Introduzione all’oceanografia

La maggior parte delle onde discusse nella sezione precedente si riferiscono alle onde di acqua profonda in mare aperto. Ma cosa succede quando queste onde si muovono verso la riva e incontrano l’acqua bassa? Ricordate che in acque profonde, la velocità di un’onda dipende dalla sua lunghezza d’onda, ma in acque poco profonde la velocità delle onde dipende dalla profondità (sezione 10.1). Quando le onde si avvicinano alla riva “toccheranno il fondo” ad una profondità pari alla metà della loro lunghezza d’onda; in altre parole, quando la profondità dell’acqua è uguale alla profondità della base dell’onda (Figura 10.3.1). A questo punto il loro comportamento inizierà ad essere influenzato dal fondo.

Quando l’onda tocca il fondo, l’attrito causa il rallentamento dell’onda. Quando un’onda rallenta, quella dietro di essa la raggiunge, diminuendo così la lunghezza d’onda. Tuttavia, l’onda contiene ancora la stessa quantità di energia, quindi mentre la lunghezza d’onda diminuisce, l’altezza dell’onda aumenta. Alla fine l’altezza dell’onda supera 1/7 della lunghezza d’onda, e l’onda diventa instabile e forma un frangente. Spesso i frangenti inizieranno ad arricciarsi in avanti mentre si rompono. Questo perché la parte inferiore dell’onda inizia a rallentare prima della parte superiore dell’onda, in quanto è la prima parte ad incontrare il fondo del mare. Così la cresta dell’onda viene “anticipata” dal resto dell’onda, ma non ha acqua sotto di essa per sostenerla (Figura 10.3.1).

Ci sono tre tipi principali di frangenti: rovesciamento, immersione e impennata. Questi sono legati alla ripidità del fondo, e a quanto velocemente l’onda rallenterà e la sua energia verrà dissipata.

• I frangenti che si rovesciano si formano su spiagge leggermente in pendenza o più piatte, dove l’energia dell’onda viene dissipata gradualmente. L’onda aumenta lentamente in altezza, poi lentamente collassa su se stessa (Figura 10.3.2). Per i surfisti, queste onde forniscono un giro più lungo, ma sono meno eccitanti.

• I breaker a tuffo si formano su coste con pendenze più ripide, dove c’è un improvviso rallentamento dell’onda e l’onda diventa più alta molto rapidamente. La cresta supera il resto dell’onda, si arriccia in avanti e si rompe con un’improvvisa perdita di energia (Figura 10.3.3). Queste sono le onde “pipeline” che i surfisti cercano.

• I frangenti di surf si formano sulle coste più ripide. L’energia dell’onda viene compressa molto improvvisamente proprio sulla linea di riva, e l’onda si infrange proprio sulla spiaggia (Figura 10.3.4). Queste onde danno una corsa troppo breve (e potenzialmente dolorosa) per essere goduta dai surfisti.

Rifrazione delle onde

L’onda può essere generata ovunque nell’oceano e quindi può arrivare su una spiaggia da quasi ogni direzione. Ma se vi siete mai fermati a riva avrete probabilmente notato che le onde di solito si avvicinano alla riva un po’ parallelamente alla costa. Questo è dovuto alla rifrazione delle onde. Se un fronte d’onda si avvicina alla riva con un angolo, l’estremità del fronte d’onda più vicina alla riva toccherà il fondo prima del resto dell’onda. Questo farà sì che la parte meno profonda dell’onda rallenti per prima, mentre il resto dell’onda che è ancora in acque più profonde continuerà alla sua velocità regolare. Come sempre più parte del fronte d’onda incontra l’acqua più bassa e rallenta, il carattere dell’onda si rifrange e le onde tendono ad allinearsi quasi parallelamente alla linea di riva (sono rifratte verso la regione di velocità più lenta). Come vedremo nella sezione 13.2, il fatto che le onde non arrivino perfettamente parallele alla spiaggia causa correnti longshore e trasporto longshore che corrono parallele alla riva.

La rifrazione può anche spiegare perché le onde tendono ad essere più grandi al largo di punti e promontori, e più piccole nelle baie. Un fronte d’onda che si avvicina alla riva toccherà il fondo al largo della punta prima di toccare il fondo in una baia. Ancora una volta, la parte meno profonda del fronte d’onda rallenterà, e farà sì che il resto del fronte d’onda si rifranga verso la regione più lenta (il punto). Ora tutta l’energia iniziale dell’onda è concentrata in un’area relativamente piccola al largo del punto, creando grandi onde ad alta energia (Figura 10.3.6). Nella baia, la rifrazione ha fatto sì che i fronti d’onda si rifrangessero l’uno dall’altro, disperdendo l’energia delle onde e portando ad acque più calme e ad onde più piccole. Questo rende le grandi onde di un “point break” ideali per il surf, mentre l’acqua è più calma in una baia, che è il luogo dove la gente potrebbe lanciare una barca. Questa differenza nell’energia delle onde spiega anche perché c’è un’erosione netta sui punti, mentre la sabbia e i sedimenti si depositano nelle baie (vedi sezione 13.3).