|
|
|
Interne golven zijn zwaartekrachtgolven die oscilleren binnen een vloeibaar medium, in plaats van op het oppervlak ervan. Om te bestaan, moet de vloeistof gelaagd zijn: de dichtheid moet veranderen (continu of discontinu) met diepte/hoogte als gevolg van veranderingen, bijvoorbeeld in temperatuur en/of zoutgehalte. Als de dichtheid verandert over een kleine verticale afstand (zoals in het geval van de thermocline in meren en oceanen of een atmosferische inversie), planten de golven zich horizontaal voort zoals oppervlaktegolven, maar doen dit met lagere snelheden
zoals bepaald door het dichtheidsverschil van de vloeistof onder en boven de interface. Als de dichtheid continu verandert, kunnen de golven zich zowel verticaal als horizontaal door de vloeistof voortplanten. |
| |
 |
| Inwendige golven tussen Somalië en Socotra. |
|
|
 |
| Inwendige golven in de Straat van Messina. |
|
|
 |
| Interne golven veroorzaakt door getijdenstroming door de Straat van Gibraltar |
|
| |
Interne golven, ook wel interne zwaartekrachtgolven genoemd, hebben veel andere namen, afhankelijk van de vloeistofstratificatie,
het generatiemechanisme, de amplitude en de invloed van externe krachten. Als ze zich horizontaal voortplanten langs een grensvlak waar de dichtheid snel afneemt met de hoogte, worden ze specifiek grensvlakgolven (intern) genoemd. Als de grensvlakgolven een grote amplitude hebben, worden ze interne solitaire golven of interne solitonen genoemd. Als ze zich verticaal door de atmosfeer bewegen, waarbij aanzienlijke veranderingen in de luchtdichtheid hun dynamiek beïnvloeden, worden ze anelastische (interne) golven genoemd. Als ze worden gegenereerd door stroming over topografie, worden ze Lee-golven of berggolven genoemd. Als de berggolven omhoog breken, kunnen ze resulteren in sterke warme winden op de grond, bekend als Chinook-winden (in Noord-Amerika) of Fohn-winden (in Europa). Als ze in de oceaan worden gegenereerd door getijdenstroming over onderzeese ruggen of het continentaal plat, worden ze interne getijden genoemd. Als ze langzaam evolueren vergeleken met de rotatiefrequentie van de aarde, zodat hun dynamiek wordt beïnvloed door het Corioliseffect, worden ze traagheidszwaartekrachtgolven of, kortweg, traagheidsgolven genoemd. Interne golven worden meestal onderscheiden van Rossby-golven, die worden beïnvloed door de verandering van Coriolis-frequentie met de breedtegraad. |
| |
| Interne golven in de oceaan |
| De meeste mensen denken dat golven een oppervlakteverschijnsel zijn, dat zich tussen water (zoals in meren of oceanen) en de lucht afspeelt. Waar water met een lage dichtheid over water met een hoge dichtheid in de oceaan ligt, planten interne golven zich voort langs de grens. |
| |
| Ze komen vooral veel voor boven de continentale platgebieden van de wereldoceanen en waar brak water over zout water ligt bij de uitmonding van grote rivieren. Er is doorgaans weinig oppervlakte-expressie van de golven, afgezien van gladde banden die zich kunnen vormen over de trog van de golven. |
| |
| Interne golven zijn de bron van een merkwaardig fenomeen dat dood water wordt genoemd, voor het eerst gerapporteerd in 1893 door de Noorse oceanograaf Fridtjof Nansen, waarbij een boot sterke weerstand kan ondervinden bij voorwaartse beweging in ogenschijnlijk kalme omstandigheden. Dit gebeurt wanneer het schip vaart op een laag relatief zoet water waarvan de diepte vergelijkbaar is met de diepgang van het schip. Dit veroorzaakt een kielzog van interne golven die een enorme hoeveelheid energie afvoeren. |
|
|
 |
| Interne golftreinen rond Trinidad. |
|
| |
| Eigenschappen van interne golven |
| |
| Interne golven hebben doorgaans veel lagere frequenties en hogere amplitudes dan oppervlaktezwaartekrachtgolven, omdat de dichtheidsverschillen (en dus de herstellende krachten) binnen een vloeistof doorgaans veel kleiner zijn. Golflengtes variëren van centimeters tot kilometers met perioden van respectievelijk seconden tot uren. |
| |
De atmosfeer en de oceaan zijn continu gelaagd: de potentiële dichtheid neemt over het algemeen gestaag toe naar beneden. Interne golven in een continu gelaagd medium kunnen zich zowel verticaal als horizontaal voortplanten. De dispersierelatie voor dergelijke golven is merkwaardig: voor
een vrij voortplantend intern golfpakket is de voortplantingsrichting van energie (groepssnelheid) loodrecht op de voortplantingsrichting van golftoppen en -dalen (fasesnelheid). Een interne golf kan ook worden beperkt tot een eindige regio van hoogte of diepte, als gevolg van variërende gelaagdheid of wind. Hier wordt gezegd dat de golf wordt geleid of gevangen, en dat er een verticaal staande golf kan ontstaan, waarbij de verticale component van de groepssnelheid nul nadert. Een geleide interne golfmodus kan horizontaal voortplanten, met parallelle groeps- en fasesnelheidsvectoren, analoog aan voortplanting binnen een golfgeleider. |
| |
Op grote schaal worden interne golven beïnvloed door zowel de rotatie van de aarde als door de gelaagdheid van het medium. De frequenties van deze geofysische golfbewegingen variëren van een ondergrens van de Coriolis-frequentie (traagheidsbewegingen) tot de Brunt-Väisälä-frequentie,
of drijfvermogensfrequentie (drijfvermogensoscillaties). Boven de Brunt-Väisälä-frequentie kunnen er vluchtige interne golfbewegingen zijn, bijvoorbeeld die welke het gevolg zijn van gedeeltelijke reflectie. Interne golven bij getijdenfrequenties worden geproduceerd door getijdenstroming over topografie/bathymetrie, en staan bekend als interne getijden. Op dezelfde manier ontstaan atmosferische getijden door bijvoorbeeld niet-uniforme zonneverwarming in verband met dagelijkse beweging. |
| |
| Transport van planktonlarven op land |
| |
Transport over het plat, de uitwisseling van water tussen kust- en offshore-omgevingen, is van bijzonder belang vanwege de rol die het speelt bij
het leveren van meroplanktonlarven aan vaak uiteenlopende volwassen populaties vanuit gedeelde offshore-larvenpoelen. Er zijn verschillende mechanismen voorgesteld voor de cross-shelf van planktonlarven door interne golven. De prevalentie van elk type gebeurtenis is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder bodemtopografie, gelaagdheid van het waterlichaam en getijdeninvloeden. |
| |
| Interne getijdenwervelingen |
| Net als oppervlaktegolven veranderen interne golven naarmate ze de kust naderen. Naarmate de verhouding van golfamplitude tot waterdiepte zodanig wordt dat de golf "de bodem voelt", vertraagt het water aan de basis van de golf door wrijving met de zeebodem. Dit zorgt ervoor dat de golf asymmetrisch wordt en het gezicht van de golf steiler wordt, en uiteindelijk zal de golf breken, waarbij deze zich voortplant als een interne boring. Interne golven worden vaak gevormd wanneer getijden over een breuk in het plat gaan. De grootste van deze golven worden gegenereerd tijdens springtij en golven van voldoende omvang breken en bewegen zich voort over het plat als boringen. Deze boringen worden bewezen door snelle, stapsgewijze veranderingen in temperatuur en zoutgehalte met de diepte, het abrupte begin van opwaartse stromingen nabij de bodem en pakketten van hoogfrequente interne golven die de fronten van de boringen volgen. |
| |
De komst van koel, voorheen diep water geassocieerd met interne boringen in warme, ondiepere wateren komt overeen met drastische toenames
in fytoplankton- en zoöplanktonconcentraties en veranderingen in de overvloed van planktersoorten. Bovendien, terwijl zowel oppervlaktewateren
als die op diepte de neiging hebben om een relatief lage primaire productiviteit te hebben, worden thermoclines vaak geassocieerd met een chlorofylmaximumlaag. Deze lagen trekken op hun beurt grote aggregaties van mobiel zoöplankton aan die interne boringen vervolgens naar de kust duwen. Veel taxa kunnen bijna afwezig zijn in warme oppervlaktewateren, maar overvloedig aanwezig zijn in deze interne wervelingen. |
| |
| Oppervlakteslibben |
| Terwijl interne golven van hogere omvang vaak breken na het passeren van de breuk van het plat, zullen kleinere treinen ononderbroken over het plat rijden. Bij lage windsnelheden worden deze interne golven aangetoond door de vorming van brede oppervlakteslibben, evenwijdig aan de topografie van de bodem, die met de interne golven mee naar de kust vorderen. Wateren boven een interne golf convergeren en zinken in hun trog en rijzen op en divergeren over hun top. De convergentiezones die geassocieerd worden met interne golftroggen verzamelen vaak olie en drijfhout dat af en toe met de slibben mee naar de kust vorderen. Deze vlotten van drijfhout kunnen ook hoge concentraties larven van ongewervelden en vissen herbergen die een orde van grootte hoger zijn dan de omringende wateren. |
| |
| Voorspelbare neerwaartse stromingen |
Thermoclines worden vaak geassocieerd met chlorofylmaximumlagen. Interne golven vertegenwoordigen oscillaties van deze thermoclines en
hebben daarom het potentieel om deze fytoplanktonrijke wateren naar beneden te transporteren, waardoor benthische en pelagische systemen worden gekoppeld. Gebieden die door deze gebeurtenissen worden getroffen, vertonen hogere groeisnelheden van suspensievoedende zakpijpen en mosdiertjes, waarschijnlijk als gevolg van de periodieke instroom van hoge fytoplanktonconcentraties. Periodieke depressie van de thermocline en
de bijbehorende neerwaartse stroming kunnen ook een belangrijke rol spelen bij het verticale transport van planktonlarven. |
| |
|
|
|
|
|
|
