Rüzgâr dalgaları

Kuzey Pasifik olarak görülen fırtına dalgaları NOAA M/V *Noble Star*, Kış 1989.

Rüzgâr dalgaları. Suyun yüzüne sürtünürcesine esen yellerin doğurduğu dalgalar. (, Dalga) Bu türlü dalgaların boyu yüksekliği, bunlarla ilgili olarak biçimi rüzgâr etkisi ile yüzü kımıltıya uğrayan denizin biçimine, derinliğine bağlı olarak çeşitlilik gösterir. Rüzgârın estiği bölgenin dışında yayılan salınımlı serbest dalgalar da vardır. (Soluğan). Kıyıya doğru derinliği gittikçe azalan yerlerde ise, dalgalar çatlarcasına köpüklenerek ileri doğru atılır. (Çatlama). Denizde dalga belirdikten sonra rüzgâr’ın esiş yeğinliği (şiddeti) arttıkça, dalganın yüksekliği artar, boyu büyür. Ancak, bu artış sonsuz değildir: Bir dalganın sırtı, öteki dalgaların sırtlarından geçen yatay düzlemin hizasını geçince, o sırtın su bölümcükleri, yel tarafından yakalanır, ileri doğru toz gibi savrulur. Buna dalga serpintisi, dalga savruntusu denir, Bundan başka, rüzgâr itmesinin etkisi ile dalganın doruğu ileri doğru eğilerek devrilir. Bu devrilme sırasında içeride hava kalır. Bu havanın kurtulmasıyla ilgili olarak köpüklenmeler olur. Denizin köpüklü oluşu fırtınalı zamanlara uyar.

Dalgalar bir materyalde belirlenmiş bir hızda gittiklerinden, dalga frekansını arttırdığımızda, dalga boyu azalır. Matematiksel olarak, dalga hızı = frekans x dalga boyu, yani sabit dalga hızı için, frekans ve dalga boyu ters orantılıdır. Dalgaların en ilginç özelliklerinden birisi, iki dalganın birbirinin içinden geçerken etkilerinin birleşmesidir. Bu olaya girişim denir.

Dalga boyu: Lamda sembolüyle ifade edilir. İki dalga tepesi veya dalga çukuru arasındaki mesafedir. Periyot: dalganın bir dalga boyu kadar yol alması için geçen süreye denir. Frekans: dalganın 1 sn. de aldığı yola denir.^[1]

Rüzgâr dalgalarının oluşumu

NOAA gemi *Delaware II* kötü hava içinde Georges Bank.

Rüzgâr hamlelerle deniz üzerine bir basınç uygulamaktadır. Bu basınç, su yüzeyinin konumunu değiştirerek dalgaları meydana getirir. Eğer su yüzeyine uygulanan basınç çok küçük ise su yüzeyinin konumunda da küçük bir değişiklik olacaktır.:^[2]

Kapiler dalgalar

Bu dalgalar birkaç cm. boyunda ve birkaç mm. yüksekliğindedir. Bu dalgaların meydana gelebilmesi için rüzgâr hızı V = 0.25-1.00 m/s olmalıdır. Rüzgâr hızı artarak kapiler dalgaların dalga boyu L=1.75 cm. ve hızı S = 0.25 m/s ye ulaştıklarında yerçekiminin etkisi görülmeye başlar ve “ağırlık dalgaları” oluşur. Kapiler dalgaların ağırlık dalgasına dönüşmesinin nedeni, dalgaların rüzgârdan enerji alması ve rüzgârın doğrudan itmesine maruz kalarak büyüklüğünün değişmesidir. Rüzgâr yalnızca dalga yamaçlarına etki ederek değil, aynı zamanda sürtünme yoluyla da dalgaların gelişmesine neden olmaktadır. Bu işlem rüzgâr hızının dalgaların hızından daha büyük olması ile başlamaktadır.

Rüzgârın dalga üzerine etkisi, dalgaların bölgelerine göre farklı olmaktadır. Dalga tepesinde su partiküllerinin hızı rüzgârla aynı yönde oldukları için, rüzgârın etkisi ile hızları artar. Dalga çukurunda ise su partiküllerinin hızı rüzgârla ters istikamette olduğundan, hızları azalmaktadır. Eğer dalgaların hızı, rüzgârın hızından daha fazla ise, rüzgârın dalga üzerindeki etkisi her bölgede hemen hemen aynı olmaktadır. Sonuç olarak, rüzgârın etkisi ile dalgalar limit yüksekliğe ulaşıncaya kadar gelişirler, limit yüksekliğe eriştikten sonra da yükseklikleri değişmeksizin dalga boyları büyümeye devam eder.

Dalga Oluşumunu Kontrol Eden Faktörler

Rüzgâr Hızı

• Rüzgârın açık su kütlesi üzerinden estiği mesafe (fetch: rüzgâr etki mesafesi)

• Rüzgâr etki mesafesi altındaki alanın genişliği

• Belirli bir alan üzerinde rüzgârın esme süresi

• Su kolunu derinliği

Rüzgâr Dalgalarının Üç Farklı Tipi Zamanla Gelişir

• Kılcal dalgalar ya da dalgalanmalar

• Denizler

• kabarma

Dalgaların Kırılması (Dökülmesi)

Eğimi düzgün olan bir sahilde dalga yüksekliği yaklaşık olarak H= 0.75d olduğunda dökülme meydana gelir. Bu oran dalga tepesinin şekline bağlı olarak 0.90 ile 0.65 arasında değişir.

Dalgaların dökülmesi üç farklı şekilde oluşur

a- Dalarak dökülme

b- Taşarak, kayarak dökülme

c- Şişerek dökülme

Dalarak dökülme genellikle sahile doğru kuvvetli rüzgârların esmesi durumunda görülür.

Taşarak dökülme dikliği nispeten az olan düzenli dalgaların sabit eğimli sahillere ulaşması ile gözlenir.

Şişerek dökülme ise genellikle dik eğimli sahillerde görülmektedir.

Eğer dalgaların dökülmesi sahil boyunca kesintisiz olarak uzuyor ise böyle dökülmeye “surf” denilmektedir Dalgaların dökülmesi özellikle açık limanlardaki deniz araçları ve kıyılardaki yapılar için büyük önem taşır. Çünkü dökülmelerin uyguladığı basınç küçümsenecek ölçüde değildir.

Notlar

^ Lorenz, R. D. and A. G. Hayes, The Growth of Wind-Waves in Titan's Hydrocarbon Seas, Icarus, 219, 468–475, 2012
^ Young, I. R. (1999). Wind generated ocean waves. Elsevier. ISBN 0-08-043317-0. p. 83.
^ Munk, Walter H. (1950), "Origin and generation of waves", Proceedings 1st International Conference on Coastal Engineering, Long Beach, California: ASCE, ss. 1-4

Kaynakça

Bilimsel

Stokes, G.G. (1847). "On the theory of oscillatory waves". Transactions of the Cambridge Philosophical Society. Cilt 8. ss. 441-455.
Reprinted in: G.G. Stokes (1880). Mathematical and Physical Papers, Volume I. Cambridge University Press. ss. 197-229.
Phillips, O.M. (1977). The dynamics of the upper ocean (2.2 isbn=0-521-29801-6 bas.). Cambridge University Press. KB1 bakım: Dikey çizgi eksik (link)
Holthuijsen, Leo H. (2007). Waves in oceanic and coastal waters. Cambridge University Press. ISBN 0-521-86028-8.
Janssen, Peter (2004). The interaction of ocean waves and wind. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-46540-3.

Diğer

Rousmaniere, John (1989). The Annapolis Book of Seamanship (2nd revised bas.). Simon & Schuster. ISBN 0-671-67447-1.
Carr, Michael (Oct 1998). "Understanding Waves". Sail. ss. 38-45.