Internal wave breaking
આંતરિક તરંગ ભંગ એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જે દરમિયાન આંતરિક ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો તેમના લંબાઈના સ્કેલની તુલનામાં મોટા કંપનવિસ્તારને પ્રાપ્ત કરે છે, બિનરેખીય રીતે અસ્થિર બને છે અને છેવટે તૂટી જાય છે. આ પ્રક્રિયા સાથે તોફાની વિસર્જન અને મિશ્રણ થાય છે. જેમ જેમ આંતરિક ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગો તેમની શરૂઆતના વાતાવરણમાંથી ઊર્જા અને વેગ વહન કરે છે, તેમ તેમ ભંગાણ અને અનુગામી તોફાની મિશ્રણ ભંગાણના સ્થળોએ પ્રવાહી લાક્ષણિકતાઓને અસર કરે છે. પરિણામે, આંતરિક તરંગો ફાટી જવાથી સમુદ્ર અને વાતાવરણ બંનેમાં મોટા પાયે પ્રવાહ અને રચનાને પણ અસર થાય છે. વાતાવરણમાં, આંતરિક તરંગ ભંગ દ્વારા વેગ સંચય અર્ધ-દ્વિવાર્ષિક ઓસિલેશન અને બ્રેવર-ડોબ્સન પરિભ્રમણ જેવી વાતાવરણીય ઘટનાઓમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. ઊંડા સમુદ્રમાં, આંતરિક તરંગના ભંગાણ દ્વારા પ્રેરિત મિશ્રણ એ મેરિડિશનલ ઓવરટર્નિંગ પરિભ્રમણનું એક મહત્વપૂર્ણ ચાલક છે. નાના ભીંગડા પર, કાંપના પરિવહન માટે અને ફોટિક ઝોનમાં પોષક તત્ત્વોના પુરવઠા માટે તોડ-પ્રેરિત મિશ્રણ મહત્વપૂર્ણ છે. દરિયાઈ આંતરિક તરંગોનું મોટાભાગનું ભંગાણ ખંડીય છાજલીઓમાં થાય છે, જે સમુદ્રની સપાટીની નીચે છે, જે તેને અવલોકન કરવું મુશ્કેલ બનાવે છે. ઘણી વાતાવરણીય અને દરિયાઈ પ્રક્રિયાઓમાં આંતરિક તરંગોને તોડવાનું યોગદાન હવામાન અને આબોહવા મોડેલોમાં તેમની અસરોને પરિમાણિત કરવાનું મહત્વપૂર્ણ બનાવે છે. દરિયાકિનારાની નજીક સપાટીના ગુરુત્વાકર્ષણ તરંગોનું શું થાય છે તે જ રીતે, જ્યારે આંતરિક તરંગો છીછરા પાણીમાં પ્રવેશ કરે છે અને તીવ્ર ભૌગોલિક સ્થિતિનો સામનો કરે છે, ત્યારે તેઓ શોલિંગ તરીકે ઓળખાતી બિનરેખીય પ્રક્રિયામાં ફેલાય છે અને કંપનવિસ્તારમાં વૃદ્ધિ પામે છે. જેમ જેમ તરંગ વધતી ઊંચાઈ સાથે સ્થળાકૃતિ પર પ્રવાસ કરે છે, તેમ તેમ પથારીનું ઘર્ષણ આંતરિક તરંગોને વધતી તીવ્રતાની સાથે અસમપ્રમાણતામાં પરિણમે છે. છીછરા ઢોળાવ પરના આ બિનરેખીય આંતરિક તરંગોને સામાન્ય રીતે આંતરિક છિદ્રો તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ગંભીર સ્થિરતા સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી તરંગની ઊંચાઈ અને ઊર્જામાં વધારો થાય છે, જે પછી તરંગ સંવહન, કેલ્વિન-હેલ્મહોલ્ટ્ઝ અથવા પેરામેટ્રિક સબહાર્મોનિક અસ્થિરતા દ્વારા તૂટી જાય છે. સમુદ્રની ઊંડાઈ પર પ્રમાણમાં નાના ઘનતાના તફાવતોને કારણે (અને આમ નાના પુનઃસ્થાપન દળો), સમુદ્રના આંતરિક તરંગો આશરે 100 મીટર સુધીના કંપનવિસ્તાર સુધી પહોંચી શકે છે. સર્ફ ઝોન તરીકે ઓળખાતા પ્રદેશમાં સપાટીના તરંગોના ભંગાણ સમાન, આંતરિક ભંગાણ તરંગો આંતરિક સર્ફ ઝોન તરીકે ઓળખાય છે તેમાં ઊર્જાનો નાશ કરે છે. આંતરિક ભરતી તોડનારા આંતરિક ભરતીના મોજા એ સમુદ્રમાં ભરતીની આવર્તન પર આંતરિક મોજાઓ છે, જે સમુદ્રની ભૌગોલિક રચના સાથે ભરતીની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા પેદા થાય છે. આંતરિક જડતા તરંગોની સાથે, તેઓ મોટાભાગના સમુદ્રના આંતરિક તરંગક્ષેત્રની રચના કરે છે. આંતરિક ભરતીમાં વિવિધ ઊભી તરંગલંબાઇ સાથે કહેવાતા નીચા પ્રકારો અને ઉચ્ચ પ્રકારોનો સમાવેશ થાય છે. જેમ જેમ આ તરંગો પ્રસરે છે, તેમ તેમ ઉચ્ચ સ્થિતિઓ તેમની ઊર્જાનો ઝડપથી નાશ કરે છે, જે તેમની પેઢીના સ્થાનથી વધુ દૂર પ્રભુત્વ મેળવવા માટે નીચલા સ્થિતિઓ તરફ દોરી જાય છે. દરિયાની સપાટી પર કામ કરતા ભરતી અથવા પવન દ્વારા પેદા થતા 100 કિમીથી વધુ તરંગલંબાઇવાળા લો મોડ આંતરિક તરંગો, તેમના પેઢીના પ્રદેશોમાંથી હજારો કિલોમીટરની મુસાફરી કરી શકે છે, જ્યાં તેઓ આખરે ઢાળવાળી ભૌગોલિક સ્થિતિનો સામનો કરશે અને તૂટી જશે. જ્યારે આવું થાય છે, ત્યારે આઇસોપીકનલ્સ વધુ તીવ્ર અને વધુ તીવ્ર બને છે, જ્યાં તરંગના આગળના ભાગમાં તાપમાનમાં તીવ્ર ઘટાડો થાય છે. આ પછી અસ્થિર ઘનતા રૂપરેખા તરફ દોરી જાય છે જે આખરે પલટી જાય છે અને તૂટી જાય છે. ભૌગોલિક ઢોળાવની તીવ્રતા અને આંતરિક તરંગ કિરણનો ઢોળાવ નક્કી કરે છે કે આંતરિક તરંગો ક્યાં તૂટી જાય છે. આંતરિક તરંગ બીમ () નો ઢોળાવ તેના આડી () અને ઊભી () તરંગ સંખ્યા વચ્ચેના ગુણોત્તર તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છેઃ જ્યાં ઉત્પ્લાવન આવર્તન (અથવા બ્રન્ટ-વેઇસેલા આવર્તન) છે, તે કોરિઓલિસ આવર્તન છે અને વિક્ષેપ સંબંધમાં તરંગ આવર્તન છે જે સતત સ્તરીકૃત અને ફરતા માધ્યમમાં આંતરિક તરંગોના પ્રસારને નિયંત્રિત કરે છેઃ જો ડાઉનગોઇંગ ઇન્સિડેન્ટ આંતરિક તરંગ બીમનો ઢોળાવ ટોપોગ્રાફિક ઢોળાવ (સુપરક્રિટિકલ ઢોળાવ) કરતા મોટો હોય, તો તરંગો નીચે તરફ પ્રતિબિંબિત થશે. જો ડાઉનગોઇંગ ઇન્સિડેન્ટ આંતરિક તરંગ બીમનો ઢોળાવ ટોપોગ્રાફિક ઢોળાવ (સબક્રિટિકલ ઢોળાવ) કરતા નાનો હોય, તો તરંગો ઓછી તરંગલંબાઇ અને નીચા જૂથ વેગ સાથે ઉપર તરફ પ્રતિબિંબિત થશે. કારણ કે ઊર્જા પ્રવાહ પ્રતિબિંબ, ઊર્જા ઘનતા દરમિયાન સંરક્ષિત થાય છે અને તેથી પ્રતિબિંબિત તરંગમાં તરંગ કંપનવિસ્તાર ઘટના તરંગના સંદર્ભમાં વધવો આવશ્યક છે. કંપનવિસ્તાર અને તરંગની તીવ્રતામાં આ વધારો તરંગોને તૂટવાની સ્થિતિમાં પરિણમે છે. આ અસરો વધે છે આંતરિક તરંગ બીમનો ઢોળાવ ભૌગોલિક ઢોળાવની તીવ્રતાની નજીક હોય છે. જ્યારે આવતા આંતરિક તરંગના કિરણનો ઢોળાવ ભૌગોલિક ઢોળાવની બરાબર હોય છે, ત્યારે ભૌગોલિક ઢાળને નિર્ણાયક ઢોળાવ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. નિર્ણાયક ઢોળાવ અને નજીકના નિર્ણાયક ઢોળાવ ભરતી-ભૌગોલિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા તરંગો તોડવા અને તરંગો પેદા કરવા બંને માટે મહત્વપૂર્ણ સ્થળો છે. આંતરિક ભરતીના મોજાઓ દ્વારા પસાર થતા સામાન્ય રીતે લાંબા અંતરને કારણે આંતરિક એકાંત તરંગો અથવા આંતરિક સોલિટોનની રેલગાડીઓ ઊભી થઈ શકે છે અને રચના કરી શકે છે. આ આંતરિક સોલિટોન સેંકડો મીટરના ક્રમમાં ઘણી ટૂંકી તરંગલંબાઇ ધરાવે છે, જે તેમને આંતરિક ભરતી કરતાં વધુ તીવ્ર બનાવે છે. ભૌગોલિક ઢોળાવ અને તરંગની તીવ્રતાના ગુણોત્તરને આંતરિક ઈરીબેરેન સંખ્યા દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છેઃ જ્યાં ભૌગોલિક ઢોળાવ, આંતરિક તરંગ કંપનવિસ્તાર અને આંતરિક તરંગની તરંગલંબાઇ છે. આંતરિક ઇરીબેરેન નંબરનો ઉપયોગ આંતરિક છિદ્રોને બે વર્ગોમાં વર્ગીકૃત કરવા માટે થઈ શકે છેઃ કેનોનિકલ છિદ્રો અને નોન-કેનોનિકલ છિદ્રો. હળવા ઢોળાવ માટે, જેમ કે ખંડીય છાજલી અને નજીકના દરિયાકાંઠાના વિસ્તારો માટે લાક્ષણિક છે, આંતરિક ઈરીબેરેન સંખ્યા ઓછી છે () જેમ કે કેનોનિકલ બોર્સ થાય છે. આ કિસ્સામાં, આવતા આંતરિક એકાંત તરંગો એકાંત તરંગો અથવા બોલસના સમૂહમાં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે કારણ કે તે વિખંડન તરીકે ઓળખાતી પ્રક્રિયામાં ઢોળાવ ઉપર પ્રવાસ કરે છે. આને ફિશન બ્રેકર પણ કહેવામાં આવે છે. કેનોનિકલ બોર્સ સામાન્ય રીતે તાપમાનમાં તીવ્ર ઘટાડા સાથે આવે છે કારણ કે વેવફ્રન્ટ પસાર થાય છે, ત્યારબાદ સમય જતાં ધીમે ધીમે વધારો થાય છે. દુર્લભ કિસ્સાઓમાં, બિન-કેનોનિકલ () છિદ્રો થઇ શકે છે. આ કિસ્સાઓમાં, વધતી આંતરિક ઈરીબેરેન સંખ્યા (એટલે કે, ઊંચા તરંગો અથવા ઊંચા ભૌગોલિક ઢોળાવ) માટે, તરંગ વિરામને ક્રમિક રીતે વધતા, તૂટી પડતા અને ડૂબતા વિરામકો તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે (બ્રેકિંગ વેવ જુઓ). કેનોનિકલ બોર્સથી વિપરીત, જેમ જેમ વેવફ્રન્ટ પસાર થાય છે તેમ તેમ તાપમાન ધીમે ધીમે ઘટે છે, ત્યારબાદ તાપમાનમાં તીવ્ર વધારો થાય છે. બિન-કેનોનિકલ છિદ્રો સાથે સંકળાયેલા તીવ્ર ભૌગોલિક ઢોળાવોને કારણે, તરંગ ઊર્જાનો મોટો ભાગ પાછો પ્રતિબિંબિત થાય છે, જેનો અર્થ થાય છે કે ત્યાં ઓછી તોફાની ઊર્જા છે જે મિશ્રણ તરફ દોરી જાય છે. પ્રયોગશાળાના પ્રયોગો અને રિમોટ સેન્સિંગના આધારે દરિયાના મિશ્રણમાં આંતરિક તરંગો મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. મિશ્રણ પર આંતરિક તરંગોની અસરનો પણ સીધા આંકડાકીય અનુકરણમાં વ્યાપક અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. તેમ છતાં સંશોધન સૂચવે છે કે સ્થાનિક અશાંતિ માટે આંતરિક તરંગ તોડવું મહત્વપૂર્ણ છે, વૈશ્વિક અંદાજોમાં અનિશ્ચિતતા રહે છે. આંતરિક ભરતીના મોજાઓને તોડવાથી સેંકડો મીટર ઊંચા તોફાની પાણીના સ્તંભો બની શકે છે અને તોફાની ગતિ ઊર્જા ખુલ્લા સમુદ્રની સરખામણીએ 10.000 ગણા ઊંચા સ્તર સુધી પહોંચી શકે છે. મિશ્રણની કાર્યક્ષમતાનું પ્રમાણ આંતરિક તરંગોને તોડવાથી થતી તોફાનની તીવ્રતા મુખ્યત્વે ભૌગોલિક સ્થિરતા અને તરંગની સ્થિરતા વચ્ચેના ગુણોત્તર પર આધારિત હોય છે, જેને આંતરિક ઈરીબેરેન સંખ્યા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. નાની આંતરિક ઈરીબેરેન સંખ્યા આંતરિક તરંગના ભંગાણને કારણે પરિણામી તોફાનની મોટી તીવ્રતા સાથે સંકળાયેલી હોય છે. તેનો અર્થ એ છે કે એક નાની આંતરિક ઈરીબેરેન સંખ્યા આગાહી કરે છે કે ઘણી બધી તરંગ ઊર્જા મિશ્રણ અને અશાંતિમાં સ્થાનાંતરિત થશે, જ્યારે મોટી આંતરિક ઈરીબેરેન સંખ્યા આગાહી કરે છે કે તરંગ ઊર્જા દરિયાકાંઠે પ્રતિબિંબિત થશે. અભ્યાસો મિશ્રણની કાર્યક્ષમતાને મિશ્રણની કુલ માત્રા અને કુલ ઉલટાવી ન શકાય તેવી ઊર્જાના નુકસાન વચ્ચેના ગુણોત્તર તરીકે વ્યક્ત કરે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, મિશ્રણ કાર્યક્ષમતાને સામાન્ય રીતે નીચેના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છેઃ, જ્યાં મિશ્રણ કાર્યક્ષમતામાં, મિશ્રણને કારણે પૃષ્ઠભૂમિ સંભવિત ઊર્જામાં ફેરફાર અને કુલ ઊર્જા ખર્ચવામાં આવે છે. કારણ કે અને સીધા અવલોકનક્ષમ નથી, અભ્યાસો મિશ્રણ કાર્યક્ષમતા નક્કી કરવા માટે વિવિધ વ્યાખ્યાઓનો ઉપયોગ કરે છે. સમુદ્રની ગતિશીલતાને માપવામાં વ્યવહારુ મર્યાદાઓને કારણે સમુદ્રમાં મિશ્રણ કાર્યક્ષમતાનો અંદાજ લગાવવો કુખ્યાત રીતે મુશ્કેલ છે. દરિયાની ગતિશીલતાના માપન ઉપરાંત, મિશ્રણની કાર્યક્ષમતા પ્રયોગશાળાના પ્રયોગો અને આંકડાકીય અનુકરણોમાંથી પણ મેળવી શકાય છે, પરંતુ તેમની પોતાની મર્યાદાઓ પણ છે. તેથી, આ ત્રણ જુદા જુદા અભિગમો મિશ્રણ કાર્યક્ષમતાની થોડી અલગ વ્યાખ્યાઓ ધરાવે છે. સિદ્ધાંતમાં આ ત્રણ અભિગમોએ મિશ્રણ કાર્યક્ષમતા માટે સમાન અંદાજો આપવો જોઈએ, પરંતુ તેમની વચ્ચે વિસંગતતાઓ રહે છે. તેથી, મિશ્રણની કાર્યક્ષમતા પર વિવિધ અંદાજો અને અસંમતિઓ છે અને વિવિધ વ્યાખ્યાઓને કારણે સરખામણીઓ મુશ્કેલ છે. આંતરિક એકાંત તરંગોને તોડવાના મિશ્રણ ગુણધર્મોને માપતા અભ્યાસોમાં મિશ્રણ કાર્યક્ષમતા શ્રેણીના વિભાજિત અંદાજો છે, જેમાં પ્રયોગશાળાના પ્રયોગો માટે 5 થી 25 ટકાની વચ્ચે અથવા આંતરિક ઈરીબેરેન સંખ્યાના આધારે આંકડાકીય સિમ્યુલેશન માટે 13 થી 21 ટકાની વચ્ચે મૂલ્યો છે. સામૂહિક અને કાંપનું પરિવહન આંતરિક તરંગોને તોડવા અને તોડવાથી કાંપ અને ગરમીના સ્વરૂપમાં સમૂહ અને ઊર્જાનું પરિવહન થાય છે, પરંતુ પોષક તત્ત્વો, પ્લાન્કટોન અને દરિયાઈ જીવનના અન્ય સ્વરૂપોનું પણ પરિવહન થાય છે. કાંપ પરિવહન વેવ બ્રેકિંગ સામૂહિક અને કાંપના પરિવહનનું કારણ બને છે જે દરિયાઈ જીવવિજ્ઞાન અને ધોવાણને કારણે ખંડીય છાજલીઓને આકાર આપવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. આંતરિક તરંગના ભંગાણને કારણે થતા ધોવાણના પરિણામે કાંપ સ્થગિત થઈ શકે છે અને દરિયાકાંઠે પરિવહન થઈ શકે છે. આ દરિયાકાંઠાના કાંપનું પરિવહન નેફેલોઇડ સ્તરોના ઉદભવને જન્મ આપી શકે છે, જે બદલામાં દરિયાઈ જીવવિજ્ઞાન માટે મહત્વપૂર્ણ છે. સીધા આંકડાકીય સિમ્યુલેશન દર્શાવે છે કે આંતરિક તરંગોને તોડવું એ દરિયાકાંઠાના કાંપના પરિવહન માટે પણ જવાબદાર છે, જેના પછી કાંપ જમા કરી શકાય છે અથવા અન્યત્ર પરિવહન કરી શકાય છે. જો કે ઘણા અભ્યાસો દર્શાવે છે કે આંતરિક તરંગો તૂટવાથી કાંપના પરિવહન તરફ દોરી જાય છે, ભૂસ્તરીય રેકોર્ડમાં તેમના નિશાન અનિશ્ચિત રહે છે. તેમની કાંપવાળી રચનાઓ ખંડીય ઢોળાવ અને ખીણો પર ટર્બિડાઇટ્સમાં સહઅસ્તિત્વ ધરાવે છે. પોષક તત્ત્વોનું પરિવહન દરિયામાં પોષક તત્ત્વોનું મિશ્રણ અને પરિવહન મોટાભાગે આંતરિક તરંગના ભંગાણથી પ્રભાવિત થાય છે. આંતરિક ભરતીના છિદ્રોના આગમનથી કોંચ રીફ પર પોષક તત્ત્વોમાં 10 થી 40 ગણો વધારો થયો હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. અહીં એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે આંતરિક છિદ્રોનો દેખાવ પરિવહનનો અનુમાનિત અને સામયિક સ્રોત પૂરો પાડે છે જે દરિયાઈ જીવનની વિવિધતા માટે મહત્વપૂર્ણ હોઈ શકે છે. મોટા કંપનવિસ્તારના ભરતીના આંતરિક ભરતીના મોજાઓ કાંપને 5 કલાક સુધી ફરીથી સ્થગિત કરી શકે છે, દરેક ભરતીના મોજા અને આંતરિક છિદ્રો પ્લાન્કટોનિક લાર્વાના દરિયાકાંઠાના પરિવહનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આંતરિક તરંગો તૂટવાથી લાલ ભરતી અને ઓગળેલા ઓક્સિજનના નીચા સ્તર જેવા પર્યાવરણીય જોખમો પણ થઈ શકે છે. સંદર્ભો જળ તરંગો