Texto: Mónica Alonso Ruiz
A
todos nos gusta observar las olas del mar. Nos obnubilan con su vaivén
constante de espuma blanca que acaricia la orilla y nos desasosiegan cuando
golpean violentamente los acantilados. Cada ola es algo maravilloso. Mirar la
superficie marina es observar una danza líquida que refleja la luz del sol y la
luna, creando destellos de magia que atrapa nuestra mente y nos hipnotiza.
Las
olas nos apasionan. Fuente: Wikipedia. Autor: Alvesgaspar CC.
Ya
en la antigüedad, las civilizaciones costeras consideraban el oleaje marino como
una fuente de fascinación y misterio. Los antiguos marineros y pescadores
observaban las olas no solo como un fenómeno natural, sino también como una
expresión de la voluntad de los dioses y de los espíritus del mar. En muchas
culturas, el mar y sus olas eran considerados sagrados y se les atribuían
poderes sobrenaturales.
En
la mitología griega, por ejemplo, Poseidón, el dios del mar, tenía la capacidad
de controlar las olas y las tormentas, y por ello los navegantes le ofrecían
sacrificios y oraciones para pedir que sus viajes fueran seguros. De la misma
forma, en la mitología nórdica, el dios Aegir y su esposa Ran eran los que
controlaban las olas y las profundidades marinas, y se pensaba que podían
provocar naufragios si no se les aplacaba con ofrendas.
El
dios Poseidón. Fuente: Wikimedia CC BY-SA 3.0,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=280806
A
lo largo de la Historia, el estudio del oleaje ha ido evolucionado, partiendo
de la pura observación, desarrollándose según avanza la ciencia y la tecnología.
Hoy en día, la oceanografía y la meteorología nos permiten comprender mejor los
procesos complejos que generan el oleaje y predecir su comportamiento con mayor
precisión, diseñando las infraestructuras costeras, los diques y las playas
para que sean capaces de soportar su acción.
La
gran ola de Kanagawa. Esta imagen es muy conocida. Es una famosa estampa
japonesa del pintor Katsushika Hokusai publicada entre 1830 y 1833. Fuente
Wikipedia. Imagen de dominio público
Nos
encanta disfrutar de las olas, especialmente en la zona de rompientes. A pesar
de la posible peligrosidad de esas zonas, los surfistas las utilizan como campo
de deporte y diversión. También los bañistas disfrutan de su divertida
actividad soportando a veces sus golpes y bamboleo.
Y,
sin embargo, todos los años escuchamos que en determinados lugares los efectos
del océano embravecido han provocado daños en la costa. Como si de vez en
cuando el mar nos dijera que es un elemento natural indomable y que los pobres
humanos estamos aún muy lejos de conocer bien su comportamiento y de prever los
efectos de su ira.
Fuente:
Puertos del Estado
El
fenómeno de formación y propagación del oleaje
Los
movimientos más importantes del mar, las olas, son ondulaciones de la
superficie marina que se desplazan y llegan a la costa, donde se disipan y se
rompen.
El
viento genera el oleaje, aunque los terremotos y los movimientos de las mareas
también pueden producirlo. Cuando no hay viento la superficie del agua es plana
como un espejo, pero cuando lo hay las masas de aire junto a la superficie
marina se mueven, se produce una fricción y una presión que ondula la
superficie, como consecuencia del intercambio de energía que se produce entre
el medio aéreo y el acuático.
Cuando
la energía que transmite el viento es suficiente, la ola deja de ser una
perturbación local y esta ondulación (el oleaje) progresa y se propaga en todas
direcciones por la superficie marina, desde la zona en la que se generaron
hacia otras zonas en las que puede no haber viento.
De
esta manera se producen dos “movimientos”, un movimiento de ondulación de la
superficie del agua, haciendo que las partículas de agua se muevan siguiendo
trayectorias circulares, y uno de traslación del fenómeno (la onda se propaga).
En
la propagación del oleaje no se desplazan las partículas de agua, salvo que se
produzca otro fenómeno diferente al oleaje, como por ejemplo que exista una
corriente superficial que traslade las partículas de agua por la superficie.
Parámetros
matemáticos del oleaje. Fuente: Conceptos de Ciencias de la Tierra. Grados 6-8.
Olas generadas por el viento. Dana Desonie, Ph D.
Cuando
el fondo está muy lejos de la superficie, la propagación horizontal por la
superficie del agua puede ser muy grande y es posible detectar olas muy lejos
de donde se generaron, incluso a miles de kilómetros.
Movimiento
circular de las partículas de agua, Fuente: Marmar.net
En
profundidad, una vez que nos alejamos de la superficie el efecto del oleaje se
va disipando y este movimiento circular de las partículas se va aplanando,
deformándose su trayectoria circular, pasando a ser elíptica, hasta que a
cierta profundidad en que la trayectoria es totalmente plana, obteniéndose así
un vaivén totalmente horizontal.
La
rotura del oleaje en la costa
Cuando
se propaga la ola por la superficie marina, al llegar a la costa, por la
presencia del fondo cercano a la superficie, las olas sufren un cambio brusco
de forma y se produce una disipación rápida de la energía que se está
desplazando. La ola rompe, las partículas de agua se desplazan y golpean
la superficie del fondo.
La
rotura del oleaje. Fuente: Marmar.net
La rotura del oleaje. Fuente:
bluewatermiles.com (modificación propia)
Los
parámetros matemáticos del oleaje
El
movimiento ondulatorio de las olas marinas utiliza una formulación matemática
relativamente sencilla que lo define, similar a la utilizada para definir otro
tipo de ondas, como las ondas de radio, las ondas lumínicas, etc. La forma
geométrica de las olas se describe matemáticamente mediante varios parámetros,
como son la cresta y el valle de la ondulación, la altura de ola, definida como
diferencia de altura entre cresta y valle, la longitud de onda, que es la
distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos, y el periodo, que es la
cantidad de tiempo en el paso de dos crestas (o dos valles consecutivos).
Las
olas del mar pueden tener hasta 10/15 metros de altura, aunque las más comunes son
mucho más pequeñas, con alturas de 0.5 a 2 metros.
Las
zonas de viento y de oleaje
Se
llama “fetch” a la superficie marina donde sopla el viento y donde se
forma el oleaje. En función del tipo de viento que sopla en esa superficie, y
fundamentalmente de la longitud en la que el viento sopla en la dirección
principal, se produce un tipo de oleaje u otro. Por eso, el oleaje tendrá mayor
o menor altura de ola en función de la intensidad del viento, o mayor o menor
longitud de onda, o en función del espaciamiento de las rachas de viento.
El
fetch es algo muy importante a la hora de diseñar una obra marítima (por
ejemplo, el dique de un puerto). Para poder predecir el oleaje que deberá
sufrir, es necesario saber la superficie, la fuerza, dirección y duración del
viento en los “fetch” que pueden generar oleaje que pueda llegar a esta obra
que se proyecta.
Geométricamente
la forma de las olas en la zona donde se generan por la presencia del viento es
diferente a la de las olas producidas por la propagación del oleaje fuera de la
zona de formación.
En
la zona de actuación del viento, llamada “mar de sea” o “mar de
viento” las olas son picudas y caóticas, no hay una verdadera ondulación.
Seguro que lo has visto alguna vez, cuando se ve un mar agitado, con una serie
de crestas picudas. Si algunos sois seguidores de las regatas a vela os habréis
dado cuenta de que las olas en los campos de regatas son siempre picudas,
porque estamos en una zona de fetch o de formación de oleaje.
Sin
embargo, las olas, según se alejan de su zona de generación, se van “ondulando”,
los picos se suavizan, el movimiento se va ordenando hacia las ondas clásicas
del modelo matemático y se forman “trenes de ondas” en la zona que se denomina “mar
de Swell” o “mar de fondo”.
Ello
ocurre cuando vemos un mar agitado, y ni una brizna de viento: eso es porque en
un lugar más o menos alejado de donde estamos observando hubo un determinado
viento que provocó un oleaje hace unas horas y ahora llega hasta nosotros. Se
agitó el mar (mar de viento), y el oleaje generado se propagó hasta nuestro
punto de observación (mar de swell), donde ahora no hace viento.
O,
dicho de otro modo: el estado del mar que observamos en un determinado momento
no tiene relación con el viento que observamos en ese momento y en ese lugar,
sino con el que hubo en la zona de generación de oleaje.
Un
ejemplo lo tenemos en Canarias, donde se registran “swells” generados por
borrascas del Atlántico Sur a más de 7.000 km de distancia.
Mar de viento y mar de fondo. Fuente: bluewatermiles.com Autor: StormGeo (modificación propia)
Los
tipos de rotura del oleaje
Ya
hemos explicado que las olas, al propagarse, acaban llegando a zonas someras, a
la costa, y allí, por efecto del rozamiento con el fondo cambian su forma y sus
parámetros, se inestabilizan y finalmente rompen. Esto ocurre porque el valle
de la ola se retrasa por efecto del fondo y la cresta se adelanta.
Si
se considera el fondo marino cerca de la costa en la zona de rompientes como un
plano inclinado, la pendiente o inclinación mayor o menor del fondo puede
producir diferentes tipos de roturas.
Si
la pendiente del fondo es muy suave, como ocurre en una playa, y la ola es muy
alta, la ola se derrama por delante y se produce una rotura de
descrestamiento (“spilling” en inglés). Cuando la pendiente de la playa es
mayor la cresta de la ola se adelanta mucho y se produce un “rulo” o “voluta”
que deja aire ocluido dentro de la ola, provocando una gran turbulencia y se
denomina “rotura en voluta” (o “pluging” en inglés). Si la pendiente es
elevada puede producirse un mero movimiento de vaivén y se produce la “no
rotura” (o “surging” en inglés).
Tipos
de rotura de olas. Fuente: Hidrodinámica en la zona de rompientes. UNAM
El
tipo de rotura no solo depende de la pendiente de la playa, sino también de la
altura de ola o de su periodo. Por eso en una misma playa, sin modificar la
pendiente se pueden producir diferentes tipos de rotura, unos días rompen las
olas de una manera y otros de otra.
Una
preciosa ola en voluta: es la famosa ola de Nazaret, lugar idóneo para la
práctica del surf. Fuente: Meteored Tiempo.com
En
la rotura del oleaje también afecta la rugosidad del suelo: no es lo mismo una
playa de piedras, donde el rozamiento y la disipación es mayor, que una playa
de arena finísima, con rozamiento y disipación menor.
Los
rompeolas
Llevando
al extremo el plano inclinado se tiene un plano vertical: y ello ocurre cuando
una ola se encuentra con un muro. En ese caso puede suceder que la ola no se
disipe, y directamente se refleje, desplazándose en sentido contrario. Y puede
ocurrir que la onda incidente y la reflejada lleguen a acoplarse y amplificarse
por resonancia.
Este
es un fenómeno muy peligroso, porque son las olas las que rompen las
estructuras marítimas al conseguir que la ola que incida se amplifique y
provocar su rotura.
Por
eso en la costa solemos encontrarnos “rompeolas” o estructuras de escollera
(grandes bloques de piedra u hormigón de diversas formas y tamaños) que
literalmente “rompen” la ola, al disipar su energía por rozamiento. Y por eso
los diques de hormigón verticales suelen tener en su base una escollera que
rompa la ola y evita que el muro de hormigón la refleje.
No se
suelen poner muros verticales frente al oleaje. Se disponen rompeolas con
escollera. Fuente: Diccionario náutico
Los
elementos de disipación de los diques de escollera de hormigón pueden tener
diferentes formas, con objeto de disipar de forma adecuada el oleaje. Fuente:
fondear.org
La
predicción del oleaje. Las redes de boyas marinas
Sabemos
que el oleaje de una zona puede influir en otra muy distinta, por efecto de la
propagación, y que un fuerte viento que sople en un sitio puede afectar a un
lugar totalmente diferente. Además, el oleaje puede afectar a la estabilidad de
una playa o de una obra marítima, como un dique.
Por
eso, habitualmente se trata de “predecir” cuando y cómo va a llegar un
determinado oleaje a una zona, ya sea para poder practicar surf, o bien para
saber qué tipo de ola va a afectar a una zona costera. Mediante la predicción se
trata de diseñar obras marítimas, o prever fenómenos costeros (aviso a
navegantes).
Para
ello se utilizan sistemas de monitorización del oleaje del océano, que también
miden parámetros de viento, mediante sistemas de boyas situadas por todo el
mundo. Por ejemplo, la red de boyas de aguas profundas miden parámetros de las
olas, alturas, velocidad y dirección, pero también otros parámetros como las
corrientes, la temperatura, la salinidad, y también datos meteorológicos como
el viento, la temperatura del aire y la presión. También existen redes de boyas
costeras, que miden el oleaje en determinadas zonas de profundidad menor, donde
el oleaje se dice que ya está afectado por el fondo.
En
España tenemos la Red de Boyas de Puertos del estado, aunque existen otras
redes por todo el mundo. La red global Argo tiene 20 boyas en aguas españolas.
Como
uno se puede imaginar, se trata de predicciones, tratando de analizar una gran
variedad de datos cambiantes y de difícil análisis. Es algo parecido a la
predicción meteorológica, que, partiendo de la lectura de una serie de
parámetros meteorológicos, utilizando modelos matemáticos es capaz de decirnos
con cierta precisión qué tiempo va a hacer en un lugar.
Aplicaciones
como “windgurú” permiten conocer el estado del viento y del oleaje a
navegantes, surfistas o buceadores. Y cada vez son más precisas.
Las
olas solitarias
La
literatura y el cine han documentado numerosas tormentas marinas y se habla de
enormes olas gigantes solitarias. Se considera que una ola es gigante cuando
tiene el doble de la altura del mar circundante, ya esté en calma o no. Aunque
alguna vez se consideraron un mito, ahora sabemos que existen y pueden aparecer
de la nada en medio del océano y son un fenómeno natural intrigante y poderoso.
Su
origen es muy misterioso, porque no están relacionadas con el estado del mar ni
con el viento presente o pasado, ni tampoco están generadas por terremotos o
maremotos, como los tsunamis. A veces, estas murallas de agua emergen de un mar
en calma y alcanzan alturas enormes, equivalentes a un edificio de diez pisos.
Pueden aparecer sin previo aviso y sorprender incluso a los marineros más
experimentados
Pero
haberlas “haylas” porque, por ejemplo, en 1958, en Alaska, debido a un
deslizamiento de tierra, se registró una ola de más de 30 metros de altura, que
causó cinco víctimas. La ola gigante más grande del mundo se midió en el oeste
de Escocia en el año 2000, con una altura de 29,1 metros. El buque “Norwegian
Dawn” sufrió el golpeo de tres olas gigantes cerca de las costas de Noruega en
2005.
La verdad es
que el mar y la cara que nos ofrece con sus olas es fascinante. Ya sean olas
gigantes destructivas, oleaje y mar enfurecido bajo enormes tormentas, olas
perfectas para practicar el surf, o enormes calmas, el océano no deja de
ofrecernos situaciones muy diferentes, que afectan a nuestro estado de ánimo y
condicionan nuestra vida.
Referencias:
https://es.wikipedia.org/wiki/Ola
https://earthguide.ucsd.edu/earthguide/diagrams/waves/swf/wave_wind.html
http://www.masmar.net/index.php/esl/Apuntes-N%C3%A1uticos/Oceanograf%C3%ADa/Olas.-Formaci%C3%B3n
https://sailandtrip.com/mar-de-fondo-el-fetch-y-las-olas/
https://www.barcosnews.es/noticias/31398/la-houle-les-vagues-et-le-fetch
https://www.rtve.es/play/audios/esto-es-ingenieria/palabra-ingeniero-swell-sea-070218/4466531/
https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/3386/40860-5.pdf
https://www.puertos.es/es-es/Paginas/AFondo/Boyas.aspx
https://www.rtve.es/play/audios/esto-es-ingenieria/palabra-ingeniero-swell-sea-070218/4466531/
https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/3386/40860-5.pdf
https://www.puertos.es/es-es/Paginas/AFondo/Boyas.aspx
https://www.surferrule.com/olas-solitarias-gigantes/
