Tuulen kehittämien aaltojen elinkaari

Tuulen alkaessa puhaltaa tyynen vedenpinnan yllä, saa se veden virtaamaan aiheuttaen vedessä pyörteisyyttä. Pyörteisyys puolestaan saa aikaan paine-eroja, jotka rikkovat sileän vedenpinnan. Tuuli pääsee tarttumaan näihin "ryppyihin" ja alkaa kasvattaa niitä. Pienet aallot ovat aluksi jyrkkiä, mutta alkavat sitten kasvaa pituutta nopeammin kuin korkeutta. Lyhyemmät aallot etenevät hitaammin kuin pidemmät ja aallot vuorovaikuttavat keskenään vaihtaen energiaa. Pian veden pinnalla on näkyvissä aaltoja, joiden korkeus, pituus ja suunta vaihtelee: tuulen kehittämä aallokko on perusluonteeltaan epäsäännöllistä.

Veden pinta ei ole pelkästään passiivinen tuulen temmellyskenttä, vaan liikkuva aallokko erikokoisine ja välillä murtuvine aaltoineen vaikuttaa meren ja ilmakehän vuorovaikutukseen, kuten esimerkiksi liikemäärän ja kaasujen vaihtoon. Aallokko muun muassa muuttaa tuulia, jotka sitä kasvattavat.

Sekä merellä että järvessä aallot kasvavat samojen fysiikan lakien mukaan, altaiden koot ja muodot ovat vain erilaiset. Aallokon kasvuun vaikuttavat tuulen nopeuden lisäksi ensisijaisesti tuulen kestoaika ja pyyhkäisymatka. Pyyhkäisymatkalla tarkoitetaan etäisyyttä rannasta tuulen yläpuolella, tai yleisemmin, matkaa jolla tuuli vaikuttaa. Kun tuulen kestoaika ei rajoita kasvua, pyyhkäisymatka määrää aallokon korkeuden.

Tuulen nopeus määrää sen, kuinka korkeaksi aallokko voi yleensä kasvaa kun tuulen kestoaika tai pyyhkäisymatka ei rajoita kasvua: aallokosta tulee silloin täysin kehittynyttä. Aallon nopeus on tällöin sama kuin tuulen nopeus. Myös vesialueen muoto ja veden syvyys vaikuttavat aallokon kasvuun. Aallot alkavat tuntea pohjan vaikutuksen, kun veden syvyys on alle puolet aallonpituudesta (kahden perättäisen aallonharjan välinen matka). Kun aallot saapuvat mataloituvaan veteen, niiden aallonpituus lyhenee, ne jyrkkenevät ja viimein murtuvat. Aaltojen kannalta riittävän matalassa vedessä ne voivat irrottaa pohjasta materiaalia, muun muassa sedimenttiä ja ravinteita.

 

 

 

 

 


Erikorkuisia aaltoja Itämerellä. Kuvat: Heidi Pettersson
 

Veden suolaisuudella tai lämpötilalla ei ole suurta merkitystä, ainoastaan ilman ja veden lämpötilaeron on todettu vaikuttavan aallokon kasvuun. Kun vesi on ilmaa lämpimämpää, aallot kasvavat jonkin verran nopeammin kuin päinvastaisessa tilanteessa. Syksyllä ja talvella vesi on usein ilmaa lämpimämpää, mutta ajanjakson korkeammat aallokot johtuvat pääasiassa siitä, että kovia tuulia on useammin kuin kesäkautena.

Kun tuuli tyyntyy, aaltojen nopeus on tuulen nopeutta suurempi, eikä tuuli enää pysty syöttämään energiaa aaltoihin: pienimmät aallot vaimenevat ja aallokko muuttuu mainingiksi joka kulkeutuu paikalta pois. Mainingiksi kutsutaan myös kaukaisesta myrskystä paikalle kulkeutunutta aallokkoa. Valtamerillä mainingit voivat matkata tuhansiakin kilometrejä lähes vaimentumatta, ennen kuin ne rannikolla matalaan veteen jouduttuaan murtuvat aiheuttaen välillä komeita tyrskyjä.