Internal wave breaking
आंतरिक तरंग टूटना एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके दौरान आंतरिक गुरुत्वाकर्षण तरंगें अपने लंबाई पैमाने की तुलना में एक बड़े आयाम को प्राप्त करती हैं, गैर-रैखिक रूप से अस्थिर हो जाती हैं और अंत में टूट जाती हैं। यह प्रक्रिया अशांत अपव्यय और मिश्रण के साथ होती है। चूंकि आंतरिक गुरुत्वाकर्षण तरंगें अपनी शुरुआत के वातावरण से ऊर्जा और गति ले जाती हैं, इसलिए टूटने और बाद में अशांत मिश्रण टूटने के स्थानों में द्रव विशेषताओं को प्रभावित करता है। नतीजतन, आंतरिक लहर टूटना समुद्र और वायुमंडल दोनों में बड़े पैमाने पर प्रवाह और संरचना को भी प्रभावित करता है। वायुमंडल में, आंतरिक तरंग टूटने से संवेग निक्षेपण अर्ध-द्विवार्षिक दोलन और ब्रेवर-डॉब्सन परिसंचरण जैसी वायुमंडलीय घटनाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। गहरे महासागर में, आंतरिक लहर टूटने से प्रेरित मिश्रण मेरिडियनल ओवरटर्निंग परिसंचरण का एक महत्वपूर्ण चालक है। छोटे पैमाने पर, तलछट परिवहन और फोटिक क्षेत्र में पोषक तत्वों की आपूर्ति के लिए टूटने-प्रेरित मिश्रण महत्वपूर्ण है। महासागरीय आंतरिक लहरों का अधिकांश टूटना महाद्वीपीय अलमारियों में होता है, जो समुद्र की सतह के नीचे होता है, जिससे इसका अवलोकन करना एक कठिन घटना बन जाती है। कई वायुमंडलीय और महासागर प्रक्रियाओं में आंतरिक तरंगों को तोड़ने का योगदान मौसम और जलवायु मॉडल में उनके प्रभावों को मानकीकृत करना महत्वपूर्ण बनाता है। टूटने के तंत्र समुद्र तट के पास सतह के गुरुत्वाकर्षण तरंगों के साथ क्या होता है, जब आंतरिक तरंगें उथले पानी में प्रवेश करती हैं और खड़ी स्थलाकृति का सामना करती हैं, तो वे एक अरैखिक प्रक्रिया में आयाम में खड़ी हो जाती हैं और बढ़ती हैं जिसे शोलिंग के रूप में जाना जाता है। जैसे-जैसे लहर बढ़ती ऊंचाई के साथ स्थलाकृति पर यात्रा करती है, बिस्तर के घर्षण से आंतरिक तरंगें बढ़ती खड़ी होने के साथ असममित हो जाती हैं। उथली ढलान पर इन अरैखिक आंतरिक तरंगों को आम तौर पर आंतरिक छिद्र कहा जाता है। लहर की ऊँचाई और ऊर्जा तब तक बढ़ती है जब तक कि एक महत्वपूर्ण खड़ी न हो जाए, जिसके बाद तरंग संवहनी, केल्विन-हेल्महोल्ट्ज या पैरामीट्रिक उप-हार्मोनिक अस्थिरता से टूट जाती है। समुद्र की गहराई पर अपेक्षाकृत कम घनत्व अंतर (और इस प्रकार छोटे पुनर्स्थापना बलों) के कारण, महासागर की आंतरिक लहरें लगभग 100 मीटर तक के आयाम तक पहुंच सकती हैं। सर्फ क्षेत्र के रूप में जाने जाने वाले क्षेत्र में सतह की लहरों के टूटने के अनुरूप, आंतरिक टूटने वाली लहरें ऊर्जा को नष्ट कर देती हैं जिसे आंतरिक सर्फ क्षेत्र के रूप में जाना जाता है। आंतरिक ज्वार-भाटा तोड़ने वाली आंतरिक ज्वार-भाटा तरंगें समुद्र में ज्वार-भाटा आवृत्ति पर आंतरिक तरंगें हैं, जो समुद्र की स्थलाकृति के साथ ज्वार की परस्पर क्रिया से उत्पन्न होती हैं। आंतरिक जड़त्वीय तरंगों के साथ, वे महासागर के आंतरिक तरंग क्षेत्र का अधिकांश हिस्सा बनाते हैं। आंतरिक ज्वार में अलग-अलग ऊर्ध्वाधर तरंग दैर्ध्य के साथ तथाकथित निम्न मोड और उच्च मोड होते हैं। जैसे-जैसे ये तरंगें फैलती हैं, उच्च मोड अपनी ऊर्जा को जल्दी से नष्ट कर देते हैं, जिससे निम्न मोड अपनी पीढ़ी के स्थान से और दूर हावी हो जाते हैं। समुद्र की सतह पर काम करने वाले ज्वार-भाटा या हवाओं से उत्पन्न 100 किमी से अधिक तरंग दैर्ध्य वाली निम्न मोड की आंतरिक तरंगें अपने पीढ़ी के क्षेत्रों से हजारों किलोमीटर की यात्रा कर सकती हैं, जहां वे अंततः ढलान वाली स्थलाकृति का सामना करेंगी और टूट जाएंगी। जब ऐसा होता है, तो समस्थानिक अधिक और अधिक ऊँचे हो जाते हैं, जहां तरंग के सामने तापमान में तेज गिरावट आती है। यह तब एक अस्थिर घनत्व प्रोफ़ाइल की ओर ले जाता है जो अंततः पलट जाता है और टूट जाता है। स्थलाकृतिक ढलान का परिमाण और आंतरिक तरंग किरण का ढलान यह निर्धारित करता है कि आंतरिक तरंगें कहाँ टूटती हैं। एक आंतरिक तरंग किरण () के ढलान को इसके क्षैतिज () और ऊर्ध्वाधर () तरंगों के बीच के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जा सकता हैः जहां उत्प्लावन आवृत्ति (या ब्रंट-वेसेला आवृत्ति) है, कोरिओलिस आवृत्ति है और फैलाव संबंध में तरंग आवृत्ति है जो लगातार स्तरीकृत और घूर्णन माध्यम में आंतरिक तरंगों के प्रसार को नियंत्रित करती हैः यदि एक घटती घटना आंतरिक तरंग किरण की ढलान स्थलाकृतिक ढलान (सुपरक्रिटिकल ढलान) से बड़ी है, तो तरंगें नीचे की ओर परावर्तित होंगी। यदि एक घटती घटना आंतरिक तरंग किरण का ढलान स्थलाकृतिक ढलान (उप-महत्वपूर्ण ढलान) से छोटा है, तो तरंगें कम तरंग दैर्ध्य और कम समूह वेग के साथ ऊपर की ओर परावर्तित होंगी। क्योंकि परावर्तन के दौरान ऊर्जा प्रवाह संरक्षित रहता है, ऊर्जा घनत्व और इसलिए परावर्तित तरंग में तरंग आयाम आपतित तरंग के संबंध में बढ़ना चाहिए। आयाम और लहर की तीव्रता में इस वृद्धि के परिणामस्वरूप लहरें टूटती हैं। आंतरिक तरंग किरण का ढलान स्थलाकृतिक ढलान के परिमाण के जितना करीब होता है, इन प्रभावों में वृद्धि होती है। जब आने वाली आंतरिक लहर की किरण की ढलान स्थलाकृतिक ढलान के बराबर होती है, तो स्थलाकृति की ढलान को महत्वपूर्ण ढलान के रूप में संदर्भित किया जाता है। महत्वपूर्ण ढलान और निकट-महत्वपूर्ण ढलान ज्वार-स्थलाकृति अंतःक्रियाओं के माध्यम से लहर टूटने और लहर उत्पादन दोनों के लिए महत्वपूर्ण स्थान हैं। आंतरिक एकान्त तरंग टूटना आंतरिक ज्वारीय तरंगों द्वारा यात्रा की गई आम तौर पर लंबी दूरी के कारण, वे खड़ी हो सकती हैं और आंतरिक एकान्त तरंगों, या आंतरिक सॉलिटॉन की गाड़ियों का निर्माण कर सकती हैं। इन आंतरिक सॉलिटॉनों की तरंग दैर्ध्य सैकड़ों मीटर के क्रम पर बहुत कम होती है, जो उन्हें आंतरिक ज्वार की तुलना में बहुत अधिक ऊँचा बनाती है। स्थलाकृतिक ढलान और तरंग की ढलान के अनुपात को आंतरिक इरिबेरेन संख्या द्वारा चिह्नित किया जा सकता हैः जहां स्थलाकृतिक ढलान, आंतरिक तरंग आयाम और आंतरिक तरंग की तरंग दैर्ध्य है। आंतरिक इरिबेरेन संख्या का उपयोग आंतरिक छिद्रों को दो श्रेणियों में वर्गीकृत करने के लिए किया जा सकता हैः कैनॉनिकल छिद्र और गैर-कैनॉनिकल छिद्र। एक हल्की ढलान के लिए, जैसा कि महाद्वीपीय शेल्फ और निकटवर्ती क्षेत्रों के लिए विशिष्ट है, आंतरिक इरिबेरेन संख्या कम () है जैसे कि विहित छिद्र होते हैं। इस मामले में, एक आने वाली आंतरिक एकान्त तरंग एकल तरंगों या बोलस के एक पैकेट में परिवर्तित हो सकती है क्योंकि यह एक प्रक्रिया में ढलान की यात्रा करती है जिसे विखंडन कहा जाता है। इसे फिशन ब्रेकर भी कहा जाता है। केनोनिकल बोर आम तौर पर तापमान में तीव्र गिरावट के साथ होते हैं क्योंकि वेवफ्रंट गुजरता है, इसके बाद समय के साथ धीरे-धीरे वृद्धि होती है। दुर्लभ मामलों में, गैर-कैनोनिकल () छिद्र हो सकते हैं। इन मामलों में, बढ़ती आंतरिक इरिबेरेन संख्या (यानी, खड़ी लहरें या खड़ी स्थलाकृतिक ढलान) के लिए, लहर टूटने को क्रमिक रूप से बढ़ते, ढहने और गिरने वाले ब्रेकर्स के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है (ब्रेकिंग वेव देखें)। कैनोनिकल बोरों के विपरीत, तापमान धीरे-धीरे कम होता जाता है जैसे-जैसे लहर सामने से गुजरती है, उसके बाद तापमान में तेज वृद्धि होती है। गैर-कैनॉनिकल छिद्रों से जुड़ी खड़ी स्थलाकृतिक ढलानों के कारण, तरंग ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा वापस परावर्तित होता है, जिसका अर्थ है कि कम अशांत ऊर्जा होती है जो मिश्रण की ओर ले जाती है। प्रयोगशाला प्रयोगों और रिमोट सेंसिंग के आधार पर समुद्र के मिश्रण में आंतरिक तरंगों के मिश्रण को महत्वपूर्ण भूमिका निभाने वाला माना जाता है। मिश्रण पर आंतरिक तरंगों के प्रभाव का प्रत्यक्ष संख्यात्मक अनुकरण में भी व्यापक रूप से अध्ययन किया जाता है। भले ही शोध से संकेत मिलता है कि स्थानीय अशांति के लिए आंतरिक लहर टूटना महत्वपूर्ण है, लेकिन वैश्विक अनुमानों में अनिश्चितता बनी हुई है। आंतरिक ज्वारीय लहरों को तोड़ने के परिणामस्वरूप कई सौ मीटर ऊंचे अशांत जल स्तंभ हो सकते हैं और अशांत गतिज ऊर्जा खुले महासागर की तुलना में 10.000 गुना अधिक स्तर तक पहुंच सकती है। मिश्रण दक्षता की मात्रा आंतरिक तरंगों को तोड़ने के कारण होने वाली अशांति की तीव्रता मुख्य रूप से स्थलाकृतिक खड़ी और लहर की खड़ी के बीच के अनुपात पर निर्भर करती है, जिसे आंतरिक इरिबेरेन संख्या के रूप में जाना जाता है। एक छोटी आंतरिक इरिबैरेन संख्या आंतरिक तरंग टूटने के कारण परिणामी अशांति की एक बड़ी तीव्रता के साथ सहसंबद्ध होती है। इसका मतलब है कि एक छोटी आंतरिक इरीबैरेन संख्या भविष्यवाणी करती है कि बहुत सारी तरंग ऊर्जा मिश्रण और अशांति में स्थानांतरित हो जाएगी, जबकि एक बड़ी आंतरिक इरीबैरेन संख्या भविष्यवाणी करती है कि तरंग ऊर्जा अपतटीय परावर्तित होगी। अध्ययन मिश्रण दक्षता को मिश्रण की कुल मात्रा और कुल अपरिवर्तनीय ऊर्जा हानि के बीच के अनुपात के रूप में व्यक्त करते हैं। दूसरे शब्दों में, मिश्रण दक्षता को आम तौर पर निम्नलिखित अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता हैः मिश्रण दक्षता कहाँ है, मिश्रण के कारण पृष्ठभूमि स्थितिज ऊर्जा में परिवर्तन और कुल ऊर्जा व्यय। क्योंकि और प्रत्यक्ष रूप से अवलोकन योग्य नहीं हैं, अध्ययन मिश्रण दक्षता निर्धारित करने के लिए विभिन्न परिभाषाओं का उपयोग करते हैं। महासागरीय गतिकी को मापने में व्यावहारिक सीमाओं के कारण महासागर में मिश्रण दक्षता का अनुमान लगाना कुख्यात रूप से कठिन है। महासागर गतिकी के मापन के अलावा, मिश्रण दक्षता प्रयोगशाला प्रयोगों और संख्यात्मक अनुकरणों से भी प्राप्त की जा सकती है, लेकिन उनकी अपनी सीमाएँ भी हैं। इसलिए, इन तीन अलग-अलग दृष्टिकोणों में मिश्रण दक्षता की थोड़ी अलग परिभाषाएँ हैं। सिद्धांत रूप में इन तीनों दृष्टिकोणों को मिश्रण दक्षता के लिए समान अनुमान देना चाहिए, लेकिन उनके बीच विसंगतियां बनी हुई हैं। इसलिए, मिश्रण दक्षता पर अलग-अलग अनुमान और असहमति हैं और अलग-अलग परिभाषाओं के कारण तुलना करना मुश्किल है। आंतरिक एकान्त तरंगों को तोड़ने के मिश्रण गुणों की मात्रा निर्धारित करने वाले अध्ययनों में मिश्रण दक्षता सीमा के विभाजित अनुमान हैं, जिसमें प्रयोगशाला प्रयोगों के लिए मान 5 प्रतिशत और 25 प्रतिशत के बीच या आंतरिक इरिबेरेन संख्या के आधार पर संख्यात्मक अनुकरण के लिए 13 प्रतिशत और 21 प्रतिशत के बीच हैं। द्रव्यमान और तलछट परिवहन आंतरिक तरंगों के टूटने और हिलने से तलछट और गर्मी के रूप में द्रव्यमान और ऊर्जा के परिवहन का कारण बनता है, लेकिन पोषक तत्वों, प्लैंकटन और समुद्री जीवन के अन्य रूपों का भी। तलछट परिवहन लहर टूटने से बड़े पैमाने पर और तलछट परिवहन होता है जो समुद्री जीव विज्ञान और कटाव के कारण महाद्वीपीय अलमारियों को आकार देने के लिए महत्वपूर्ण है। आंतरिक लहर टूटने के कारण होने वाले कटाव के परिणामस्वरूप तलछट को निलंबित किया जा सकता है और तट से दूर ले जाया जा सकता है। यह अपतटीय तलछट परिवहन नेफेलॉइड परतों के उद्भव को जन्म दे सकता है, जो बदले में महासागर जीव विज्ञान के लिए महत्वपूर्ण हैं। प्रत्यक्ष संख्यात्मक अनुकरण से पता चलता है कि आंतरिक तरंगों को तोड़ना भी तट पर तलछट परिवहन के लिए जिम्मेदार है, जिसके बाद तलछट को जमा किया जा सकता है या कहीं और ले जाया जा सकता है। हालांकि कई अध्ययनों से पता चलता है कि आंतरिक लहर टूटने से तलछट परिवहन होता है, भूवैज्ञानिक रिकॉर्ड में उनके निशान अनिश्चित रहते हैं। उनकी तलछटी संरचनाएं महाद्वीपीय ढलानों और घाटियों पर टर्बिडाइट में सह-अस्तित्व में हो सकती हैं। पोषक तत्वों का परिवहन महासागर में पोषक तत्वों का मिश्रण और परिवहन आंतरिक लहर टूटने से काफी हद तक प्रभावित होता है। आंतरिक ज्वारीय छिद्रों के आने से शंख भित्ति पर पोषक तत्वों में 10 से 40 गुना वृद्धि हुई है। यहाँ यह दिखाया गया है कि आंतरिक छिद्रों की उपस्थिति परिवहन का एक अनुमानित और आवधिक स्रोत प्रदान करती है जो समुद्री जीवन की विविधता के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है। बड़े आयाम वाली ज्वारीय आंतरिक ज्वारीय लहरें तलछट को 5 घंटे तक फिर से निलंबित कर सकती हैं, प्रत्येक ज्वारीय लहर और आंतरिक छिद्र प्लैंकटनिक लार्वा के तटवर्ती परिवहन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आंतरिक लहर टूटने से पारिस्थितिक खतरे भी हो सकते हैं, जैसे कि लाल ज्वार और कम घुलनशील ऑक्सीजन का स्तर। संदर्भ जल तरंगें