Cientistas descobriram que as ondas do oceano podem se tornar muito mais extremas e complexas do que se imaginava anteriormente.
O novo estudo, publicado em Natureza hoje, revela que, sob condições específicas, onde as ondas se encontram em direções diferentes, elas podem atingir alturas quatro vezes mais íngremes do que se pensava ser possível.
Muitas vezes se supõe que as ondas são bidimensionais e a compreensão da quebra de ondas até o momento tem sido baseada nessas suposições. No entanto, no oceano, as ondas podem viajar em muitas direções e raramente se encaixam nesse modelo simplificado.
Novos insights de uma equipe de pesquisadores, incluindo o Dr. Samuel Draycott da Universidade de Manchester e o Dr. Mark McAllister da Universidade de Oxford, revelam que ondas tridimensionais, que têm movimentos mais complexos e multidirecionais, podem ser duas vezes mais íngremes antes de quebrar, em comparação com ondas bidimensionais convencionais e, ainda mais surpreendente, continuam a crescer ainda mais íngremes mesmo após a quebra.
As descobertas podem ter implicações na forma como as estruturas offshore são projetadas, na previsão do tempo e na modelagem climática, além de afetar nossa compreensão fundamental de vários processos oceânicos.
“A rebentação das ondas desempenha um papel fundamental na troca ar-mar, incluindo a absorção de CO2.”
O professor Ton van den Bremer, pesquisador da TU Delft, diz que o fenômeno é sem precedentes: “Uma vez que uma onda convencional quebra, ela forma uma capa branca, e não há como voltar atrás. Mas quando uma onda com alta propagação direcional quebra, ela pode continuar crescendo.”
Ondas tridimensionais ocorrem devido a ondas que se propagam em diferentes direções. A forma extrema disso é quando os sistemas de ondas estão “cruzando”, o que ocorre em situações onde os sistemas de ondas se encontram ou onde os ventos mudam de direção repentinamente, como durante um furacão. Quanto mais espalhadas as direções dessas ondas, maior a onda resultante pode se tornar.
Dr. Sam Draycott, Professor Sênior em Engenharia Oceânica na Universidade de Manchester, disse: “Mostramos que nessas condições direcionais, as ondas podem exceder em muito o limite superior comumente assumido antes de quebrarem. Diferentemente das ondas unidirecionais (2D), as ondas multidirecionais podem se tornar duas vezes maiores antes de quebrarem.”
O professor Frederic Dias, da University College Dublin e da ENS Paris-Saclay, acrescentou: “Quer queiramos ou não, as ondas de água são mais frequentemente tridimensionais do que bidimensionais no mundo real. Em 3D, há mais maneiras pelas quais as ondas podem quebrar.”
Os recursos atuais de projeto e segurança das estruturas marítimas são baseados em um modelo de onda 2D padrão e as descobertas podem sugerir uma revisão dessas estruturas para levar em conta o comportamento mais complexo e extremo das ondas 3D.
O Dr. Mark McAllister, da Universidade de Oxford, e a Wood Thilsted Partners disseram: “A tridimensionalidade das ondas é frequentemente negligenciada no projeto de turbinas eólicas offshore e outras estruturas marinhas em geral. Nossas descobertas sugerem que isso pode levar à subestimação de alturas extremas de ondas e, potencialmente, a projetos menos confiáveis.”
As descobertas também podem impactar nossa compreensão fundamental de vários processos oceânicos.
O Dr. Draycott disse: “A quebra das ondas desempenha um papel fundamental na troca ar-mar, incluindo a absorção de CO2ao mesmo tempo em que afeta o transporte de material particulado nos oceanos, incluindo fitoplâncton e microplásticos.”
O projeto dá continuidade a uma pesquisa anterior, , para recriar e estudar completamente a famosa onda anormal de Draupner pela primeira vez no FloWave Ocean Energy Research Facility na Universidade de Edimburgo. Agora, a equipe desenvolveu uma nova técnica de medição de ondas 3D para estudar ondas quebrando mais de perto.
O reservatório de ondas FloWave é um tanque circular multidirecional de simulação de ondas e correntes, especialmente adequado para a geração de ondas de múltiplas direções.
FloWave Ocean Energy Research Facility em Edimburgo. A bacia circular tem um diâmetro de 25 metros e pode ser usada para gerar ondas de várias direções. Crédito: The University of Edinburgh
Conjunto inovador de sensores tornou possível fazer medições precisas de ondas em 3D. Crédito: The University of Edinburgh
Conjunto inovador de sensores tornou possível fazer medições precisas de ondas em 3D. Crédito: The University of Edinburgh
Dr. Thomas Davey, Diretor Experimental da FloWave, na Universidade de Edimburgo, disse: “Criar as complexidades dos estados do mar do mundo real em escala laboratorial é essencial para a missão da FloWave. Este trabalho leva isso a um novo nível usando as capacidades multidirecionais da bacia de ondas para isolar esses importantes comportamentos de quebra de ondas.”
O Dr. Ross Calvert, da Universidade de Edimburgo, acrescentou: “Esta é a primeira vez que conseguimos medir alturas de ondas com resolução espacial tão alta em uma área tão grande, o que nos dá uma compreensão muito mais detalhada do comportamento complexo da quebra de ondas.”
O estudo foi conduzido por um consórcio de pesquisa incluindo especialistas da Universidade de Manchester, Universidade de Oxford, Universidade de Edimburgo, University College Dublin, ENS Paris-Saclay e TU Delft.
