3. Wind Waves
wind waves เป็นคลื่นที่เกิดจากการกระทำของลม
โดยการถ่ายทอดพลังงานจากลมไปยัง ผิวหน้าน้ำ wind wave ในมหาสมุทรเปิดส่วนใหญ่จะมีความสูงน้อยกว่า
3 เมตร และมีความยาวคลื่นตั้งแต่ 60 -150 เมตร
wind waves จะเริ่มต้นจาก capillary wave ซึ่งจะมียอดคลื่นเป็นรูปโค้งและท้องคลื่น เป็นรูปตัว V capillary wave นี้จะเกิดจากแรงเสียดทานเนื่องมาจากลมที่กระทำกับผิวหน้าน้ำ โดยแรงตึงผิวบริเวณ ผิวหน้าน้ำ จะทำหน้าที่ต้านแรงลมเพื่อให้ผิวหน้าน้ำเรียบเหมือนเดิม และให้เกิดคลื่น เมื่อ capillary wave ทวีจำนวนมากขึ้นจะทำให้ผิวหน้าน้ำทะเลไม่เรียบ ซึ่งจะทำให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างลมและบริเวณผิวหน้าน้ำ มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น จึงทำให้มีการถ่ายทอดพลังงานเข้าสู่ผิวหน้าน้ำมากตามไปด้วย ทำให้คลื่น ที่เกิดขึ้นมีขนาด ใหญ่ขึ้น โดยจะมีความยาวคลื่นมากกว่า 1.74 เซนติเมตรจัดเป็น gravity wave ซึ่งจะมีลักษณะ เป็น sine curve (ภาพที่ 8.8) gravity wave ที่เกิดขึ้นใหม่ ๆ นี้โดยทั่วไปจะมีความยาวคลื่น มากกว่า ความสูง 15-35 เท่า และเมื่อมีพลังงานส่งผ่านมามากยิ่งขึ้น จะทำให้อัตราการเพิ่ม ความสูงเร็วกว่าการเพิ่มความยาวคลื่น ยอดคลื่นจะมีลักษณะแหลมขณะที่ ท้องคลื่นจะโค้ง
wind waves จะเริ่มต้นจาก capillary wave ซึ่งจะมียอดคลื่นเป็นรูปโค้งและท้องคลื่น เป็นรูปตัว V capillary wave นี้จะเกิดจากแรงเสียดทานเนื่องมาจากลมที่กระทำกับผิวหน้าน้ำ โดยแรงตึงผิวบริเวณ ผิวหน้าน้ำ จะทำหน้าที่ต้านแรงลมเพื่อให้ผิวหน้าน้ำเรียบเหมือนเดิม และให้เกิดคลื่น เมื่อ capillary wave ทวีจำนวนมากขึ้นจะทำให้ผิวหน้าน้ำทะเลไม่เรียบ ซึ่งจะทำให้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างลมและบริเวณผิวหน้าน้ำ มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น จึงทำให้มีการถ่ายทอดพลังงานเข้าสู่ผิวหน้าน้ำมากตามไปด้วย ทำให้คลื่น ที่เกิดขึ้นมีขนาด ใหญ่ขึ้น โดยจะมีความยาวคลื่นมากกว่า 1.74 เซนติเมตรจัดเป็น gravity wave ซึ่งจะมีลักษณะ เป็น sine curve (ภาพที่ 8.8) gravity wave ที่เกิดขึ้นใหม่ ๆ นี้โดยทั่วไปจะมีความยาวคลื่น มากกว่า ความสูง 15-35 เท่า และเมื่อมีพลังงานส่งผ่านมามากยิ่งขึ้น จะทำให้อัตราการเพิ่ม ความสูงเร็วกว่าการเพิ่มความยาวคลื่น ยอดคลื่นจะมีลักษณะแหลมขณะที่ ท้องคลื่นจะโค้ง
ภาพที่ 8.8 กระบวนการเกิด wind wave เมื่อพลังงานจากลมผ่านเข้าสู่ผิวหน้าน้ำในมหา
สมุทร โดยเริ่มจาก Capilary wave
และเมื่อมีการสะสมพลังงานงานมากขึ้นขนาดของคลื่นก็จะเปลี่ยนไปเป็น
gravity wave
ที่มา: Garrison (2007)
พลังงานจากลมจะทำให้ความสูง ความยาวคลื่น และความเร็วในการเคลื่อนตัวของคลื่นเพิ่มขึ้น เรื่อย ๆ จนเมื่อความเร็วในการเคลื่อนตัวของคลื่นเท่ากับความเร็วลม คลื่นจะมี ขนาดใหญ่ที่สุดบริเวณที่ ลมทำให้เกิด wind wave จะเรียกว่า sea ซึ่งคลื่นที่เริ่มเกิดขึ้นนี้จะมีขนาดเล็กและเคลื่อนที่ไปในทุกทิศทาง และมีคาบและความยาวคลื่นต่าง ๆ กันไป สำหรับปัจจัย ที่จะมีผลต่อการเพิ่มของพลังงานที่คลื่นจะได้รับ คือ (1) ความเร็วลม (wind speed) (2) ช่วงเวลา (duration) จะต้องนานพอสมควร และ (3) fetch ซึ่ง หมายถึงระยะทางที่ลมพัดจะต้องยาวพอ ภาพที่ 8.9 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างทิศทางลม (wind direction), fetch และ sea
ภาพที่ 8.9 บริเวณที่เกิด wind wave (sea) และ คลื่นที่เคลื่อนออกจาก sea (swell)
ที่มา: Garrison (2007)
ความสูงของคลื่นจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับพลังงานที่ผิวหน้าน้ำได้รับจากแรงลม
ความสูงของ คลื่นบริเวณ sea โดยเฉลี่ยจะน้อยกว่า
3 เมตรดังที่กล่าวไปแล้ว แต่บางครั้งอาจสูงถึง 10 เมตร และ คลื่นที่เกิดจากแรงลมที่มีความสูงมากที่สุดเท่าที่พบคือ 34
เมตรโดยบันทึกไว้ ในปี 1935 บริเวณมหาสมุทรแปซิฟิกตอนเหนือ
เมื่อยอดของคลื่นมีความสูงมากขึ้นโดยมีความชัน (steepness) ซึ่งหาได้จากสัดส่วน ระหว่าง ความสูงของคลื่นและความยาวคลื่นมากกว่า 1/7 จะเกิดการแตกของคลื่นในมหาสมุทร จะเรียกว่า whitecap การจำแนกระดับความเร็วของลมที่ก่อให้เกิดคลื่นที่มีความสูง ในระดับต่าง ๆ กันไปจะใช้ค่ามาตรฐานที่เรียกว่า Beauford Wind Scale ดังแสดงไว้ในตารางที่ 8.2
เมื่อยอดของคลื่นมีความสูงมากขึ้นโดยมีความชัน (steepness) ซึ่งหาได้จากสัดส่วน ระหว่าง ความสูงของคลื่นและความยาวคลื่นมากกว่า 1/7 จะเกิดการแตกของคลื่นในมหาสมุทร จะเรียกว่า whitecap การจำแนกระดับความเร็วของลมที่ก่อให้เกิดคลื่นที่มีความสูง ในระดับต่าง ๆ กันไปจะใช้ค่ามาตรฐานที่เรียกว่า Beauford Wind Scale ดังแสดงไว้ในตารางที่ 8.2
ตารางที่ 8.2 Beauford Wind Scale
ที่มา: Garrison (2007)
ตารางที่ 8.3 ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วลม
ระยะทาง (fetch) และช่วงเวลาที่จะก่อให้เกิด wind
wave
ที่มา: Garrison (2007)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น