Idziemy do omówienia falowania. Najpierw do rodzajów fal. Podziałów jest dużo. Ze względu na rodzaj ruchu falowego wyróżnia się powierzchniowe i wewnętrzne. Fale wewnętrzne powstają na kontakcie zawiesiny i wody np.

Ze względu na przemieszczenie cząsteczek wody wyróżniamy fale postępujące i fale stojące, piłka przy falach postępujących przemieszczają się wraz z falą. ???

Na granicy rozdziału wody i powierzchni są fale powierzchniowe i postępujące i nimi będziemy się zajmować. Teraz jakie te parametry fala ma. Długość fali to odległość miedzy dwoma grzbietami lub dolinami. Wysokość to różnica między najwyższym i najniższym punktem, a amplituda to połowa wysokości. Głębokość jest od linii swobodnej powierzchni wody do powierzchni dna.

Okres fali to czas przejścia przez obrany punkt odniesienie dwóch punktów powierzchni fali w tej samej fazie. Stromość fali to stosunek wysokości fali do jej długości. Stosunek długości do okresu to tak zwana prędkość propagacji fali.

Dalej klasyfikacja postępujących fal powierzchniowych

ze względu na okres fal

• fale pÅ‚ywowe dobowe i półdobowe czyli T = 12,5 lub 25 h – zwiÄ…zane z ukÅ‚adem lunisolarnym

• fale grawitacyjne o okresach od 300 do 0,1 s. Nazwa pochodzi stÄ…d że okreÅ›la siÅ‚Ä™ która sprowadza stan falowy do równowagi. Patrzymy jaka siÅ‚a dąży do tego by zaburzonÄ… powierzchniÄ™ nie w stanie równowagi doprowadzić do stanu równowagi. To wÅ‚aÅ›nie siÅ‚a grawitacji jest. Wyróżniamy tu fale tsunami.

  • fale tsunami o okresach powyżej 30 s ( L do tys. km)

  • fale martwe (rozkoÅ‚ysu ) T + 9 do 30 s (L: - setki m) to sÄ… fale, które generowane sÄ… w jakimÅ› miejscu i wychodzÄ… z miejsca generowania. PrzesuwajÄ… siÄ™ siÅ‚Ä… rozpÄ™du i docierajÄ… do brzegu, gdzie nie ma już czynnika sprawczego i wygasajÄ… stopniowo

  • fale wiatrowe T = 0,1 do 9 s

• fale kapilarne T < 0,1 s

tutaj siłą dążącą do równowagi są siły napięcia kapilarnego.

Rysunek – mamy najpierw w fale pływowe, tsunami, sejsze, generowane wiatrem, okres nam się zmienia.

Podstawa falowania

Drugim kryterium jest stosunek głębokości do długości fali (d/ L)

• gÅ‚Ä™bokowodne d > ½ L

• poÅ›rednie d = (1/2 do 1/20 ) L

• pÅ‚ytkowodne d < 1/20 L

d = ½ L – podstawa falowania

Poniżej podstawy falowania dno nie oddziałuje na ruch falowy i odwrotnie

Jeżeli spojrzymy na propagację fali to te fale głębokowodne mają sinusoidalny przebieg. Ruch falowy może wynikać z tego, że jeżeli spojrzymy na rozkład linii prądu wiatrowego, to mamy duże ciśnienie na stokach falowych a z drugiej strony małe ciśnienie i idzie do góry – i to powoduje że fala może propagować przesuwać się.

Przy sinusoidalnym profilu fali, każda cząsteczka wykonuje nam ruch po orbicie kołowej tak naprawdę. Każda pojedyncza cząsteczka wykonuje ruch kołowy. W zasadzie można powiedzieć że ta cząsteczka na wodach głębokich wykonuje tylko ruch po orbicie kołowej.

Na głębokich wodach orbity są okrągłe i zmniejszane wraz z głębokością. Przy powierzchni średnica orbity kołowej jest równa wysokości fali. Promień jest równy amplitudzie. Maleje wykładniczo wraz głębokością. Na głębokości d = ½ L średnica orbity jest równa 1/40 średnicy orbity powierzchniowej. Można powiedzieć że traci znaczeniu.

Gdy fala zbliża się do brzegu, orbity dolne zaczynają oddziaływać na dno. Orbity stają się wtedy elipsami, a przy dnie następuje nawet otwarcie elips i ruch odbywa się na przemian do lądu i od lądu. Mówimy że jest to ruch oscylacyjny falowy. Fale pośrednie 1/20 L do 1/2 L. Ekscentryczność constans.

Ekscentryczność (mimośród): e = ea/a

Na płytkich wodach poniżej 1/20 L zaczyna zmieniać się ekscentryczność, elipsa wydłuża się. Zmienia się także profil fali na coraz bardziej strome fale. To nosi nazwę transformacji fal.

Strefy transformacji fali

Czyli najpierw wkraczamy na ½ L to strefa wzrostu fal. To jest profil fali samotnej. Maleje długość fali i maleje jej prędkość, rośnie A. Fale stromieje (H/L rośnie). Następuje otwarcie orbit przy dnie i mamy oscylacyjny transport osadu przy dnie. To jest strefa wzrostu fali.

Strefa załamania fali po przekroczeniu d = 1/20 L. Znaczny wzrost stromości fali, silne działanie siły bezwładności > łamanie fali. Występuje tu górny reżim przepływu. Nie powstają formy dna, jest płaska powierzchnia.

Jak następuje transport materiału w tej strefie? Spoglądając na ścieżki poruszania się poszczególnych cząsteczek. Część ziaren porusza się w zawiesinie. Grube ziarna przesuwają się po spiralnym torze prostopadle do brzegu. Są jeszcze ziarna idące w gorę w czasie stromienia fali.

Dalsza faza to strefa przyboju. Prędkość tutaj zależna jest tylko od głębokości. Czasami strefa przyboju może nie występować. Jeżeli przybrzeże jest strome, to fale załamują się tam od razu. Strefa przyboju to strefa, gdzie woda transportowana jest do brzegu, ale nieraz istnieje kilka stref łamania fali, po których następuje odtworzenie fali. Strefa przyboju jest zatem jedna.

Strefa zmywu – to po czym chodzimy, górny reżim przepływu , materiał wyrzucany jest na brzeg, materiał jest miecony po tej warstwie . Zmyw zstepujący częściowo wsiąka w podłoże. Ilość wody odprowadzana do zbiornika jest mniejsza i ma mniejszą siłę transportową. Bardzo często materiał jest deponowany w najniższej części strefy zmywu. Zmyw odprowadzający ma jeszcze mniejszą energię. Dlatego w górnej części deponowany jest zawsze najgrubszy materiał. Dlatego możemy to zobaczyć w osadzie. Ponieważ częściowo wsiąka, to nie ma siły zabrać tej materii z powrotem (2)

Transport wzdłuż brzegu zależy od tego czy dopływ jest równoległy czy skośny. Jeżeli grzbiet fali jest równoległy do brzegu to wyrzuca materiał i bierze z powrotem po tej samej linii. Jeżeli fale nabiegają pod kierunkiem zmyw wstępujący i zstępujący jest różny (3).

Ilość stref wzrostu i załamania zależy od ukształtowania dna w podłożu.

Wyróżniamy różne strefy w profilu plaży i przybrzeża. Ważny jest średni wysoki poziom morza i średni niski poziom morza. oraz normalna podstawa falowania (czyli nie sztormowego). To oczywiście jest wartość uśredniona.

Powyżej średniego wysokiego poziomu morza mamy plażę wewnętrzną (backshore). Ma ona burzowe wały plażowe znaczące zasięgi silnych sztormów. Na zapleczu możemy mieć klif albo wydmy.

Pomiędzy niskim i wysokim poziomem morza mamy plażę zewnętrzną (foreshore). To może mieć wał plażowy oraz efemeryczną lagunę tworzoną w warunkach sztormowych.

Poniżej średniego niskim poziomem morza, a normalną podstawą falowania mamy przybrzeże (shoreface). To jest typowe dla morza rewowego, np. Bałtyku. Wał plażowy to tak naprawdę starsza rewa, która została doklejona do plaży. Te rewy są silnie niszczone i przemodelowywane w okresach sztormowych.

To co poniżej NPF, to jest różnie nazywane w różnych podziałach. niektórzy uważają że jest to szelf natomiast w bardzo wielu podziałach mamy tak zwane odbrzeże (offshore). Ono się rozciąga od normalnej podstawy falowania do sztormowej podstawy falowania, która jest średnią podstawą falowania w warunkach sztormowych. Ten obszar nazywany jest odbrzeżem offshore, a dopiero potem mamy szelf. Jest dosyć duży bałagan w tych pojęciach i często nie wiadomo co kto ma na myśli pisząc offshore.

Transformacja fali jest dlatego, że mamy stopniowe wypłycenie zbiornika. W związku z tym jeżeli fala dociera do pierwszej rewy, to oddziałuje ona na falę i następuje załamanie fali nad rewą. May niewielką strefę przyboju zamieniającą się następnie w kolejną strefę wzrostu fali. Możemy mieć kilka stref transformacji fali powtarzających się Istniej oczywiście wybrzeża gdzie przybrzeże jest gładkie, mówimy wtedy o profilu bezrewowym. Na takich profilach bardzo często w najpłytszej części mamy wał brzegowy nazywany Bern albo sandy bar. Po angielsku wybrzeże rewowe to berned coast.

Musimy pamiętać, że mamy zarówno strefy transformacji fali i strefy wyglądu plaży. Te rzeczy się w zasadzie nie pokrywają.

Rew może być czasami nawet kilkanaście. Widać że woda ma znacznie mniejszą głębokość, stąd nad tymi rewami następuje załamanie fali.

Spoglądając na plaże mamy zaznaczony średni wysoki i średni niski poziom morza. Między nimi wał plażowy. Obniżenie to była efemeryczna mała laguna. Przed strefą wysokiego poziomu morza plaża wewnętrzna i a poniżej zewnętrzna, na zewnętrznej strefa zmywu.

Na zapleczu plaży mamy wydmy nadbrzeżne , bardzo często są to wydmy przednie. To jest końcowa faza sztormu. Po sztormie poziom morza opada i rewa staje się wałem plażowym. Zostaje nam efemeryczna laguna. Żwir oznacza maksymalny zasięg fal sztormowych. Tam poniżej było widać strefę przyboju.

Formy dna – ripplemarki falowe i sposób ich powstawania

Musimy powiedzieć teraz o formach dna powstających na przybrzeżu. Są tu symetryczne ripplemarki falowe nazywane oscylacyjnymi. Następuje otwarcie orbit po których poruszają się cząsteczki wody.

Zobaczmy teraz jak one są nadbudowywane. Strzałki oznaczają w jakim położeniu znajduje się grzbiet fali. Riplemark jest nadbudowywany w dwie różne strony na przemian. Są symetryczne dwa stoki. Są prostogrzbietowe (na zdjęciu) i warstwowanie przekątne z obu stron.

Grzbiety proste, są poddawane często bifurkacji, frakcja piasek żwir, długość 0,9 do 200 cm, wysokości 0,3 do 23 cm, L/H to 4 /13 (przeważnie 6-7).

Tu na zdjęciu widać właśnie bifurkacje, rozejście grzbietów. Są grzbiety w przybliżeniu równoległe do linii brzegowej.

Z bliska - mamy, materiał najgrubszy gromadzony w bruzdach.

Tu bardzo ładnie widać bifurkację.

Tu bardzo dobrze widać ostre grzbiety, grubszy materiał w brudach.

Struktura wewnętrzna jest taka, że z obu stron odchodzą skośne linie. Powstaje tak zwany szew szewronowy, czyli taki zygzak. Bardzo często wstępują na siebie, i szew szewronowy nie zawsze się zaznacza.

Te które widzieliśmy dotychczas mają bardzo ostro zarysowane grzbiety, ale mogą być też okrągłe. Jeżeli ziarna są w trakcji, czyli blisko brzegu mała energia, to grzbiety są spiczaste. Jeżeli jest dużo zawiesiny, duża energia to są zaokrąglone.

W osadach możemy obserwować wiązki lamin w różnych kierunkach. To co ważne, że grzbiet jest prostopadły do ruchu oscylacyjnego i równoległy do grzbietu fali.

Laminacja może być po jednej na zmianę lub wiązkowo. Możemy mieć też cała w jedną i potem cała w drugą. Inna możliwość to nakładanie się na zaokrąglenia stopniowo i słabo zauważalne. Podobne elementy mogą tworzyć się w bruzdach.

Jeszcze częściej struktura jest bardzie j złożona i mamy całej wielkie wiązki lamin. Tu chodzi o to żeby zobaczyć ukształtowane zapadanie powierzchni i zobaczyć że w jednej warstwie ripplemarków mamy laminy zapadające w różnych kierunkach.

Szew szewronowy pokazuje jak skomplikowana może być struktura wewnętrzna ripplemarków falowych – w jednym mamy szwy, a w innej wiązki lamin, a w innej po prostu przeciwne zapadania.

Riplemarki falowe czasami mogą być jednak także niesymetryczne. To mam miejsce wtedy kiedy składowa dolądowa ma większą siłę niż odlądowa. Im bliżej brzegu tym większa różnica.

Warstwy przekątne będą nachylone w jednym dominującym kierunku. .Ripplemarki wędrują w kierunku propagacji fal.

Mamy tu przykład asymetrycznych ripplemarków. Ciężko odróżnić z rzecznymi.

Cechy wyznacznikowe dla asymetrycznych ripplemarków falowych – grzbiety Prost oczne rzadko się zdarzają w falowych. Indeksy symetrii są inne:

• wskaźnik asymetrii 1,1 – 3,8,

• wysokość 0,3 do 20 cm

• dÅ‚ugość 1,5 - 1 05 ?

• Wskaźnik przekroju 5-16 przeważnei 6-8, frakcja piasek żwir. WykazujÄ… duże podobieÅ„stwo do riplemarków prÄ…dowych prosto grzbietowych.

Mamy grzbiety w prądowych są głownie proste i jest bifurjkują.

Możemy próbować je rozróżnić po indeksach riplemarkowych. W przypadku falowych mamy większą stromość niż prądowych. Falowe mają też niższe wskaźniki asymetrii niż w prądowych.

Musimy mieć też inne wskaźniki środowiskowe. Pamiętajmy jednak że nawet w środowisku morskim możemy mieć ripplemarki prądowe.

Pole stabilności zależy od prędkości przepływu i frakcji osadu. Przy niektórych prędkościach nie mamy ruchu, potem mamy różne ripplemarki falowe, a potem znowu płaskie dno. Czyli rozmiary ripplemarków rosną do pewnego momentu ale potem są rozmywane.

To co jeszcze – jeżeli weźmiemy strefę transformacji dna na wybrzeżu bezrewowym, to w strefie wzrostu mamy najpierw formy symetryczne, a potem zamieniaj się na niesymetryczne. Mogą być nawet o porozrywanych grzbietach. W strefie przyboju płaskie dno, w strefie zmywu też . Gdzieś tam pomiędzy duże ripplemarki. (Gradziński ryc. 12-69)

Na rewowym inaczej – ponoć dostaniemy zdjęcie.