佛羅里達大學蓋恩斯維爾分校海岸和海洋工程系的丹尼爾·M·海恩斯回答說
“您所詢問的波浪只是所謂的床面形態的一個例子，當流體流過鬆散的沉積物時就會發生床面形態。它們在世界各地許多不同的條件下發生，併產生各種壯麗的形狀和圖案。其中一些保持靜止，例如有時在乾燥海灘上看到的菱形圖案。另一些，例如沙漠中的沙丘，則沿著盛行風或水流的方向移動。
“導致特定床面形態的機制有幾種可能性，這是一個合法的科學爭議領域。最被接受的解釋是，上覆流體（水或空氣）的流動以產生穩定形狀或床面形態的方式與移動的沉積物顆粒相互作用。因此，具體形狀取決於流體的密度和粘度、其在沙子之上的速度以及沉積物的性質（即其特徵尺寸、形狀和密度）。
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“拉爾夫·A·巴格諾德在他的著作《吹沙與沙漠沙丘物理學》（查普曼和霍爾出版社，1984年[1941年版重印]）中提供了一些關於床面形態的有趣早期觀察和解釋。”
加利福尼亞大學聖克魯茲分校地球科學副教授羅伯特·S·安德森對這種看似簡單實則複雜的現象提供了更全面的概述
“沙子中的波紋，在海灘和沙丘上都能找到，是自然界最普遍和壯觀的自組織例子之一。它們並非源於風中某種預定的模式以某種方式印在表面上，而是源於表面上運動的單個顆粒的動力學。只要風足夠強地吹過沙面，將顆粒捲入風中，它們就會出現。這些顆粒隨後的跳躍被稱為躍移。躍移的顆粒沿著細長的、不對稱的軌跡運動：相對陡峭地從床面升起，它們的路徑然後被阻力拉伸到順風方向。它們以釐米到幾十釐米的距離撞擊順風方向的沙面，通常以大約 10 度的低角度撞擊。正是這種以低角度撞擊沙面的風加速顆粒束形成了波紋。
“人為壓平的沙面不會長時間保持平坦。（在海灘上或沙丘的迎風面嘗試一下，親眼看看。）沙面上的小而不規則的斑點，波長可能只有幾釐米，一旦風開始足夠大以引發躍移，就會迅速出現和生長。然後，它們慢慢地組織成更規則的波浪，這些波浪的低波峰垂直於風向排列，並開始緩慢地向下風方向移動。典型的波紋間距約為 10 釐米，而波峰高於波谷的典型高度為幾毫米。圖案永遠不是完美的，相反，波紋波峰偶爾會分裂或終止，產生的圖案看起來非常像人的指紋。在橫截面中，波紋是不對稱的，具有低角度的迎風（迎浪）面和更陡峭的順風（背風）面。有趣的是，較大的顆粒往往積聚在波紋的波峰上，而波谷則富含較小的顆粒。
“低角度撞擊的躍移顆粒束是如何形成這種向下風方向移動的沙波的？這種地形模式源於沙面沉積和侵蝕的空間模式。為了向下風方向移動，沉積必須發生在波紋的順風面上，而侵蝕必須發生在迎風面上。當離開表面的顆粒多於到達表面的顆粒時，就會發生侵蝕；當到達表面的顆粒多於離開表面的顆粒時，就會發生沉積。一旦躍移順利進行，絕大多數運動中的顆粒實際上是被其他躍移顆粒的撞擊從沙面炸飛的，而不是直接被風的流體力量帶走的。然而，撞擊您腳踝或積聚在您的褲腿袖口中的沙粒會沿著長軌跡運動，而大多數運動中的顆粒則以非常短的跳躍方式運動，長度僅為幾毫米。少數沿長軌跡運動的顆粒以足夠的能量撞擊沙面，迫使大量沙粒跳躍。
“那麼，是什麼決定了沉積和侵蝕的模式呢？由於它們的低撞擊角度，能量充足的長軌跡轟擊強度在波紋的迎風側最高。這導致從迎浪面彈出的顆粒比降落在迎浪面的顆粒多得多，從而導致侵蝕。相反，波紋的背風面傾斜得非常陡峭，以至於不會受到轟擊；波紋的波峰實際上遮蔽了背風面免受轟擊。因此，背風面成為淨積累區；從迎風面和波紋波峰炸飛的許多顆粒都降落在這裡，而從表面炸飛的顆粒很少。這個過程解釋了為什麼即使是沙面上最初的小凸起也會生長，以及為什麼波紋會向下風方向移動。
“是什麼控制了波長？間接地說是風速，方式如下。風速決定了較長軌跡的撞擊角度：風速越大，躍移軌跡拉伸得越長，最終的撞擊角度越小。較低的撞擊角度導致每個波紋波峰後方有更長的轟擊陰影，從而產生更長的波長。
“這可能是一個冗長的答案，但我希望它能幫助其他人理解自然界中這些奇妙的模式。”
密歇根州立大學東北密歇根州休倫湖沿岸推廣處的海洋補助教育家沃爾特·霍格曼補充了一些具體的細節
“海灘上規則的波浪狀脊被稱為沙紋或波紋痕跡。波紋只是一個小波浪，週期為三秒或更短。然而，沙紋沒有容易辨別的週期（它們確實有週期，但週期約為幾天）。風速為每小時 3 至 15 公里將產生週期最多為三秒的水波。在每小時 15 公里的風速下，完全形成的水波的最大尺寸為 0.55 米，平均尺寸約為 0.30 米（一英尺）。然而，大多數水波紋要小得多，來自更常見的風速在每小時 3 到 11 公里之間的風。
“水波相當容易理解。當來自風的壓力開始形成壓力駝峰時，水波就會產生，壓力駝峰會將其能量傳遞給風向上的相鄰水分子。隨著風速增加，波浪變得規則，並以可預測的速度和可預測的高度沿著表面“行進”。當風速超過波浪速度的 1.3 倍時，遠離海岸的水波變得不穩定。此時，它們開始變得陡峭並開始向前破碎，產生白色浪花。然後，迎風坡變得比順風坡更淺（更平坦）。風相對於波速越大，波浪就越陡峭，尤其是在順風側。
“風吹過沙子的表現略有不同，但一些相同的基本力也在起作用，以產生規則間隔的波紋。由於當風吹過沙子時，沙子不會將能量傳遞給相鄰的沙粒，因此風必須上升到靜止的駝峰之上。這樣做時，它在垂直方向上被壓縮，因此必須加速。駝峰（沙波）的頂部和迎風坡獲得最大的速度。兩者之間的山谷（風可以再次膨脹的地方）的風速最慢；那裡產生了一個滾動的漩渦，它像真空一樣將沙子從山谷中吸起。為了形成沙紋，風或沿著海岸的沖刷必須是持久的並且來自一個方向的連續風。在五大湖地區，沙紋在水下最好看或感覺到。它們在周圍乾燥的海灘上相當罕見，可能是因為當地的風非常不穩定，而且沙子不如海沙粘稠。
“任何波浪形成的頻率都取決於風的整體強度，或者在水下沙紋的情況下，取決於波浪的強度。對於乾燥的沙子，強風開始抹去波紋，形成更大更規則的護堤，護堤彼此間隔均勻地垂直於風向。這些實際上是大的波紋。持續的強風可以將這些隆起變成起伏的沙丘，沙丘通常會延伸到內陸很遠的地方。