OCEANOGRAFÍA FÍSICA

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Romper el derrame.

Disyuntor

Interruptor colapsante.

Interruptor de arranque.

Tipos de ondas de rotura: superficie libre y plumas de burbujas, como se ha rediseñado a partir de fotografías tomadas durante un experimento de canal de onda . ^[1]

En dinámica de fluidos , el número de Iribarren o el parámetro de Iribarren , también conocido como parámetro de similitud y rompeolas de surf , es un parámetro adimensional usado para modelar varios efectos de (romper) las ondas de gravedad de la superficie en playas y estructuras costeras . El parámetro lleva el nombre del ingeniero español Ramón Iribarren Cavanillas (1900–1967), ^[2] quien lo introdujo para describir la ocurrencia de rompeolas en playas con pendientes. ^[3]

Por ejemplo, el número de Iribarren se usa para describir los tipos de olas rompientes en las playas; o suban y bajan en playas, rompeolas y diques .

Definición [ editar ]

El número Iribarren - a menudo indicado como Ir o ξ - se define como: ^[5]

$${\ displaystyle \ xi = {\ frac {\ tan \ alpha} {\ sqrt {H / L_ {0}}}},}   con   $${\ displaystyle L_ {0} = {\ frac {g} {2 \ pi}} \, T ^ {2},}

donde ξ es el número Iribarren, α es el ángulo de la pendiente hacia el mar de una estructura, H es la altura de la ola , L ₀ es el de aguas profundas de longitud de onda , T es el periodo y g es la aceleración de la gravedad . Dependiendo de la aplicación, se utilizan diferentes definiciones de H y T , por ejemplo: para olas periódicas, la altura de la ola H ₀ en aguas profundas o la altura de la ola rompiente H _b en el borde de la zona de surf. O, para ondas aleatorias, la altura de onda significativa H _s en un lugar determinado.

Tipos de interruptores [ editar ]

Tipos de interruptores

Más información: ola rompiente

El tipo de onda de rotura (derrame, hundimiento, colapso o aumento) depende del número de Iribarren. Según Battjes (1974) , para las ondas periódicas que se propagan en una playa plana, dos opciones posibles para el número de Iribarren son:

$${\ displaystyle \ xi _ {0} = {\ frac {\ tan \ alpha} {\ sqrt {H_ {0} / L_ {0}}}}}   o   $${\ displaystyle \ xi _ {b} = {\ frac {\ tan \ alpha} {\ sqrt {H_ {b} / L_ {0}}}},}

donde H ₀ es la altura de la ola en alta mar en aguas profundas , y H _b es el valor de la altura de la ola en el punto de ruptura (donde las olas comienzan a romperse). Entonces, la dependencia de los tipos de interruptores en el número de Iribarren (ya sea ξ ₀ o ξ _b ) es aproximadamente: ^[4]

tipo de interruptor	ξ 0 - rango	ξ b –range
surgiendo o colapsando	ξ 0 > 3.3	ξ b > 2.0
muy bajo	0.5 < ξ 0 <3 .3="" font="">	0.4 < ξ b <2 .0="" font="">
derramando	ξ 0 <0 .5="" font="">	ξ b <0 .4="" br="">

ola de Kelvin es una ola en el océano o la atmósfera que equilibra la fuerza de Coriolis de la Tierra contra un límite topográfico , como una línea de costa, o una guía de ondas , como el ecuador. Una característica de una onda de Kelvin es que no es dispersiva , es decir, la velocidad de fase de las crestas de onda es igual a la velocidad de grupo de la energía de onda para todas las frecuencias. Esto significa que conserva su forma a medida que se mueve en dirección a lo largo de la costa a lo largo del tiempo.

Una onda de Kelvin ( dinámica de fluidos ) también es un modo de perturbación a gran escala de un vórtice en dinámica superfluida ; en términos de derivación meteorológica u oceanográfica, se puede suponer que la componente de velocidad meridional se desvanece (es decir, no hay flujo en la dirección norte-sur, lo que hace que las ecuaciones de impulso y continuidad sean mucho más simples). Esta ola lleva el nombre del descubridor, Lord Kelvin (1879).

Onda costera de Kelvin [ editar ]

En un océano estratificado de profundidad media H , las ondas libres se propagan a lo largo de los límites costeros (y, por lo tanto, quedan atrapadas cerca de la costa) en forma de ondas internas de Kelvin en una escala de aproximadamente 30 km. Estas ondas se denominan ondas costeras de Kelvin y tienen una velocidad de propagación de aproximadamente 2 m / s en el océano. Suponiendo que la velocidad a través de la orilla v es cero en la costa, v  = 0, se puede resolver una relación de frecuencia para la velocidad de fase de las ondas Kelvin costeras, que se encuentran entre la clase de ondas llamadas ondas de borde , ondas de borde , atrapadas Ondas, o ondas superficiales (similares a las ondas Lamb ). ^[3] El ( linealizado )Entonces las ecuaciones primitivas se convierten en las siguientes:

• La ecuación de continuidad (teniendo en cuenta los efectos de la convergencia horizontal y la divergencia):

$${\ displaystyle {\ frac {\ parcial u} {\ parcial x}} + {\ frac {\ parcial v} {\ parcial y}} = {\ frac {-1} {H}} {\ frac {\ parcial \ eta} {\ partial t}}}

• La ecuación de u- momento (componente de viento zonal):

$${\ displaystyle {\ frac {\ parcial u} {\ parcial t}} = - g {\ frac {\ parcial \ eta} {\ parcial x}} + fv}

• La ecuación V- Momentum (componente viento meridional):

$${\ displaystyle {\ frac {\ partial v} {\ partial t}} = - g {\ frac {\ partial \ eta} {\ partial y}} - fu.}

Si se supone que el coeficiente f de Coriolis es constante a lo largo de las condiciones de los límites correctos y la velocidad del viento zonal se establece en cero, las ecuaciones primitivas se convierten en las siguientes:

• la ecuación de continuidad:

$${\ displaystyle {\ frac {\ partial v} {\ partial y}} = {\ frac {-1} {H}} {\ frac {\ partial \ eta} {\ partial t}}}

• la ecuación de u -momento:

$${\ displaystyle g {\ frac {\ partial \ eta} {\ partial x}} = fv}

• la ecuación v -momento:

$${\ displaystyle {\ frac {\ partial v} {\ partial t}} = - g {\ frac {\ partial \ eta} {\ partial y}}}.

La solución a estas ecuaciones produce la siguiente velocidad de fase: c ²  =  gH , que es la misma velocidad que para las ondas de gravedad en aguas poco profundas sin el efecto de la rotación de la Tierra. ^[4] Es importante tener en cuenta que para un observador que viaja con la onda, el límite costero (amplitud máxima) es siempre hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur (es decir, estas ondas se mueven en fase ecuatorial - negativa). velocidad - en un límite occidental y polo - velocidad de fase positiva - en un límite este; las olas se mueven ciclónicamente alrededor de una cuenca oceánica). ^[3]

Ecuatorial Kelvin onda [ editar ]

Una onda de Kelvin ecuatorial, capturada a través de anomalías en la altura de la superficie del mar.

La zona ecuatorial actúa esencialmente como una guía de onda, lo que provoca que las perturbaciones queden atrapadas cerca del ecuador, y la onda de Kelvin ecuatorial ilustra este hecho porque el ecuador actúa de manera análoga a un límite topográfico para los hemisferios norte y sur, lo que hace que esta onda sea muy Similar a la ola de Kelvin atrapada en la costa. ^[3] Las ecuaciones primitivas son idénticas a las utilizadas para desarrollar la solución de velocidad de fase de onda de Kelvin costera (ecuaciones de momento U, momento V y continuidad) y el movimiento es unidireccional y paralelo al ecuador. ^[3] Debido a que estas ondas son ecuatoriales, el parámetro Coriolis se desvanece a 0 grados; Por lo tanto, es necesario utilizar el plano beta ecuatorial.aproximación que establece:

$${\ displaystyle f = \ beta y,}

donde β es la variación del parámetro de Coriolis con la latitud. Esta suposición del plano beta ecuatorial requiere un equilibrio geostrófico entre la velocidad hacia el este y el gradiente de presión norte-sur. La velocidad de fase es idéntica a la de las ondas Kelvin costeras, lo que indica que las ondas Kelvin ecuatoriales se propagan hacia el este sin dispersión (como si la Tierra fuera un planeta sin rotación). ^[3] Para el primer modo baroclínico en el océano, una velocidad de fase típica sería de aproximadamente 2,8 m / s, lo que provocaría que una onda de Kelvin ecuatorial demorara 2 meses en cruzar el Océano Pacífico entre Nueva Guinea y América del Sur; Para los modos oceánicos y atmosféricos más altos, las velocidades de fase son comparables a las velocidades de flujo de fluidos. ^[3]

Cuando el movimiento en el Ecuador está hacia el este, cualquier desviación hacia el norte se regresa hacia el Ecuador porque la fuerza de Coriolis actúa a la derecha de la dirección del movimiento en el hemisferio norte, y cualquier desviación hacia el sur se regresa hacia el ecuador porque la fuerza de Coriolis actúa a la izquierda de la dirección del movimiento en el hemisferio sur. Tenga en cuenta que para el movimiento hacia el oeste, la fuerza de Coriolis no restablecería una desviación hacia el norte o hacia el sur de vuelta hacia el ecuador; por lo tanto, las ondas de Kelvin ecuatoriales solo son posibles para el movimiento hacia el este (como se señaló anteriormente). Las ondas de Kelvin ecuatoriales, tanto atmosféricas como oceánicas, desempeñan un papel importante en la dinámica de la Oscilación Nino-Sur., transmitiendo cambios en las condiciones en el Pacífico Occidental al Pacífico Oriental.

Se han realizado estudios que conectan las ondas de Kelvin ecuatoriales con las ondas de Kelvin costeras. Moore (1968) encontró que cuando una onda de Kelvin ecuatorial golpea un "límite oriental", parte de la energía se refleja en forma de ondas planetarias y de gravedad; y el resto de la energía se transporta hacia los polos a lo largo del límite oriental como las olas costeras de Kelvin. Este proceso indica que se puede perder algo de energía de la región ecuatorial y transportarse a la región hacia el polo. ^[3]

Las ondas de Kelvin ecuatoriales a menudo se asocian con anomalías en la tensión del viento en la superficie. Por ejemplo, las anomalías positivas (hacia el este) en la tensión del viento en el Pacífico central provocan anomalías positivas en la profundidad isotérmica de 20 ° C que se propagan hacia el este como ondas de Kelvin ecuatoriales.