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Meteo/Mare

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Le Onde

Inserito in Articoli Meteo, Mare

onde

Con l'arrivo delle prime perturbazioni autunnali, i nostri surf spot finalmente vengono raggiunti dalle mareggiate. Proprio per questo è tempo di riproporvi uno dei nostri articoli più popolari della nostra sezione meteo, intotolato ... Le Onde.

"Who knows where the waves come from and why?" "Chi sa da dove provengono le onde e perchè?" si domanda il narratore nel film "Un mercoledì da Leoni". A parte l'aspetto metafisico del quesito, siamo perfettamente in grado di rispondere a quello fisico.

Vento, Fetch e direzione delle mareggiate. I treni di onde

Escludendo cataclismi come Tsunami, smottamenti, ecc. le onde sono generate dal vento che quando soffia sul mare scarica parte della propria energia sulla sua superficie. A seconda della direzione del vento, vengono poi generati treni di onde che seguono quella direttrice e che di fatto costituiscono la mareggiata, swell in Inglese. Oltre alla forza della mareggiata, che è ovviamente proporzionale all’intensità del vento che l’ha generata e alla superficie di mare interessata (fetch) dall'azione del vento stesso, il terzo aspetto che occorre considerare è, appunto, quello della sua direzione. Prendendo a riferimento la costa, se la mareggiata è stata generata da forte vento da terra, la sua direzione non solo non sarà in grado di produrre onde lungo quella parte costiera, ma addirittura tenderà ad appiattire lo specchio d’acqua prospiciente. La domanda che ci si potrebbe porre a questo punto è la seguente: ma se le mareggiate sono causate dal vento in una data zona, le onde interesseranno solo grossolanamente quel braccio di mare? Se così fosse le onde nei laghi potrebbero arrivare facilmente all’altezza di quelle marine. In realtà vi sono altri fattori da considerare.


Il periodo di una mareggiata come fattore determinante per valutarne la forza

Il periodo della mareggiata è il primo e forse più importante fattore capace di quantificare la grandezza o forza di una mareggiata. Esso è rappresentato dal tempo in secondi che separa ciascuna onda dall’altra. Mareggiate con periodo inferiore ai 14 secondi danno luogo ad onde più ripide ma proprio per questo più suscettibili al decadimento dovuto a vento contrario e/o a correnti e/o mareggiate con direzione opposta. Mareggiate con periodo elevato scatenano una forza maggiore sotto la superficie del mare. Le onde prodotte da tali swell sono meno ripide e tendono a mantenere gran parte della propria energia anche per migliaia di Km. Maggiore è quindi il periodo della mareggiata, più energia è stata trasferita dal vento sul mare e più se ne accumula poi sotto la superficie, di fatto creando una long-period swell.

 
Il meccanismo di propagazione delle mareggiate. Conservazione di energia e decadimento. Velocità della mareggiate e delle onde

Avendo parlato prima di treni di onde occorre però chiarire che i vagoni di questi treni, di fatto formati da ciascuna onda, tendono a scambiarsi continuamente di posizione. La prima onda della mareggiata tende a rallentare, per essere scavalcata dalla seconda e passare dietro al  gruppo, poi ciò viene fatto dalla seconda e così via. Questo è l’altro fondamentale motivo dietro alla conservazione dell’energia che sta dietro ad una mareggiata di lungo periodo. In pratica è lo stesso principio applicato dai pattinatori o ciclisti durante le competizioni a squadre. Ma a che velocità si muovono i nostri ciclisti-onde? Per stabilire la velocità di una swell basta moltiplicarne il periodo per 1,5 per avere la velocità in nodi. Ne consegue che una mareggiata avente un periodo di 20 sec. si muove alla velocità di 30 nodi, vale a dire circa 55 Km/h (1 nodo = 1,852 Km). Questo però vale per la mareggiata nel suo complesso. Le singole onde si muovono in realtà ad una velocità doppia del treno di onde e quindi la velocità di ciascuna di esse può essere facilmente calcolata moltiplicando il periodo della mareggiata per tre. Sempre nell’esempio di una swell avente 20 secondi di periodo, una singola onda viaggia alla velocità di 60 nodi, cioè a circa 110 Km/h! Questo concetto può sembrare piuttosto difficile da comprendere ma risulterà chiaro rimanendo all’esempio di un gruppo di ciclisti che si scambiano di posizione a rotazione, con una certa velocità relativa di ciascuno rispetto agli altri in questo movimento di scambio costante. D’altro canto il gruppo si muove in avanti e quindi a questa velocità relativa va sommata quella di movimento del gruppo per ciascun ciclista, cioè per ciascuna onda.

 
Le Wind Swell: uscire sotto Fetch

Con questi elementi a disposizione possiamo già spiegare il perché in bacini chiusi l’altezza media delle onde è inferiore a quella che si ha negli oceani: la fetch, cioè l’area che può essere interessata dai venti è più limitata e le onde possono percorrere comunque tratti inferiori. Ecco perché si dice che in genere nel Mediterraneo si esce sotto fetch o wind-swell, mentre in un oceano può accadere che una enorme mareggiata colpisca una certa area in assenza totale di vento dopo aver in realtà viaggiato per migliaia di Km!

 
I Forerunners

A questo punto, ci si possono porre vari interrogativi. Il primo potrebbe essere il seguente: in tale esempio, cioè quello di una mareggiata oceanica che ha viaggiato così a lungo, questo significa che in un dato spot si può passare in pochi secondi da condizioni di acqua piatta a onde altissime? Per rispondere a questo quesito occorre parlare dei Forerunners, che non sono altro che le prime onde che anticipano la swell. Occorre chiarire da subito che si tratta di onde piccole, anche se in realtà l’energia che le ha generate è elevatissima. Ed infatti i Forerunners sono sempre associati a forte corrente. Essi, tanto per complicare un po’ le cose, anticipano il picco della swell con un tempo che è direttamente proporzionale alla distanza percorsa dai treni di onde.

 
I set della mareggiata

Dopo i Forerunners arrivano i primi set della swell, cioè le prime onde alte che cresceranno via via gradualmente fino a raggiungere i valori di picco della mareggiata stessa,  in gruppi che vanno in genere da 5  a 10. La spiegazione di questo fenomeno, che va ricercata nella c.d. “modulazione di frequenza”, è estremamente complessa ed esula dalle finalità di questo articolo.

 
Un pò di calcoli ...

Un'altra domanda che può sorgere spontanea è: a che profondità inizierà a frangere un’onda? Alla luce di quanto visto prima occorrerà tenere in considerazione il periodo della mareggiata la cui importanza risulta evidente proprio riguardo alla grandezza delle onde generate, basti pensare che un’onda di circa un metro generata da una mareggiata di appena 10 secondi di periodo non potrà che crescere, una volta arrivata a basse profondità, in un’onda appena più alta, intorno al metro e mezzo, quando invece la stessa onda, facente parte di una swell con periodo di 20 secondi, potrà raggiungere un’altezza di circa 5 metri! Ciò premesso, per rispondere alla domanda di partenza, cioè quando l’onda inizierà a frangere, vale la regola secondo la quale basta moltiplicarne l’altezza per 1.3. Quindi un’onda di 2 metri, ad esempio, inizierà a frangere a 2,6 metri di profondità.

 
Conformazione del fondale e rifrazione

Naturalmente quella vista al paragrafo precedente è una regola generale, visto che è poi la conformazione del fondale a fare la differenza in base al fenomeno noto come rifrazione. Infatti, la presenza di reef  amplifica notevolmente l’altezza delle onde concentrandole ed aumentandone la velocità con cui frangono, mentre fondali che degradano dolcemente tenderanno a produrre onde lente e meno potenti. I wave spot più famosi al mondo devono in effetti tutta la loro fama alla conformazione del fondale che funge da vero e proprio amplificatore dell'energia scatenata da una mareggiata. Spot come Peahi (Jaws) a Maui e Mavericks vicino Half Moon Bay  (S. Francisco) in California sono caratterizzati da fondali la cui profondità decresce repentinamente in una zona limitata, mentre sia sulla destra che sulla sinistra di questi piccoli canyon sommersi sono presenti canali in cui l'acqua è notevolmente più alta.

 
E le maree?

La marea può influire in modo evidente sulla qualità e, entro certi limiti, sulla grandezza di una swell. Di questo si parlerà in un prossimo articolo.


Disponibilità dei dati e conclusioni

Per quanto visto prima, la presenza di strumenti di monitoraggio delle condizioni del mare è essenziale, soprattutto negli oceani. A tal proposito è stato creato un sistema di boe dotate di strumenti di rilevazione meteo-marina che consentono di conoscere esattamente quando una mareggiata arriverà in una data zona costiera. Tale sistema opera fra l’altro in sinergia con quelli di rilevazione sismica per la segnalazione di Tsunami. Molto spesso i dati trasmessi da tali boe sono di dominio pubblico. Il National Weather Service statunitense, ad esempio, rende accessibili i dati delle boe che circondano le Hawaii dalle sue pagine web. Per ottenere in tempo reale i dati della boa più a Sud di tale arcipelago fare click su:

http://www.ndbc.noaa.gov/station_page.php?station=51002

A proposito del dato grezzo dell'altezza delle onde ottenuto dalle boe, occorre osservare che esso si riferisce alla misurazione dell'altezza del dorso (back) dell'onda. Per ottenere approssimativamente quello della faccia (face) occorre moltiplicare il valore originario per due. Se quindi il valore riportato dalla boa è, ad esempio, di 15 feet e riferendoci al sistema metrico, occorerà dividere per 3,48 per ottenere il valore in metri e moltiplicare per due, nell'esempio, 15/3,48 * 2 = 8,62 m. . Questo modo di riportare l'altezza delle onde in feet misurandole da dietro (hawaiian feet) ha causato non pochi incidenti e di recente è stato abbandonato da molti surf forecaster che riportano l'altezza effettiva della faccia delle onde. Si tenga anche presente che lo stesso dato calcolato del face delle onde è del tutto teorico e non tiene conto del fenomeno della rifrazione e cioè della conformazione del fondale dei vari spot. Qui il buon surf forecaster  fa la differenza.

In conclusione, è essenziale che lo Stand Up Paddler si mantenga costantemente aggiornato sulle condizioni meteo marine, soprattutto se intende uscire in spot oceanici.

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