Relación entre las olas y la circulación de las corrientes oceánicas

Un modelo matemático describe mejor la compleja interacción entre las olas superficiales del mar y su circulación subyacente.

Las olas superficiales marinas son comúnmente esculpidas en la forma de cresta por el viento que ha transferido su energía al agua. Sin embargo, la interacción entre las olas superficiales y la circulación marina subyacente no está bien entendida, a pesar del hecho de que esta interacción tiene un papel crítico en la regulación de los sistemas climatológicos de la Tierra.

Durante 4 décadas, dos modelos matemáticos han competido para explicar cómo se mezclan los dos movimientos tanto de las olas superficiales y las corrientes oceánicas. La primera teoría, introducida en 1962, se basa en una ecuación de momento para modelar la interacción. Se utiliza un término conocido como estrés por radiación, que interpreta los cambios en la distribución del momento de las olas. La segunda teoría, introducida en 1976, utiliza un término conocido como la fuerza del vórtice, que explica el efecto de las olas en las corrientes.

El año pasado, George Mellor hizo la pregunta crucial: ¿Podrían ser correctas las dos teorías? Si es así, un buen matemático podría derivar una teoría a partir de la otra. Por desgracia, en un documento de 2015, Mellor demostró que no se podía hacer, por lo que una teoría tenía que ser falsa.

En un nuevo documento Mellor compara las ecuaciones que sustentan cada teoría y encuentra que el modelo basado en la fuerza de vórtice es incompatible con la otra. En otras palabras, la ecuación con un término de fuerza vórtice era incorrecta porque no pudo pasar un examen físico o matemático riguroso. Esto deja a la otra teoría, el modelo más antiguo basado en el estrés por radiación, como la explicación más probable. Por lo tanto, el fenómeno puede ser tratado matemáticamente como una simple combinación de corrientes y olas.