Rüzgar Dalga Akıntı Batimetri
Kıyı sistemlerinde görülen büyük ölçekli su akıntılarının en önemli özelliği, yatay ve düşey yönlerdeki akım büyüklüklerinin çok farklı olmasıdır. Büyük ölçekli su akıntıları, özellikle lagün, haliç, göl ve körfez gibi, yüzey alanı/ortalama su derinliği oranı büyük olan kıyı sistemlerinde oluşmaktadır. Bu akıntılar çok çeşitli hidrodinamik kuvvetlerin etkisiyle oluşabilmektedir. Yerçekimi, ay ve güneşin çekim etkisiyle oluşan gel-git kuvveti ve su yüzeyini etkileyen rüzgâr kuvveti, büyük ölçekli akıntıları oluşturan dış etkenli kuvvetlerdendir. Ayrıca, büyük ölçekli su akıntılarının matematiksel modellenmesinde, dünyanın dönüş etkisini ifade eden sanal Koriolis Kuvveti de kullanılmaktadır.
Kıyı sistemlerinin su alanı yüzeyinde çekme gerilmesi yaratan rüzgâr kuvveti, yüzey tabakasını sürükleyerek, rüzgâr yönündeki kıyı kenarında su seviyesinin yükselmesine, karşı yöndeki kıyıda ise seviyenin düşmesine neden olur. Rüzgâr yönünde oluşan bu su düzeyi eğimi, barotropik basınç değişimi meydana getirerek, su tabanına yakın tabakalarda, yüzey tabakasının sürüklenme yönüne karşıt yönde bir akıntı oluşturur. Sonuç olarak, yüzeydeki su tabakasını sürükleyerek alt tabakaların sürtünmeden dolayı ters yönde akmasına yol açan rüzgâr kuvveti, düşeyde güçlü bir su çevrintisi yaratır. Bu çevrinti hareketi, düşeydeki momentum değişimini artırarak, derinlik boyunca yoğunluk farklılaşmasından kaynaklanan akıntıların azalmasına ve bu sayede, yatay düzlemdeki karışmanın artmasına neden olur.
Kararlı katmanlardan oluşan bir su kütlesinin, serbest yüzeyine etkiyen rüzgâr kuvveti, yoğunluğu daha fazla olan homojen tabakalardaki suyun geçişiyle zamanla derinleşen türbülanslı bir yüzey tabakası oluşturur. Bu tabakaların arasında, türbülansın, yoğunluk farklılaşması ve yatay hız değişimleri ile sönümlendiği ve karışım uzunluğunun azalarak düşey yöndeki taşınımın önemli ölçüde etkilendiği ince bir geçiş tabakası da yer alır. Böylece türbülans kinetik enerjisinin bir bölümü karışım süreci ile potansiyel enerjiye dönüşür ve düşey türbülans yayınımı da azalır.
Kıyı sistemlerindeki su hareketleri, su alanı yüzeyine etkiyen rüzgâr kuvveti ve sıcaklık-tuzluluk farklılıkları sonucu oluşan su yoğunluğu değişimlerine neden olan günlük ve mevsimlik iklim değişikliklerinden etkilenmektedir. Bu değişiklikler, düşey eksende derinlik boyunca belirli sıcaklık tabakaları oluşturur. Güneş enerjisinin emilmesi ile oluşan sıcak yüzey tabakası; derinliğe bağlı olarak ani sıcaklık düşüşü görülen ısı değişim tabakası (thermocline) ve sıcaklık değişiminin çok yavaş gerçekleştiği derin tabaka. Ancak, kıyı sistemleri bu oluşumun gerçekleşmesi için gereken derinliğe genelde sahip değildirler. Bu sistemlerde, mevsimlik ve günlük ısı değişim tabakaları oluşmaktadır. Belirli mevsimlerdeki su-hava etkileşimleri sonucunda, karışım şeklindeki yüzey tabakası ile asıl değişim tabakası arasındaki bölgede meydana gelen ani sıcaklık düşüşleri, mevsimlik ısı değişim tabakasını (seasonal thermocline) oluşturur. Su-hava sınır tabakasında gün içerisinde oluşan ısı değişim olayları da günlük ısı değişim tabakasını (diurnal thermocline) meydana getirir. Bu tabakalarda, sıcaklığa ve tuzluluğa bağlı olarak suyun yoğunluğu değişmekte ve kıyı sistemlerindeki yoğunluğa dayalı su çevrintileri oluşmaktadır.
Su alanı yüzeyindeki yoğunluk; buharlaşma ve soğuma ile artmakta; ısınma, su buharı yoğunlaşması, yağış ve kaynak suyu akışları ile azalmaktadır. Güneş ışınlarının su yüzeyini ısıtması ile azalan yoğunluk, düşey yönde dengeli bir tabakalaşma oluşturur ve düşey karışımı azaltır. Su yüzeyinin gece soğuması veya buharlaşma ile yoğunluğun artması, dengesiz yoğunluk farklılaşması oluşturur. Sonuç olarak, su yüzeyindeki yüksek yoğunluklu tabaka derine doğru batma eğilimi gösterir. Bu su yoğunluğu hareketi düşey çevrintilere (thermohaline convection) sebep olur. Böylece, farklı derinliklerdeki, ısınma ve karışma farklılıklarının neden olduğu yatay yoğunluk değişimleri, büyük ölçekli su çevrintilerine yol açar. HYDROTAM-3D Pro, rüzgâr ve gelgit kuvvetlerini, sıcaklık ve tuzluluk farklılıklarından kaynaklanan yoğunluk değişimlerini ve su tabanı sürtünmesini de benzeştirebilen bir modeldir.