Introduktion till oceanografi

De flesta av de vågor som diskuterades i föregående avsnitt gällde djuphavsvågor i det öppna havet. Men vad händer när dessa vågor rör sig mot kusten och möter grunt vatten? Kom ihåg att i djupt vatten beror en vågs hastighet på dess våglängd, men i grunt vatten beror våghastigheten på djupet (avsnitt 10.1). När vågorna närmar sig kusten kommer de att ”nudda botten” på ett djup som är lika stort som halva våglängden, med andra ord när vattendjupet är lika stort som vågbasens djup (figur 10.3.1). Vid denna punkt kommer deras beteende att börja påverkas av botten.

När vågen rör vid botten gör friktionen att vågen saktar ner. När en våg saktar ner, kommer den bakomliggande vågen ikapp den, vilket minskar våglängden. Vågen innehåller dock fortfarande samma mängd energi, så medan våglängden minskar ökar våghöjden. Till slut överstiger våghöjden 1/7 av våglängden och vågen blir instabil och bildar en vågbrytare. Ofta börjar vågbrytare kröka sig framåt när de bryts. Detta beror på att vågens botten börjar sakta ner innan vågens topp, eftersom det är den första delen som möter havsbotten. Så vågens topp kommer ”före” resten av vågen, men har inget vatten under sig som stöder den (figur 10.3.1).

Det finns tre huvudtyper av vågbrytare: spillande, störtande och svallande. Dessa är relaterade till hur brant botten är och hur snabbt vågen saktar ner och hur snabbt dess energi sprids.

• Spilling breakers bildas på svagt sluttande eller flackare stränder, där vågens energi sprids gradvis. Vågen ökar långsamt i höjd och kollapsar sedan långsamt på sig själv (figur 10.3.2). För surfare ger dessa vågor en längre resa, men de är mindre spännande.

• Plunging breakers bildas på brantare stränder, där det sker en plötslig avmattning av vågen och vågen blir högre mycket snabbt. Kammen går ut över resten av vågen, krullar sig framåt och bryter med en plötslig energiförlust (figur 10.3.3). Detta är de ”pipeline”-vågor som surfare söker sig till.

• Svällande vågbrytare bildas på de brantaste strandlinjerna. Vågenergin komprimeras mycket plötsligt precis vid strandlinjen, och vågen bryter rakt in på stranden (figur 10.3.4). Dessa vågor ger en alltför kort (och potentiellt smärtsam) resa för att surfare ska kunna njuta av dem.

Vågbrytning

Vågor kan genereras var som helst i havet och kan därför komma till en strand från nästan vilket håll som helst. Men om du någonsin har stått vid stranden har du förmodligen lagt märke till att vågorna vanligtvis närmar sig stranden något parallellt med kusten. Detta beror på vågbrytning. Om en vågfront närmar sig kusten i en vinkel kommer den del av vågfronten som ligger närmast kusten att nudda botten före resten av vågen. Detta gör att den grundare delen av vågen bromsar in först, medan resten av vågen som fortfarande befinner sig på djupare vatten fortsätter med sin normala hastighet. När en allt större del av vågfronten möter grundare vatten och saktar ner, bryts vågskriften och vågorna tenderar att rikta sig nästan parallellt med strandlinjen (de bryts mot det område där hastigheten är lägre). Som vi kommer att se i avsnitt 13.2 orsakar det faktum att vågorna inte anländer helt parallellt med stranden långsträckta strömmar och långsträckta transporter som löper parallellt med stranden.

Refraktion kan också förklara varför vågor tenderar att vara större utanför uddar och uddar, och mindre i vikar. En vågfront som närmar sig kusten kommer att beröra botten utanför spetsen innan den berör botten i en vik. Återigen kommer den grundare delen av vågfronten att sakta ner och få resten av vågfronten att brytas mot det långsammare området (punkten). Nu är all ursprunglig vågenergi koncentrerad till ett relativt litet område utanför punkten, vilket skapar stora vågor med hög energi (figur 10.3.6). I bukten har refraktionen fått vågfronterna att brytas bort från varandra, vilket sprider vågenergin och leder till lugnare vatten och mindre vågor. Detta gör de stora vågorna i en ”point break” idealiska för surfing, medan vattnet är lugnare i en vik, vilket är den plats där människor skulle sjösätta en båt. Denna skillnad i vågenergi förklarar också varför det sker nettoerosion på uddar, medan sand och sediment avsätts i vikar (se avsnitt 13.3).

.