekcji 13.2, fakt, że fale nie docierają idealnie równolegle do plaży powoduje powstanie prądów podłużnych i transportu podłużnego, które biegną równolegle do brzegu.

Refrakcja może również wyjaśnić dlaczego fale mają tendencję do bycia większymi w punktach i na cyplach, a mniejszymi w zatokach. Front falowy zbliżający się do brzegu dotknie dna w punkcie, zanim dotknie dna w zatoce. Ponownie, płytsza część frontu falowego zwolni i spowoduje, że reszta frontu falowego załamie się w kierunku wolniejszego obszaru (punktu). Teraz cała początkowa energia fali skupia się w stosunkowo niewielkim obszarze poza punktem, tworząc duże fale o wysokiej energii (Rysunek 10.3.6). W zatoce refrakcja spowodowała, że czoła fal odchyliły się od siebie, rozpraszając energię fal, co doprowadziło do uspokojenia wody i powstania mniejszych fal. To sprawia, że duże fale „point break” są idealne do surfingu, podczas gdy woda w zatoce jest spokojniejsza, czyli tam, gdzie ludzie wodują łodzie. Ta różnica w energii fal wyjaśnia również, dlaczego na punktach występuje erozja netto, podczas gdy piasek i osady odkładają się w zatokach (patrz sekcja 13.3).

.