En “understrøm” er en stabil, offshore-orienteret kompensationsstrøm, som opstår under bølgerne nær kysten. Fysisk set, nær kysten, er den bølgeinducerede masseflux mellem bølgespids og bølgetal på land rettet. Denne massetransport er lokaliseret i den øverste del af vandsøjlen, dvs. over bølgedalene. For at kompensere for den vandmængde, der transporteres mod kysten, finder der en andenordens (dvs. proportional med bølgehøjden i kvadrat), offshore-orienteret middelstrøm sted i den nederste del af vandsøjlen. Denne strømning – understrømmen – påvirker bølgerne nær kysten overalt i modsætning til ripstrømme, der er lokaliseret til bestemte positioner langs kysten.
Udtrykket understrøm anvendes i videnskabelige artikler om kystoceanografi. Fordelingen af strømningshastighederne i understrømmen over vandsøjlen er vigtig, da den har stor indflydelse på transporten af sediment til eller fra kysten. Uden for brændingszonen er der en nær-sengsrettet landrettet sedimenttransport induceret af Stokes-drift og skæv-asymmetrisk bølgetransport. I brændingszonen skaber stærk understrøm en sedimenttransport nær bunden til havs. Disse antagonistiske strømninger kan føre til dannelse af sandbarrer, hvor strømningerne konvergerer nær bølgebrydende punkt eller i bølgebrydende zone.
Masseflux mod havetRediger
En nøjagtig relation for massefluxen af en ikke-lineær periodisk bølge på et inviskidt fluidlag blev etableret af Levi-Civita i 1924. I en referenceramme i henhold til Stokes’ første definition af bølgeselaritet er masseflowet M w {\displaystyle M_{w}}
af bølgen er relateret til bølgens kinetiske energitæthed E k {\displaystyle E_{k}}
(integreret over dybden og derefter midlet over bølgelængden) og fasehastighed c {\displaystyle c}
gennem: M w = 2 E k c . {\displaystyle M_{w}={{\frac {2E_{k}}}{c}}.}
Sådan viste Longuet Higgins i 1975, at – for den almindelige situation med nul masseflux mod kysten (dvs. Stokes’ anden definition af bølgeselaritet) – normalt indfaldende periodiske bølger producerer en dybde- og tidsmiddelværdi af understrømshastigheden:
u ¯ = – 2 E k ρ c h , {\displaystyle {\bar {u}}}=-{\frac {2E_{k}}}{\rho ch}},}
med h {\displaystyle h}
den gennemsnitlige vanddybde og ρ {\displaystyle \rho }
væsketætheden. Den positive strømningsretning af u ¯ {\displaystyle {\bar {u}}}
er i bølgeudbredelsesretningen.
For bølger med lille amplitude er der equipartition af kinetisk ( E k {\displaystyle E_{k}}}
) og potentiel energi ( E p {\displaystyle E_{p}}}
): E w = E k + E p ≈ 2 E k ≈ 2 E p , {\displaystyle E_{w}=E_{k}+E_{p}\approx 2E_{k}\approx 2E_{p},}
med E w {\displaystyle E_{w}}
den samlede energitæthed af bølgen, integreret over dybden og gennemsnit over det horisontale rum. Da den potentielle energi E p {\displaystyle E_{p}}} i almindelighed er E p {\displaystyle E_{p}}
er meget lettere at måle end den kinetiske energi, er bølgeenergien omtrent E w ≈ 1 8 ρ g H 2 {\displaystyle {E_{w}\approx {\tfrac {\tfrac {1}{8}}}\rho gH^{2}}}}
(med H {\displaystyle H}
bølgehøjden). Så u ¯ ≈ – 1 8 g H 2 c h . {\displaystyle {\bar {\bar {u}}\approx -{\frac {1}{8}}}{\frac {gH^{2}}}{ch}}}.}
For uregelmæssige bølger er den nødvendige bølgehøjde den kvadratiske middelværdi af bølgehøjden H rms ≈ 8 σ , {\displaystyle H_{{\text{rms}}}\approx {\sqrt {8}}}\;\sigma ,}
med σ { {\displaystyle \sigma }
standardafvigelsen af den frie overflades højde.Den potentielle energi er E p = 1 2 ρ g σ 2 {\displaystyle E_{p}={\tfrac {1}{2}}}\rho g\sigma ^{2}}}
og E w ≈ ρ g σ 2 . {\displaystyle E_{w}\approx \rho g\sigma ^{2}.}
