Пляжные выступы - Beach cusps
Береговые выступы - это образования береговой линии, состоящие из отложений различной степени тяжести в виде дуги. Рога состоят 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 галька.пляжи. Однако они могут возникать с отложениями любого размера. Они почти всегда имеют регулярную структуру с выступами равного размера и промежутками, 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 бугров еще не доказано, после создания бугров 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 вдоль заливов (собирая более мелкий осадок) и сталкиваются друг с другом посередине. После этого столкновения эти волны пытаются вернуться в море, где их встречают набегающие волны. Следовательно, как только образуется выступ, более крупный осадок постоянно откладывается на роге, а более мелкий осадок размывается вдали от заливов. Этот процесс заставляет рога и заливы, по крайней мере, сохранять свой размер, если не увеличиваться.
Формирование
Существует ряд теорий относительно того, почему образуются бугры на пляже, но в настоящее время есть только два объяснения, которые действительно заслуживают доверия.
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, в которых не происходит 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, за который требуется стоячая волна, чтобы измениться, поэтому они сохраняют ту же картину. Они известны как синхронные волны и встречаются очень редко.
Наиболее распространенные стоячие краевые волны являются субгармоническими, и они могут иметь период волны вдвое больше, чем приходящая волна. Это создает гораздо более сложную систему волн, так как к тому времени, когда приходящая волна завершила один цикл от пика до впадины, стоячие кромочные волны 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 разрушаться, 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, где она больше не является фактор.
Самоорганизация
Первоначально эта теория была отвергнута из-за сложностей, связанных с ней, но с помощью более совершенного компьютерного моделирования она была развита до такой степени, что теперь представляет собой разумную альтернативу теории стоячих волн. Теория состоит из двух основных моментов, которые пытаются объяснить образование 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 первоначально 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.
Равномерное расположение выступов вызвано сообщением градиентов поверхности вдоль пляжа за счет сглаживания поверхности пляжа, когда пляж пытается перестроиться, чтобы уменьшить отклонения в плоскости.
Второй важный момент, связанный с регулярным расположением бугров, заключается в том, что отрицательная обратная связь уменьшит чистую эрозию и отложение внутри правильно сформированного бугорка. Когда волна ударяется о пляж, она сначала соприкасается с выступами, которые замедляют движение воды. Это приводит к потере энергии и осаждению 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 вы наблюдаете за их формированием, то вы увидите ряд случайных выступов, образующихся вдоль берега, 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
.jpg)
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.
Национальный центр научных исследований в Франции , собрали большое количество данных лабораторных экспериментов и полевых исследований, опубликованных за последние 50 лет , чтобы проверить предсказания двух основных бугорков формирования гипотез. 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.
Лаборатория военно-морских исследований, корпоративная исследовательская лаборатория ВМФ и Корпуса морской пехоты США , почти за девять лет сняла видеоизображения из Дака , Северная Каролина, чтобы определить время образования куспида (с точностью до полудня ) и расстояния, разделяющие последовательные куспиды. рога (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 с высокой энергией к условиям с низкой энергией, когда угол волны приближается к нормальному падению. Было обнаружено своеобразное предположение о гистерезисе во временном ряду расстояния между выступами и может указывать на необходимость переформулирования существующих теорий образования выступов.
Смотрите также
Ссылки
- ^ Истербрук, Дон Дж. Поверхностные процессы и формы рельефа. Второе издание. Прентис Холл. 1999. 447–448 с.
- ^ Веб-страница INIST-CNRS
- ^ Пляж Чаши Формирование и в Дак Расстояния, NC Дата архивации 11 марта 2007, в Wayback Machine