Cap 6.2.2

6.2.1 El oleaje y sus características.

El viento es responsable de la generación del oleaje que se desplaza sobre la superficie del agua y que juega un rol muy importante en la modificación de la línea costera. Si observamos el mar durante una tormenta, su superficie parece estar en un estado de confusión y es difícil apreciar que entre el desorden es posible detectar los diferentes trenes de olas que allí se generan.

Las olas son movimientos ondulatorios, oscilaciones periódicas de la superficie del mar, formadas por crestas y depresiones que se desplazan horizontalmente.

Para el estudio de las olas, éstas se dividen en: olas de agua profunda, que no están influenciadas por el fondo, se mueven independientemente de él y; olas costeras en que por disminución de la profundidad del agua, su forma y movimiento están afectados por el fondo.

Las olas se caracterizan por su: longitud de onda, período, pendiente, altura, amplitud y velocidad de propagación, variables físicas y geométricas que se definen a continuación:

Longitud de onda (L): es la distancia horizontal entre dos crestas o dos depresiones sucesivas.

Período (T): es el tiempo, contado en segundos, entre el paso de dos crestas sucesivas por un mismo punto.

Altura (H): distancia entre la cresta de la ola y el nivel medio del mar.

Pendiente: relación entre la altura y la longitud de onda (H/L).

Amplitud (A): distancia entre la cresta y el valle de la ola.

Velocidad de propagación: V= Longitud de onda/Período

Como las olas son muy variables para analizarlas y describirlas se usan métodos estadísticos. Así, para la altura, normalmente se refiere a la altura significativa, esto es el promedio de 1/3 de las olas más altas observadas en una serie en un período de tiempo determinado. En el océano Atlántico la altura significativa de las olas es de dos metros.

En Chile, por ejemplo en Constitución en el período de otoño-invierno, la altura significativa de las olas varía de 0.9 a 1.5 metros; en primavera-verano es entre 0.8 y 2.2 metros. En el mismo lugar, con oleaje de tormenta se observan alturas entre 4 y 5 metros.

De acuerdo a los registros en la costa de Chile se observa lo siguiente:

Frecuencia de observación Altura
Hasta 28% 0.5 - 1.0 metro
60% 1.0 - 2.5 metro
10% 2.5 - 4.0 metros
1-2% Más de 4 metros.

Con relación al Período (expresado en segundos), el promedio general registrado en las costas chilenas varía de 8 a 14 segundos, un 10% del oleaje registra período de hasta 16 segundos y excepcionalmente, de 18 a 20 segundos.

Olas en agua profunda: Producen un movimiento más o menos regular en la superficie del océano, denominado oleaje, en el cual la altura de la ola es relativamente débil en relación con el largo de la onda. El oleaje se propaga en el océano por lo general muy lejos del lugar donde se origina. Este oleaje es teórico y se explica por soluciones matemáticas.

Ola teórica: Un hecho de observación común es que los objetos que flotan en la superficie del mar simplemente suben y bajan cuando la ola pasa por ellos. Esto ocurre porque las partículas de agua responden al paso de la onda y se mueven en órbitas circulares cuyo diámetro disminuye con la profundidad.


Ola teórica

Esto supone que:

Las partículas de la superficie del mar describen círculos cuyo radio depende de la profundidad.

El diámetro de las trayectorias disminuye con la profundidad y es prácticamente nulo en profundidad.

El perfil del oleaje corresponde a un trocoide, que es la curva descrita por un punto de un disco que rueda sobre una recta.

La ola en agua profunda corresponde a una onda de superficie. Al llegar a la costa se transforma en ola costera, ola de masa.


Trocoide

A una profundidad igual a la mitad de la longitud de onda, el diámetro de las órbitas de las partículas de agua es 1/25 veces del diámetro de la superficie y para propósitos prácticos, se considera este nivel como la máxima profundidad del movimiento del oleaje.

En aguas más profundas que la mitad de la longitud de onda, las partículas orbitantes no entran en contacto con el fondo oceánico, mientras que a profundidades menores que la mitad de la longitud de onda, las órbitas son achatadas por la resistencia debida a la fricción, pierden energía y se dice que la ola "siente el fondo". Se reconoce esta profundidad como el máximo nivel en que las olas pueden mover partículas y erodar los sedimentos finos del suelo oceánico, se le llama nivel del oleaje.

Olas reales: Las olas reales se alejan bastante de las olas teóricas, en las áreas donde sopla el viento que las genera. En las áreas de generación del oleaje hay una agitación aparentemente anárquica de la superficie. Con vientos sobre 9º Beaufort se observan montañas desordenadas de agua de alturas muy variables, sobre estas grandes olas se forman otras más pequeñas.

Así, la estructura superficial del océano es el resultado de la superposición de varios trenes de olas que se interfieren resultando depresiones y cumbres. La interferencia puede dar anulación o un reforzamiento.

Si la velocidad del viento es mayor a 5 m/seg la altura de la ola crece más rápido que la longitud de onda, la pendiente aumenta y si sobrepasa el límite, las olas revientan independientemente de toda influencia del fondo generándose cabritos o corderitos (olas forzadas).

Las áreas de generación poseen espectros de olas muy variadas, de diferente longitud de onda. Como la velocidad aumenta con la longitud de onda, las olas que salen de esta zona de generación no progresan a la misma velocidad. A medida que el oleaje sale de esta área se va clasificando, simplificando, tomando el aspecto de ondulaciones paralelas y disminuyendo la pendiente.

Si seguimos las olas desde que el viento las produce en el mar, viajan miles de kilómetros y rompen finalmente contra la costa.

El desarrollo de las olas se atribuye a tres factores principales:

La velocidad media del viento.

La duración del tiempo en que actúa.

La distancia sobre la que ha soplado (fetch).

Velocidad del viento (km/hr) Duración mínima
(hr)
Fetch
(km)
Altura media
(m)
18 2.4 18 0.3
28 6.0 63 0.8
37 10 140 1.5
46 16 300 2.7
¯      
92 69 2600 15

Principales áreas de generación del oleaje:

Son aquellas donde soplan los vientos del Oeste en las zonas templadas de los dos hemisferios. Las tormentas dan origen a olas del NW y SW, a partir de los 40º de latitud.

Fuera de estas regiones hay sólo un área importante en la generación de olas: el mar de Arabia, en los meses de junio, julio y agosto, durante el monzón de verano que es muy violento.

Los vientos alisios rara vez generan grandes olas. Los ciclones tropicales generan olas enormes pero en forma muy irregular. Así, la mayor parte de las olas observadas en las regiones intertropicales son originarias de las regiones de latitudes más elevadas y son propagadas libremente sobre miles de kilómetros.

Las regiones que tienen alta frecuencia de ocurrencia de vientos fuertes son en consecuencia, las regiones principales de generación de olas y corresponden a las zonas de actividad frontal en las más altas latitudes de ambos hemisferios. El cinturón de tormentas del sur es el área generadora de olas más clara y definida del mundo porque allí se registran gran cantidad de vientos fuertes (8-9º Beaufort), son relativamente persistentes en cuanto a ubicación y soplan sobre largas distancias en el mar.

Con relación al tipo de olas se distinguen los siguientes ambientes de oleaje:

Ambientes de ola de tormenta: que ocurren en las altas latitudes donde soplan vientos fuerte frecuentes creando olas altas y de fuerte pendiente. La dirección dominante de los vientos en estos cinturones templados es Oeste. La costa oeste de Patagonia es probablemente la más atacada por las olas de tormenta durante todo el año y contrasta con la costa este donde el ataque es menor.

Las costas en estos lugares poseen acantilados rocosos y plataformas de abrasión. Estas costas rocosas tienen importancia ecológica y humana porque proveen hábitats adecuados para algunas algas que están siendo explotadas y para algunas especies de fauna.

Ambiente de olas de costas oeste: olas largas y bajas que se han generado en los cinturones de tormenta y que posteriormente han disminuído su energía al alejarse de sus áreas de formación. Su nivel energía es mayor en las latitudes más altas y moderado en los trópicos. Son costas relativamentre homogéneas del punto de vista del oleaje, exceptuando parte de las costas de México que pueden estar afectadas por ciclones tropicales; o las costas de la India en que el oleaje puede ser reforzado por olas generadas por el monzón estacional. El oleaje del SW ocurre a lo largo de la costa oeste de América desde California a Chile; costa oeste de Africa.

Ambiente de costas este: niveles de energía bajos a moderados, con la excepción de sectores de costas tropicales afectados por ciclones.

Ambientes protegidos: se trata de costas en las que el oleaje oceánico no penetra porque se encuentran protegidas por cubiertas de hielo o porque se encuentran localizadas fuera de los cinturones de tormenta. Generalmente son ambientes de olas de baja energía las costas polares y los mares cerrados donde hay poco fetch que restringe el desarrollo de la ola.


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