Valuri invizibile transportă materiale în ecosistemele acvatice (video)

David Deepwell, un student absolvent, şi profesorul Marek Stastná, de la Facultatea de Matematică a Universităţii Waterloo, au creat o simulare 3-D care demonstrează modul în care materiale, cum ar fi fitoplancton, poluare şi nutrienţi, se mişcă în ecosistemele acvatice prin intermediul unduirilor subacvatice numite valuri interne modul-2.

Simularea îi poate ajuta pe cercetători să înţeleagă modul în care undele interne pot transporta materiale pe distanţe lungi. Studiul a fost prezentat în revista Physics of Fluids.

În simulare, fluide de diferite densităţi se aşează în straturi, la fel ca un tort, creând un efect similar cu cel întâlnit în corpurile mari de apă, cum ar fi oceanele şi lacurile. Deasupra acestor straturi compacte cu densităţi diferite se formează un strat intermediar de lichid, cunoscut sub numele de picnoclină (pycno: densitate, clina: salt sau pantă; efectul picnoclinei este de barieră pentru mişcările verticale ale apelor, blocând amestecarea rapidă a apelor de adâncime cu cele de suprafaţă), strat în care aceste materiale tind să fie capturate.

„Când lichidul din spatele barierei stabilite în simulare se amestecă şi bariera este îndepărtată, lichidul amestecat colapsează în stratificare, deoarece este mult mai greu decât stratul superior şi mai uşor decât cel de mai jos”, explică Deepwell. „Adăugând colorant în lichidul amestecat, în timp ce bariera se află la locul său, se simulează materialul pe care vrem să-l transportăm cu valurile modul-2 – unduirile din picnoclină formate odată ce bariera este îndepărtată – ceea ce ne permite apoi să măsurăm dimensiunea valului, cantitatea de vopsea care este prinsă în el şi cât de bine transportă valul, materialul capturat”.

Conform lui David Deepwell şi Marek Stastná, cu cât este mai mare unda din picnoclină, cu atât mai mare este cantitatea de material transportat de valul intern modul-2.

Deşi au descoperit un scenariu optim în care valul intern modul-2 supravieţuieşte şi transportă materiale la distanţe cât mai mari posibile, valurile interne se pot rupe din cauza regiunilor mici de instabilitate care se formează în spatele valului.

Când valul intern modul-2 se rupe, materialul se pierde în spatele valului. Studiile experimentale în curs de desfăşurare şi simulările explorează modul în care acest tip de val interacţionează cu topografia submarină, cum ar fi munţii submarini.

Sursă: Universitatea din Waterloo