Un „undertow” este un flux de compensare constant, orientat spre larg, care apare sub valurile din apropierea țărmului. Din punct de vedere fizic, în apropierea țărmului, fluxul de masă indus de valuri între creasta valurilor și valuri este direcționat spre țărm. Acest transport de masă este localizat în partea superioară a coloanei de apă, adică deasupra valurilor. Pentru a compensa cantitatea de apă transportată spre țărm, în partea inferioară a coloanei de apă are loc un curent mediu de ordinul doi (adică proporțional cu înălțimea valurilor la pătrat), orientat spre larg. Acest curent – undertow – afectează pretutindeni valurile din apropierea țărmului, spre deosebire de curenții de rigoare localizați în anumite poziții de-a lungul țărmului.
Termenul undertow este folosit în lucrările științifice de oceanografie costieră. Distribuția vitezelor de curgere în curentul subacvatic pe coloana de apă este importantă, deoarece influențează puternic transportul de sedimente pe uscat sau în larg. În afara zonei de surf există un transport de sedimente aproape de fundul apei, direcționat spre uscat, indus de deriva Stokes și de transportul de valuri skewed-asimetric. În zona de valuri, un curent subacvatic puternic generează un transport de sedimente aproape de fundul apei în larg. Aceste fluxuri antagoniste pot duce la formarea de bare de nisip acolo unde fluxurile converg în apropierea punctului de spargere a valurilor, sau în zona de spargere a valurilor.
Fluxul de masă spre mareEdit
O relație exactă pentru fluxul de masă al unui val periodic neliniar pe un strat de fluid invizibil a fost stabilită de Levi-Civita în 1924. Într-un cadru de referință în conformitate cu prima definiție a lui Stokes a celerității valurilor, fluxul de masă M w {\displaystyle M_{w}}.
al valului este legat de densitatea de energie cinetică a valului E k {\displaystyle E_{k}}.
(integrată pe adâncime și apoi calculată ca medie pe lungimea de undă) și viteza de fază c {\displaystyle c}
prin: M w = 2 E k c . {\displaystyle M_{w}={\frac {2E_{k}}{c}}.}
În mod similar, Longuet Higgins a arătat în 1975 că – pentru situația obișnuită a fluxului de masă zero spre țărm (i.e. a doua definiție a lui Stokes a celerității valurilor) – valurile periodice normal-incidente produc o viteză de submersie medie în adâncime și în timp:
u ¯ = – 2 E k ρ c h , {\displaystyle {\bar {u}}=-{\frac {2E_{k}}{\rho ch}},}
cu h {\displaystyle h}
adâncimea medie a apei și ρ {\displaystyle \rho }
densitatea fluidului. Direcția pozitivă de curgere a lui u ¯ {\displaystyle {\bar {u}}}.
este în direcția de propagare a undelor.
Pentru undele de amplitudine mică, există o equipartiție a energiei cinetice ( E k {\displaystyle E_{k}}
) și a energiei potențiale ( E p {\displaystyle E_{p}}
): E w = E k + E p ≈ 2 E k ≈ 2 E p , {\displaystyle E_{w}=E_{k}+E_{p}\aprox 2E_{k}\aprox 2E_{k}\aprox 2E_{p},}
cu E w {\displaystyle E_{w}}
densitatea totală de energie a valului, integrată pe adâncime și mediată pe spațiul orizontal. Deoarece, în general, energia potențială E p {\displaystyle E_{p}}
este mult mai ușor de măsurat decât energia cinetică, energia valurilor este aproximativ E w ≈ 1 8 ρ g H 2 {\displaystyle {E_{w}\approx {\tfrac {1}{8}}}\rho gH^{2}}}}.
(cu H {\displaystyle H}
înălțimea valului). Deci u ¯ ≈ – 1 8 g H 2 c h . {\displaystyle {\bar {u}}\approx -{\frac {1}{8}}}{\frac {gH^{2}}}{ch}}.}
Pentru valurile neregulate, înălțimea necesară a valului este înălțimea medie pătratică a valului H rms ≈ 8 σ , {\displaystyle H_{\text{rms}}\approx {\sqrt {8}}\;\sigma ,}
cu σ {\displaystyle \sigma }
deviația standard a înălțimii suprafeței libere.Energia potențială este E p = 1 2 ρ g σ 2 {\displaystyle E_{p}={\tfrac {1}{2}}}\rho g\sigma ^{2}}
și E w ≈ ρ g σ 2 . {\displaystyle E_{w}\approx \rho g\sigma ^{2}.}.
.