Partucci Michele

Guardascione Enzo

V^C ptm

Tipi di ondeTipi di onde

Le onde marine sono perturbazioni della superficie marina la cui propagazione comporta un trasferimento orizzontale dell’energia che una zona limitata di mare riceve da forze esterne, quali il vento, la forza di marea, esplosioni di gas sottomarino, movimenti della crosta terrestre.

Prenderanno quindi i rispettivi nomi:

• ONDE DI VENTO• ONDE DI MAREA• ONDE DA ESPLOSIONI• ONDE DI TERREMOTO

Locazione delle ondeLocazione delle onde

• Le onde sono INTERNEINTERNE se interessano la superficie di discontinuità di masse d’acqua di diverse proprietà fisiche.

________________________

• Le onde sono SUPERFICIALISUPERFICIALI se interessano la superficie di discontinuità aria-acqua.______________

Le onde superficialiLe onde superficiali• Le onde vengono

generate dal vento• Non subiscono la

deviazione della forza di Coriolis

• Possono sussistere per molto tempo, perché la forza di gravità mantiene il moto oscillatorio (onde di gravità)

• Assumono le denominazioni di mare vivo (sea) e mare morto o lungo (swell) a seconda delle varie situazioni temporali.

il Fetch,il Fetch, Le onde superficiali dipendono dalla intensità

dalla direzione e dalla durata del vento che le genera. La zona di mare su cui agisce il vento per un certo periodo con caratteristiche costanti (forza e direzione) viene chiamato “Fetch”

Caratteristiche delle onde Caratteristiche delle onde superficialisuperficiali

LUNGHEZZA LUNGHEZZA D’ONDA D’ONDA (L, lenght ): (L, lenght ): distanza orizzontale tra due creste consecutive.

PERIODO (P, period ):PERIODO (P, period ): è il tempo che intercorre tra il verificarsi di due creste consecutive per uno stesso punto.

RIPIDITA’RIPIDITA’: H/L- rapporto tra l’altezza e la lunghezza d’onda.

AMPIEZZA (A):AMPIEZZA (A): distanza verticale della cresta dal livello di riferimento della superficie del mare.

VELOCITA’ DI PROPAGAZIONE VELOCITA’ DI PROPAGAZIONE (C, velocity ):(C, velocity ): spazio orizzontale percorso dal profilo dell’onda nell’unità di tempo.

ALTEZZA (H, ALTEZZA (H, height):height): distanza verticale tra il punto più alto(cresta) e quello più basso(cavo o gola, trough) dell’onda.

La genesi dell’onda marina,La genesi dell’onda marina,

La formazione e lo sviluppo dell'onda marina presenta alcune fasi abbastanza definite. La prima è quella delle "increspature" ovvero delle onde capillari, subito dopo viene la "maretta"e infine la fase dei "cavalloni“.

Queste sono tutte determinate dall'azione diretta e in atto del vento sul posto, e prendono il nome di onde vive. La direzione di provenienza del moto ondoso è compresa entro un angolo di 10 gradi con quella del vento.

Lo sviluppo,Lo sviluppo,

precedentemente (fino a 4 giorni prima) anche in tratti di mare molto distanti (fino a 4000 chilometri), il corrispondente mare è detto "mare morto o lungo" e in inglese "swell". La direzione del mare lungo è indipendente da quella del vento in atto.

Il mare costituito da onde vive viene detto "mare vivo" e in inglese "sea". Quando le onde sono causate da un vento che ha soffiato

lo smorzamento dell'onda lo smorzamento dell'onda marina,marina,

ad aumentare in altezza, in lunghezza e velocità. I valori massimi delle prime due grandezze, in funzione della velocità del vento, sono raggiunti in tempi diversi: prima in altezza e successivamente in lunghezza, facendo assumere all’onda una notevole ripidità H/L che superato il valore di 1/7 della lunghezza porta alla rottura di essa, generando i cosiddetti frangenti, ovvero le creste di spuma bianca, che crollano in avanti sul cavo antistante.

Quando il vento è più veloce dell'onda, ne accelera le particelle sulla cresta, che tende a spingersi in avanti, mentre rallenta quelle nel cavo. In questo modo l'onda tende

Tale fenomeno può talora essere utile per avvistare una zona infida di bassifondi. Infatti, vedendo, per esempio, una zona dove le onde frangono senza un apparente motivo, se ne può dedurre la presenza di un bassofondo, poichè questo, rallentando per attrito le onde, praticamente le accorcia fino a che queste si trovano nella condizione di frangere. Col crescere ulteriore dell'età, la velocità dell'onda può superare quella del vento; la pendenza continua a diminuire fino a un certo valore e poi rimane costante. Il moto ondoso si propaga per notevoli distanze fino a che non urta contro una costa.

La propagazione La propagazione delle onde superficiali,delle onde superficiali,

In mare aperto e profondo le onde non sottoposte all’azione del vento, risultano molto simili ad onde sinusoidali. Indicando con (C) la loro velocità di propagazione, con (L) la loro lunghezza, e con (h) la profondità del mare, si ha la relazione:

Nel caso di onde corte (L/2 <

h), al termine tgh 2 h/L con buona approssimazione può essere attribuito il valore 1 e la relazione diviene:

Nel caso di onde lunghe, la cui lunghezza è pari o superiore alla profondità del bacino (L>h) si ha:

e attenuazione e attenuazione del moto ondoso.del moto ondoso.

Quando l’onda lascia l’area generatrice (Fetch) si propaga come onda libera, inizialmente la sua lunghezza ed il suo periodo aumentano mentre l’altezza diminuisce progressivamente. Successivamente i suoi parametri si stabilizzano. L’attenuazione del moto ondoso è in funzione della propagazione, quindi si verifica in misura maggiore per le onde di corto periodo ne deriva

che ad una certa distanza dall’area generatrice si trovano solo onde di lungo periodo. Per quanto riguarda le formule che danno la possibilità di conoscere il legame fra le dimensioni del moto ondoso si ricordano le seguenti:

L = 1.56 P2 (in metri)

C = 3.03 P (in nodi)

La figura mostra il

legame generale tra

velocità, periodo e

lunghezza dell’onda

quando la profondità è superiore a

L/2.

Il profilo delle onde:La TrocoideIl profilo delle onde:La Trocoide

sfasamento costante tra loro, nel senso che due di esse distanti L/n (L lunghezza d’onda, n numero reale) occupano sulle

rispettive orbite, ad ogni istante, posizioni sfasate di 2/n. Inoltre, il raggio r delle orbite descritte dalle particelle si riduce con la profondità.

Il profilo delle onde marine è simile alla figura generata da un punto situato sul bordo di una ruota che si muove su una superficie orizzontale.La trocoide è la curva descritta dal moto delle particelle d’acqua che costituiscono l’onda. Tali particelle prese singolarmente

percorrono circonferenze in un tempo pari al periodo T dell’onda e con

Valutazione delle dimensioniValutazione delle dimensioni dell'onda e dello stato del mare dell'onda e dello stato del mare

vento sia invariata e persistente per lungo tempo. Solo dopo qualche giorno la velocità dell'onda diviene uguale a quella del vento e le sue dimensioni non aumentano più. Oltre la velocità del vento e la sua persistenza, elemento fondamentale per lo sviluppo delle onde è il fetch,

L'altezza delle onde aumenta quando il vento fornisce sufficiente energia. Quando vengono superati 10 nodi di vento, non aumenta solo l'altezza delle onde, ma anche la loro lunghezza e velocità. Questi aumenti non sono illimitati, ma presentano valori massimi finali, per raggiungere i quali è necessario che l'azione del

nelle vicinanze della zona le onde non sono molto alte, al contrario man mano che ci si allontana da essa l’altezza delle onde aumenta. Il diagramma ci dà l'altezza dell'onda e il suo periodo in funzione della velocità del vento, della sua durata e del fetch.

Spesso si parla di onde lunghe o corte, alte o basse. Esiste a tal proposito una distinzione come segue:

onde basse fino ad altezza inferiore ai 2 metri; onde medie tra 2 e 4 metri; onde alte oltre i 4 metri;

e, per quanto riguarda la lunghezza:

onde corte inferiori a 100 metri; onde medie fra 100 e 200 metri; onde lunghe oltre i 200 metri.

Tali definizioni vengono di solito impiegate per definire le cosiddette onde di mare morto.

Onde di gravitàOnde di gravità Dopo che si sono formate le "increspature", il vento, non esercita più soltanto un semplice attrito, ma una vera e propria pressione che provoca un abbassamento nel punto in cui è maggiormente esercitata, e un innalzamento compensativo in corrispondenza del punto ove lo è meno. Si formano così le onde di gravità, che si muovono appunto sotto l'azione della gravità, per effetto della pressione causata dal vento sul mare, la massa d'acqua superficiale oscilla e assume un movimento circolare che si trasmette alle aree adiacenti, originando un profilo ondoso che si propaga nella direzione del vento, senza che vi sia un vero spostamento d'acqua. Pertanto il moto dell'acqua è apparente; le sue particelle percorrono solamente traiettorie pressoché circolari, che diventano sempre più piccole verso il fondale.

il loro spostamento,il loro spostamento, In mare aperto e profondo e nel

caso di onde lunghe le particelle d’acqua che partecipano al movimento descrivono orbite pressoché circolari che divengono sempre più ellittiche con l’aumentare della profondità. In caso di onde corte le particelle d’acqua che partecipano al movimento descrivono invece orbite pressoché circolari con raggi decrescenti con la profondità. Nel loro movimento pressoché circolare leparticelle d’acqua si spostano e in direzione della propagazione dell’onda di una quantità molto piccola.

Quando la profondità del mare diviene minore della metà della lunghezza d'onda, influenza le caratteristiche dell'onda stessa. Al decrescere ulteriore della profondità, diminuiscono anche la lunghezza e la velocità dell'onda, ma se questa è un'onda di mare vivo, l'altezza rimane quasi la stessa. Quindi le onde diventano più fitte e sempre

Onde di acqua bassaOnde di acqua bassa

più ripide, finché si

destabilizzano e si rompono. Ciò avviene quando la profondità del mare è circa una volta e mezza l'altezza dell'onda. Si formano in questo modo i frangenti (breakers). Quando i frangenti su una spiaggia si dispongono lungo una linea più o meno continua, si ha una linea di rottura (surf). Le onde lunghe e basse,

invece, quando

giungono in acque poco

profonde, possono

addirittura aumentare in

altezza e formare onde

a ricciolo (rollers).

SCALA SCALA DOUGLASDOUGLAS

Lo stato del mare è lo stato del moto ondoso locale dovuto agli effetti combinati del mare vivo (o mare di vento) e del mare lungo (o mare morto)

TERMINE DESCRITTIVO English Français Español

ALTEZZA MEDIA DELLE ONDE (metri)

Stato del mare

State of the sea

État de la mer

Estado del mar

0 Calmo Calm (glassy)

Calme Calma -

1 Quasi calmo

Calm (rippled)

Calme (ridée)

Calma (rizada)

0 - 0,10

2 Poco mosso

Smooth Belle Marejadilla 0,10 - 0,50

3 Mosso Slight Peu agitée Marejada 0,50 - 1,25

4 Molto mosso

Moderate Agitée Fuerte marejada

1,25 - 2,50

5 Agitato Rough Forte Gruesa 2,50 - 4

6 Molto agitato

Very rough Très forte Muy gruesa 04-giu

7 Grosso High Grosse Arbolada 06-set

8 Molto grosso

Very high Très grosse Montañosa set-14

9 Tempestoso

Phenomenal Énorme Enorme oltre 14

(Scala indicativa dello stato del mare)

Le tavole riportano le scale descrittive e numeriche dei vari tipi di moto ondoso usate nel Servizio Meteorologico Italiano

LUNGHEZZA E ALTEZZA ONDE

0 Assenza di onde morte

Onda corta 0 - 100 metri

1 Onda corta o media e bassa

Onda media 100 - 200

2 Onda lunga e bassa

Onda lunga oltre 200

3 Onda corta e moderata

4 Onda media e moderata

Onda bassa 0 - 2 metri

5 Onda lunga e moderata

Onda moderata

02-apr

6 Onda corta e alta

Onda alta oltre 4

7 Onda media e alta

8 Onda lunga e alta

9 Onda confusa (lunghezza e altezza non determinabili

MARE VIVO English Français EspañolMare di vento Wind sea Mer du vent

Mar de viento

MARE MORTO English Français Español

Mare lungo Swell Houle Mar de leva

È il moto ondoso generato direttamente dal vento in azione nella zona di mare osservata o nelle immediate vicinanze

È il moto ondoso proveniente da zone lontana di burrasca (onde lunghe) o da quelle ancora residue sulle acque su cui ha soff iato un vento molto forte (onde morte)

Tabelle del mare vivo,delTabelle del mare vivo,del mare morto e delle mare morto e delle

caratteristiche delle ondecaratteristiche delle onde

SCALA BEAUFORTSCALA BEAUFORT

L'altezza probabile delle onde indica le condizioni che si possono generalmente incontrare in mare aperto, ad una notevole distanza dalle coste e non deve mai essere usata in senso inverso per per stimare o segnalare lo stato del mare. Ricordiamo che in mari interni, in vicinanza delle coste, con venti da terra le onde risultano meno alte e ripide

CENNI STORICILa scala prende il nome dall'ammiraglio inglese Francis Beaufort (1774-1857), addetto al servizio idrografico britannico, che nel 1805 propose un metodo per la classificazione della forza del vento in 13 gradi. La scala fu utilizzata per la prima volta nel 1831 a bordo della Beagle nel suo famoso viaggio e venne adottata dall'ammiragliato britannico nel 1838 ed in seguito da tutti gli altri paesi

TERMINEVELOCITÀ VENTO

EFFETTI DEL VENTO

ALTEZZA PROBABILE

ONDE (metri)

DESCRITTIVO m/sec nodi

SUL MARE (al largo) media max

0 Calma 0 - 0,2 f ino a 1 Il mare è liscio come l'olio e il fumo sale verticalmente

- -

Calm

Calme

Calma

(Scala indicativa della forza del vento)

Frazione di scala

EFFETTI DEL VENTOm/sec nodi SUL MARE (al largo) media max

1 Bava di vento 0,3 - 1,5 1,0 - 3,0 Leggere increspature sulla superficie assomiglianti a squame di pesce. Ancora non si formano creste bianche di schiuma.

0,1 0,1

2 Brezza leggera

1,6 - 3,3 4 6 Ondine minute, ancora molto corte ma ben evidenziate. Le creste non si rompono ancora ma hanno aspetto vitreo.

0,2 0,3

3 Brezza tesa 3,4 - 5,4 7 10 Ondine grandi con creste che che cominciano a rompersi con schiuma di aspetto vitreo. Si notano alcune "pecorelle" con la cresta bianca di schiuma.

0,6 1

4 Vento moderato

5,5 - 7,9 11 16 Onde piccole con tendenza ad allungarsi. Le pecorelle sono più frequenti.

1 1,5

5 Vento teso 8,0 - 10,7 17 - 21 Onde moderate dalla forma che si allunga. Le pecorelle sono abbondanti e c'è possibilità di spruzzi.

2 2,5

6 Vento fresco 10,8 - 13,8

22 - 27 Onde grosse (cavalloni) dalle creste imbiancate di schiuma. Gli spruzzi sono probabili

3 4

- - Calma

VELOCITÀ VENTO ALTEZZA PROBABILETERMINEDESCRITTIVO

0 fino a 1 Il mare è liscio come l'olio e il fumo sale verticalmente

0 - 0,2

7 Vento forte 13,9 - 17,1

28 - 33 I cavalloni si ingrossano. La schiuma formata dal rompersi delle onde viene "soffiata" in strisce nella direzione del vento.

4 5,5

8 Burrasca 17,2 - 20,7

34 - 40 Onde moderatamente alte. Le creste si rompono e formano spruzzi vorticosi che vengono risucchiati dal vento.

5,5 7,5

9 Burrasca forte 20,8 - 24,4

41 - 47 Onde alte con le creste che iniziano a frangere. Strisce di schiuma che si fanno più dense. Gli spruzzi possono ridurre la visibilità.

7 10

10 Tempesta 24,5 - 28,4

48 - 55 Onde molto alte sormontate da creste (marosi) molto lunghe. Le strisce di schiuma tendono a compattarsi e il mare pare tutto biancastro. I frangenti sono molto più intensi a la la visibilità è ridotta.

9 12,5

11 Tempesta violenta

28,5 - 32,6

56 - 63 Onde enormi che potrebbero anche nascondere alla vista le navi di piccole o medie dimensioni. Il mare è tutto coperto da banchi di schiuma. Il vento nebulizza la sommità delle creste e la visibilità è ridotta.

11,5 16

12 Uragano oltre 32,7 oltre 64 L'aria è piena di spruzzi e la schiuma imbianca il mare completamente. La visibilità è molto ridotta.

14 -

Propagarsi e affievolirsi del Propagarsi e affievolirsi del mare lungomare lungo

Quando le onde si propagano oltre la zona in cui il vento le ha generate si ha il "mare lungo". Queste onde se non incontrano un vento contrario che le spiani, viaggiano per molto tempo e per grandi distanze. Per conoscere la velocità con cui si propaga il mare lungo e quindi stimare quando arriverà in una certa zona, dobbiamo considerare che esso viaggia con una velocità che è quasi la metà di quella del vento nella zona in cui è stato generato. Man mano, poi, che si allontanano dalla zona di origine, a causa dell'attrito, le onde di mare lungo tendono ad affievolirsi. L'altezza si riduce di 1/3 ogni volta che le onde percorrono una distanza in chilometri pari a 6 volte la lunghezza d'onda, misurata in metri, oppure una distanza in miglia equivalente alla lunghezza d'onda misurata in piedi.