Пляжные выступы - Beach cusps

Эта статья включает в себя список общих Рекомендации, но он остается в основном непроверенным, потому что ему не хватает соответствующих встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшать эта статья введение более точные цитаты. (Сентябрь 2008 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения)

Пляжный выступ

Пляжные выступы представляют собой образования береговой линии, состоящие из различных осадок в виде дуги. Рога сделаны из более грубого материала, а заливка содержит более мелкий осадок.

Их можно найти по всему миру, и они наиболее заметны на береговой линии с более крупными отложениями, такими как камешек пляжи. Однако они могут возникать с отложениями любого размера. Они почти всегда имеют регулярную структуру с выступами равного размера и с одинаковым интервалом, появляющимися на участках береговой линии. Эти бугры чаще всего составляют несколько метров в длину. Однако они могут достигать 60 м (200 футов) в поперечнике. Хотя происхождение пляжных куспидов еще предстоит доказать, после создания куспидов они становятся самоподдерживающимся образованием. Это связано с тем, что, когда набегающая волна ударяется о рог выступа пляжа, она разделяется и разбивается в двух направлениях. Удар волны по выступам замедляет ее скорость, в результате чего более крупный осадок выпадает из суспензии и оседает на выступах. Затем волны текут по заливу (собирая более мелкий осадок) и сталкиваются друг с другом посередине. После этого столкновения эти волны пытаются вернуться в море, где их встречают набегающие волны. Поэтому, как только образуется выступ, более крупный осадок постоянно откладывается на роге, а более мелкий осадок вымывается из заливов.^[1] Этот процесс заставляет рога и заливы, по крайней мере, сохранять свой размер, если не увеличиваться.

Формирование

Существует ряд теорий относительно того, почему образуются куспиды на пляже, но в настоящее время есть только два объяснения, которые действительно заслуживают доверия.

Теория стоячих волн

Теория стоячих волн

Теория стоячей кромочной волны основана на взаимодействии вблизи береговой линии между волнами, которые приближаются к берегу, и волнами, которые расположены перпендикулярно береговой линии, называемыми «краевыми волнами». Регулярный приход набегающих волн в прибрежные воды вызывает развитие волн, перпендикулярных направлению набегающих волн; их называют «краевыми волнами». Эти краевые волны застревают у береговой линии, и когда две из них сходятся с противоположных сторон, образуется стоячая краевая волна. Модели движения этих волн фиксированы, поэтому их можно определить как две области интереса, узловую и антинодальную точки.

Антинодальная точка - это то место, где происходит все движение, когда вода поднимается и опускается, создавая серию пиков и впадин. Между этими антинодальными точками находятся узловые точки где нет вертикального движения. Набегающая волна имеет почти одинаковую высоту, но когда она сталкивается со стоячей краевой волной, это меняется. Если она сталкивается с пиком, высота волны увеличивается, а если она сталкивается с впадиной, то ее высота уменьшается. На соседней диаграмме две волны нейтрализуют друг друга, создавая плоскую поверхность. Однако это сильно упрощенная версия событий. Входящая волна имеет тот же период волны, что и краевая волна, поэтому приходящая волна меняется с пика на минимум за тот же период, что и стоячая волна, чтобы измениться, поэтому они сохраняют ту же картину. Они известны как синхронные волны и встречаются очень редко.

Наиболее распространенными стоячими краевыми волнами являются субгармоника и они могут иметь период волны вдвое больше, чем у приходящей волны. Это создает гораздо более сложную систему волн, поскольку к тому времени, когда приходящая волна завершает один цикл от пика до впадины, стоячие краевые волны уже сделали два. Итак, то, что начиналось как пик стоячей кромочной волны в впадине приходящей волны, изменится на впадину до того, как изменится приходящая волна, поэтому то, что изначально получало повышение по высоте, теперь испытывает спад. По сути, это означает, что на набегающей волне есть регулярно расположенные серии пиков и впадин по длине, которые вызваны ее взаимодействием со стоячими краевыми волнами, и именно они вызвали развитие выступов пляжа.

В областях, где высота волны была увеличена, волна теперь имеет большую мощность и поэтому может больше размываться, а в областях, где высота волны была уменьшена, волна теперь имеет меньшую мощность и поэтому не будет разрушаться так сильно. Это то, что формирует бугорки, так как области с высокой эрозией становятся заливом бугорка, а области с низкой эрозией становятся рогами.

Проблема с теорией стоячей кромочной волны состоит в том, что она учитывала бы только начальное образование каспа, а не их дальнейший рост впоследствии, потому что по мере увеличения размера каспа амплитуда краевой волны уменьшается до точки, в которой она больше не является фактор.

Самоорганизация

Первоначально эта теория была отклонена из-за сложностей, но с использованием более продвинутых компьютерное моделирование, она была развита до такой степени, что теперь представляет собой разумную альтернативу теории стоячих волн. Теория состоит из двух основных моментов, которые пытаются объяснить формирование регулярно расположенных бугров пляжа.

Во-первых, положительная обратная связь между морфологией пляжа и течением воды создает рельефные узоры. На плоском пляже участки поверхности будут иметь несколько более низкий рельеф, чем их окрестности. Области с более низким рельефом притягивают и ускоряют частицы воды, а это означает, что они обладают большей энергией, и область подвергается дальнейшей эрозии. Благодаря положительной обратной связи область становится все более и более размытой, и это создает заливку. Развитие этих областей с более низким рельефом приводит к понижению среднего уровня пляжа, и поэтому области, которые изначально находились на этом уровне, теперь ниже среднего и, как таковые, теперь являются районами с более высоким рельефом. Участки с более высоким рельефом замедляют движение воды, и на них оседает осадок, что увеличивает их воздействие. Это создает рога.

Равномерный интервал выступов вызван сообщением градиентов поверхности вдоль пляжа за счет сглаживания поверхности пляжа, когда пляж пытается перестроиться, чтобы уменьшить вариации в плоскости.

Второй важный момент, касающийся регулярного расстояния между выступами, заключается в том, что отрицательная обратная связь уменьшает чистую эрозию и отложение внутри хорошо сформированного выступа. Когда волна ударяется о пляж, она сначала соприкасается с выступами, которые замедляют движение воды. Это приводит к потере энергии и отложению некоторых более тяжелых отложений, которые он несет. Однако потеря этого осадка дает воде дополнительную энергию, и она использует ее для удаления осадка из заливки при обратной промывке.

Проблема с этой теорией заключается в том, что этот метод формирования выступов потребует времени, и если бы вы наблюдали за их формированием, вы бы увидели ряд случайных выступов, образующихся вдоль пляжа, которые затем медленно распространяются вдоль берега, выравниваясь по размеру. с маленькими бугорками, соединяющимися вместе, и большими бугорками, разделенными надвое. Но в полевых условиях бугорки почти мгновенно образуют регулярный узор, и все они появляются одновременно.

Полевые исследования

Пляжные куспсы в Вестерли, Род-Айленд

В последние годы ведутся серьезные споры о том, связано ли образование выступов на пляже с наличием стоячих краевых волн (теория стоячих краевых волн), результатом самоорганизующейся обратной связи между изменением топографии и наклонным движением (теория самоорганизации) или можно отнести к ряду других менее популярных механизмов.

В Национальный центр научных исследований в Франция, собрал большой объем данных лабораторных экспериментов и полевых исследований, опубликованных за последние 50 лет, чтобы проверить предсказания двух основных гипотез формирования остаточных выступов. Эти анализы с использованием большего количества данных, чем предыдущие попытки, подтверждают, что существует возможная связь между развитием выступов и как краевыми волнами, так и обратной связью с наклонными осадками, и что невозможно обеспечить убедительную поддержку одной теории над другой с помощью простых измерений. которые были сделаны ранее.^[2]

Лаборатория военно-морских исследований, корпоративная исследовательская лаборатория для ВМС США и Корпус морской пехоты провел почти девять лет видео изображения из Утка, Северная Каролина для определения времени формирования бугров (с точностью до половины день ) и расстояния, разделяющие последовательные рожки куспидов (с точностью до полуметра). Дополнительные данные, предоставленные прибрежными приборами и исследовательскими машинами, использовались для документирования условий окружающей среды во время разработки куспида.

Эти обширные наблюдения убедительно демонстрируют, что каспы в этом месте развиваются после бурь во время перехода от условий волн высокой энергии к условиям низкой энергии, когда угол волны приближается к нормальному падению. Своеобразное предложение гистерезис в пределах временного ряда расстояния между выступами, что может указывать на необходимость переформулирования существующих теорий образования выступов.^[3]

Смотрите также

• Остроконечный выступ

Рекомендации

внешняя ссылка

• Озеро Кутеней: пляжные выступы
• Смитсоновский институт / NASA ADS Homepage: Исследование модели самоорганизации для формирования и развития бугров пляжа