Flydende havplastik kan få et løft til sin bølge-inducerede transport på grund af sin størrelse

Plastforurening og andet havaffald er et komplekst globalt miljøproblem. Hvert år, ti millioner tons plastik anslås at være fejlforvaltet, resulterer i indtrængen i havet, hvoraf halvdelen vil flyde i første omgang. Endnu, kun 0,3 millioner tons plastik kan findes flydende på havets overflade. Hvor er resten af ​​plastikken blevet af?

Nøglemekanismerne for plasttransport er strømme, vind, og bølger. Strømme og vind transporterer havaffald på en ligetil måde som kræfterne på en sejlbåd. Imidlertid, havbølger flytter overvejende objekter i cirkulære-lignende baner. Banerne lukker sig ikke helt, hvilket resulterer i en såkaldt Stokes-drift i den retning, bølgerne bevæger sig i.

Et fælles team fra universiteterne i Oxford, Plymouth, Edinburgh, Auckland og TU Delft har undersøgt, hvordan bølger transporterer flydende havaffald, mens de inkluderer, for første gang, virkningerne af et objekts størrelse, opdrift, og inerti på dets transport. Deres resultater er offentliggjort i Journal of Fluid Mechanics .

Dr. Ross Calvert fra University of Oxfords Department of Engineering Science og hans medforfattere fandt ud af, at større flydende havaffald kan transporteres med en hurtigere hastighed end Stokes drift på grund af inertieffekter.

Stokes-driften induceret af bølger har vist sig at være vigtig for bevægelsen af ​​havaffald mod kysten, resulterer i plastikstranding, hvilket kan være der, hvor noget af den uforskyldte plastikforurening er. Det har også vist sig at øge plastikforurening, der transporteres til polarområder.

Meget små genstande vil spore præcis, hvad vandet gør og transporteres således med den nøjagtige Stokes-drift.

Dr. Calvert sagde:"Større genstande, der blev transporteret hurtigere end mindre genstande, var et uintuitivt resultat. Vi forventede, at inerti ville reducere den hastighed, hvormed flydende affald blev transporteret i bølger, analogt med vind og strøm. Efter at have kontrolleret vores resultat eksperimentelt og numerisk, vi fortsatte derefter med at opdage mekanismerne, hvorved disse inertiobjekter bevægede sig hurtigere end vandet omkring dem."

Efter at have observeret, at større flydende plastikkugler blev transporteret hurtigere end mindre i COAST-bølgerammen ved University of Plymouth, holdet udviklede en model til yderligere at undersøge resultatet.

Gennem denne model, som omfattede tyngdekraften, opdrift, træk og tilføjede massekræfter i et koordinatsystem, der roterede og translaterede med bølgen, de fandt ud af, at objektstørrelsen i forhold til bølgelængden var den overvejende drivkraft for en ændring i transporten, med en sekundær effekt fra objektets tæthed.

Prof Ton van den Bremer ved University of Oxford og TU Delft, hvem ledede forskningen, sagde:"Selvom enhver, der går på stranden, vil vide, at bølger transporterer flydende affald mod kysten, den hastighed, hvormed de gør det, afhænger af mange faktorer, som eksisterende modeller, som er meget forenklet, ignorere. Eksempler på sådanne faktorer er, om bølger bryder, og størrelsen af ​​det flydende affald. Denne forskning giver et teoretisk grundlag for sidstnævnte."

Denne forskning er begyndelsen til at forstå mekanismerne for en stigning i bølgeinduceret drift. Yderligere undersøgelse af effekten af ​​objektform, inklusive bølgestrøm og numerisk test af idealiseret og ægte havaffald, er i gang.