ONDAS - CARACTERÍSTICAS, TIPOS E COMO SE FORMAM

Para melhor entendermos o padrão das ondas e melhor conseguirmos surfar as ondas, vamos precisar de conhecer um pouco as suas características e os tipos de ondas que podemos encontrar.

Porque no mar não existe uma trajectória única e perfeita para o nosso downwind, quanto mais nós soubermos sobre as várias ondas que podemos encontrar, mais fácil vai ser o posicionamento do nosso surfski na onda e a ligação entre ondas. 

CARACTERISTICAS DAS ONDAS

Uma onda ideal apresenta partes altas (cristas) e baixas (cavas).

Altura da onda (H): diferença de altitude entre cristas e cavas

Comprimento de onda (L): distância horizontal entre 2 pontos homólogos consecutivos (cristas ou cavas)

Declive da onda (H/L): relação entre comprimento e altura

Período (T) da onda: o tempo que demora a passar uma onda completa

Frequência (f): é o número de cristas ou de cavas que passa num dado ponto num minuto. É igual a 60/T.

Fig. 1 - Características das ondas orbitais

TIPOS DE ONDAS

ONDAS DE AGUAS PROFUNDAS

São as ondas que surfamos ao largo e aquelas que gostamos de fazer a ligação entre elas para ganhar mais velocidade e sermos mais rápidos que as próprias ondas. São ondas que ocorrem quando a profundidade é maior que metade do comprimento de ondas.

Não são afectadas pelos fundos oceânicos.
As órbitas circulares das partículas de água têm um diâmetro igual à altura da onda. Quando uma partícula está na crista da onda, move-se no mesmo sentido da propagação da energia. Quando está na cava, move-se no sentido inverso, ou seja na cava da onda vamos apanhar a àgua a mover-se no sentido contrário à nossa progressão.

Fig. 2 - Transmissão da energia do vento para as ondas

ONDAS DE ÁGUAS BAIXAS (shallow water waves). 

São as ondas que vamos apanhar ao nos aproximar-mos da costa. São ondas cuja profundidade é inferior a 1/20 do comprimento de onda. Incluem-se nesta categoria as ondas geradas pelo vento quando se aproximam da linha de costa. A sua velocidade aumenta com a profundidade. A movimentação das partículas em águas pouco profundas é uma órbita elíptica muito achatada que se aproxima da oscilação horizontal.

Fig. 3 - Modificações sofridas pelas ondas quando se aproximam das linhas de costa.

ONDAS DE TRANSIÇÃO

As ondas de transição acontecem quando a profundidade é inferior a metade do comprimento de onda mas maior que 1/20 do comprimento de onda. A sua velocidade é controlada em parte pelo comprimento de onda e em parte pela profundidade.

Fig. 4 - Ondas de água profundas, intermédias e pouco profundas

ONDAS CRIADAS PELOS VENTOS

São aqueles que mais nos interessam e para as quais os surfski foram criados.

Quando o vento sopra, as tensões por ele criadas (fig.5) deformam a superfície do oceano sob a forma de pequenas ondas com cristas arredondadas e cavas em forma de "V" e com comprimentos de onda muito curtos, inferiores a 1,74 cm. Chamam-se rídulas (ripples) e a tensão superficial da água tem tendência a destruí-las, restaurando a superfície lisa da água (fig. 6, parte esquerda).

Fig. 5 - Transmissão da energia do vento para as ondas

À medida que estas ondas se desenvolvem, a superfície do mar ganha um aspecto irregular, o que permite uma maior exposição ao vento e uma maior transferência da energia do vento para as águas. Quando essa energia aumenta desenvolvem-se ondas de gravidade. Estas têm comprimentos de onda superiores a 1,74 cm e uma forma sinusoidal (fig. 6, parte média). Uma vez que atingem uma maior altura, a gravidade torna-se a principal força de restauração da superfície, daí o nome de ondas de gravidade.

Se a energia que lhes é fornecida aumentar, a altura da onda aumenta mais do que o comprimento. Assim, as cristas tornam-se pontiagudas e as cavas arredondadas (fig. 6, direita).

Fig. 6 - Ondas de capilaridade e de gravidade

A energia do vento faz aumentar a altura, comprimento de onda e velocidade das ondas. Mas quando a velocidade das ondas iguala a dos ventos, já não é adicionada mais energia à onda, que atinge então a sua maior dimensão. A zona de origem das ondas (em inglês designa-se como "sea") é caracterizada por uma superfície eriçada por ondas de pequeno comprimento de onda, com ondas movendo-se em várias direções e com diferentes períodos e comprimentos de onda (fig. 6). Este facto deve-se à acentuada variação da direção e velocidade do vento.

Outros fatores que condicionam a energia das ondas são a duração do impulso do vento numa dada direção e fetch (distância em que o vento sopra na mesma direção).

SWELL

O sweel  são ondas de gravidade que não foram criadas pelo vento local. 

Quando as ondas se aproximam das margens oceânicas, onde a velocidade do vento diminui, elas podem viajar mais depressa que o vento. Nessa altura o declive da onda diminui e elas transformam-se em ondas com longas cristas designadas como “swell” (fig.7). O swell pode deslocar-se ao longo de grandes distâncias sem perda significativa de energia. Sistemas de ondulação originados na Antárctida foram encontrados a quebrar no Alasca, depois de viajar mais de 10.000 km. As ondas com maior comprimento de onda serão aquelas que viajam mais depressa, porque, em águas profundas, a velocidade é função do comprimento de onda.

Fig. 7 - Exemplo de Swell

PADRÕES DE INTERFERÊNCIA

Porque o swell de diversas tempestades coexiste no oceano, é inevitável que venham a colidir e interferir uns com os outros. Isso cria padrões de interferência. Trata-se da soma algébrica da movimentação que cada uma delas produziria de per si. Quando os sistemas de ondas de 2 áreas de origem colidem, o resultado pode ser construtivo, destrutivo, e mais frequentemente, misto.

A interferência construtiva acontece quando ondulações com o mesmo comprimento de onda se encontram em fase, o que significa que as cristas e as cavas coincidem. A onda resultante terá o mesmo comprimento de onda e uma altura que será a soma das alturas individuais (fig. 8, esquerda).

A interferência destrutiva acontece quando as cristas de um sistema coincidem com as cavas de outro. Se os sistemas de ondulação têm características semelhantes, a soma algébrica será zero, e a energia de um será cancelada pela do outro (fig. 8, centro).

Porém, é mais provável que haja ondas de diversos comprimentos e alturas em cada sistema e por isso, que se desenvolva uma interferência mista. É por isso que, os sistemas de ondulação que chegam à costa geralmente têm padrões irregulares com sequências de ondas altas e baixas (fig.8, direita).

Fig.8 - Padrões de Interferência

ONDAS LIVRES E ONDAS FORÇADAS

As ondas forçadas são mantidas pelo vento, de tal forma que as suas características estão adaptadas a ele.

Nas ondas livres a movimentação dá-se de acordo com os ventos na área de origem mas não existe uma força que as mantenha em movimento. Mesmo na área de origem, existe uma mistura entre ondas livres e forçadas. Além disso, dado que o vento é variável, há sempre vários sistemas de ondas criados em cada área de origem. 

ONDAS TRAIÇOEIRAS (Rogue Waves)

Uns dos mistérios do oceano são as causas das ondas traiçoeiras, ondas maciças que podem atingir o equivalente a 10 andares de altura (cerca de 30m!). Resultam de raras coincidências num comportamento normal das ondas.

No oceano aberto, uma onda em cada 23 terá mais do dobro da altura média. Uma em 1175 terá uma altura 3 vezes maior e uma em 300,000, quatro vezes maior.

Provavelmente elas são devidas a uma interferência construtiva extraordinária. São mais frequentes a sotamar de ilhas ou baixios e onde ondas de tempestade chocam contra fortes correntes marítimas. 

REBENTAÇÃO (Surf)

Quando a profundidade é inferior a 1/20 do comprimento de onda as ondas começam a comportar-se como ondas de pequena profundidade. A movimentação das partículas é muito retardada pela acção do fundo e existe um significativo transporte de água em direcção à linha de costa (fig. I).

O fundo marinho, a baixa profundidade, interfere com o movimento das partículas na base da onda, atrasando-a. Por isso, há uma espécie de compressão das cristas das ondas, o que reduz o respectivo comprimento de onda. Esse facto é compensado por um aumento da altura.

As cristas tornam-se estreitas e pontiagudas e as cavas tornam-se curvas largas, tal como nas ondas de alta energia do mar aberto. O aumento da altura acompanhado de diminuição do comprimento de onda aumenta o declive da onda (H/L). Quando este atinge 1/7, a onda quebra (fig. I).

A vaga mais vulgar é a vaga por derramamento (spilling breaker, fig. 9). Esta resulta de um declive relativamente suave do fundo, que extrai energia mais gradualmente da onda, produzindo uma massa turbulenta de ar e água que escorre na frente da onda em vez de encaracolar no topo.

Nas vagas em voluta a crista da onda adianta-se muito em relação à sua base e desaba por falta de apoio. Estas vagas em voluta formam-se em praias com um declive moderado (fig. 9).

Se o declive da praia e a altura da onda foram muito acentuados, a onda quebra sobre a forma de grandes rolos ou vagalhões (surging breakers, fig. 9). É o que acontece com as vagas de tempestade.

Fig .9 - Rebentação. Vagas por derramamento, voluta e rolo. 

REFRACÇÃO DAS ONDAS

As ondas começam a arquear-se e os comprimentos de onda a tornarem-se mais curtos quando os sistemas de ondulação "sentem o fundo" ao aproximar-se da linha de costa.

É raro que o ângulo de aproximação à praia seja exactamente 90°. Por isso, alguns sectores começarão a "sentir o fundo" mais cedo e atrasar-se-ão em relação ao resto da onda. Disso resulta uma curvatura da frente da onda que se designa como refracção da onda

Na figura 10, vemos como uma topografia de fundo irregular atrasa certas partes da onda que se aproxima da costa. 

A refracção distribui energia de uma forma desigual na praia. Se construirmos linhas perpendiculares à frente das ondas, e as espaçarmos de modo que a energia nesses sectores seja sempre igual, obtemos linhas ortogonais (fig. 10) que nos ajudam a compreender como a energia das vagas se distribui. As ortogonais convergem nos promontórios e divergem nas baías. Por isso a energia e a erosão será maior nos promontórios e mais dispersa nas baías, onde pode ocorrer acumulação de areias. A maior energia nos promontórios é demonstrada pela existência de ondas mais altas.

Fig.10 - Refracção das ondas

REFLEXÃO DAS ONDAS

Nem toda a energia das ondas é consumida quando elas esbarram contra a linha de costa. Uma parede vertical, tal como um molhe, pode reflectir a ondulação de volta para o oceano, com pouca perda de energia (fig. 11). A reflexão das ondas nas barreiras costeiras ocorre segundo um ângulo igual ao ângulo de incidência.

Fig.11 - Reflexão das ondas

Fonte