جریان پاشنه

جریان پاشنه در اقیانوس نگاری فیزیکی، جریان دائمی ناشی از امواج پیشرونده به سوی ساحل و با جهت رو به دریا است. این جریان برای حفظ تعادل جرم و جبران جریان جرمی متوسط رو به ساحل ناشی از موج ایجاد می شود. معمولاً سرعت جریان پاشنه در ناحیهٔ شکست، به دلیل عمق کم آب و ارتفاع زیاد موج ( ناشی از کم ژرفایی ) قابل توجه است. [ ۱]
در زبان عامیانه ممکن است جریان پاشنه با جریان شکافنده اشتباه گرفته شود. جریان پاشنه همواره در زیر موج ایجاد می شود، در حالی که جریان شکافنده دارای عرض کم و سرعت زیاد است و در نقاط خاصی از ساحل شکل می گیرد.
جریان پاشنه دائمی و رو به دریاست و در نزدیکی ساحل شکل می گیرد. به لحاظ فیزیکی، انتقال جرم ناشی از موج میان تاج و قعر موج، رو به ساحل است. این انتقال جرم در بالای قعر موج انجام می شود. برای جبران جرم منتقل شده به سوی ساحل، یک جریان مرتبهٔ دوم ( متناسب با مجذور ارتفاع موج ) به سوی دریا در زیر قعر موج ایجاد می شود.
توزیع سرعت جریان پاشنه در پژوهش های ساحلی دارای اهمیت است، زیرا نقش مهمی در انتقال رسوب رو به ساحل و رو به دریا دارد. معمولاً بیرون ناحیهٔ شکست، انتقال رسوب رو به ساحل و نزدیک بستر ( ناشی از انتقال موج نامتقارن ) وجود دارد. در ناحیهٔ شکست، جریان پاشنهٔ قوی انتقال رسوب رو به دریا را ایجاد می کند. چنین جریانی می تواند منجر به ایجاد سد ساحلی در نزدیکی خط شکست شود. [ ۲] [ ۳]
رابطهٔ دقیق شار جرمی موج تناوبی غیرخطی روی لایهٔ سیال غیرلزج توسط لوی چیویتا در ۱۹۲۴ میلادی ارائه شد. [ ۴] در چارچوب مرجع برگرفته از نخستین تعریف استوکس از سرعت موج، شار جرمی موج M w وابسته به چگالی انرژی جنبشی E k آن ( انتگرال گیری شده در عمق و متوسط گیری شده در یک طول موج ) و سرعت فاز c است:
M w = 2 E k c
به طور مشابه لانگت - هیگینز در ۱۹۷۵ میلادی نشان داد که موج های پیشروندهٔ عمود بر ساحل، سرعت پاشنهٔ متوسط گیری شده در عمق و زمان با اندازهٔ زیر را ایجاد می کنند:[ ۵]
u ¯ = − 2 E k ρ c h
در امواج دامنه کوتاه، انرژی جنبشی E k و پتانسیل E p متوسط تقریباً با یکدیگر برابر هستند:
E w = E k + E p ≈ 2 E k ≈ 2 E p
که E w چگالی انرژی کل موج انتگرال گیری شده در عمق و متوسط گیری شده در فضای افقی است. از آن جایی که محاسبهٔ انرژی پتانسیل ساده تر است، انرژی موج تقریباً برابر E w ≈ 1 8 ρ g H 2 است؛ بنابراین