Quando ciclones ou outras tempestades oceânicas maciças chegam à terra, suas ondas gigantes batem nas costas e às vezes causam danos generalizados.

Agora, uma equipe internacional de pesquisadores analisou meses de dados de grandes ondas próximas à costa para fornecer novos insights que poderiam ajudar a melhorar os projetos de uma variedade de estruturas costeiras, de portos a paredões, para melhor resistir a ondas destrutivas.

No estudo publicado em 28 de outubro na revista Relatórios Científicos , os pesquisadores relatam a combinação de um modelo matemático para descrever a formação de grandes ondas com medições do mundo real feitas em águas rasas perto da costa da Irlanda, onde ondas foram relatadas para atingir a costa com força suficiente para mover rochas de 100 toneladas.

“Neste trabalho, analisamos dados reais para mostrar que, ao longo de vários meses medindo diferentes eventos de tempestade, descobrimos que as ondas extremas que observamos nos dados costeiros tendem, em média, a ser menores do que as ondas traiçoeiras que observamos em águas profundas, mas eles têm características semelhantes, "disse Francesco Fedele, professor associado da Georgia Tech School of Civil and Environmental Engineering.

"Essas grandes ondas próximas à costa ainda são causadas por interferência construtiva - o efeito das ondas vindo em todas as direções diferentes e basicamente se encontrando em um ponto e se acumulando para formar uma grande onda, e por não linearidades de segunda ordem que distorcem a forma sinusoidal das ondas para ter cristas mais nítidas e depressões mais rasas ", disse Fedele.

A equipe de pesquisa também incluiu M. Aziz Tayfun, professor emérito da Universidade do Kuwait, Frederic Dias, um professor da University College Dublin, e James Herterich, um associado de pós-doutorado, aksi na University College Dublin.

No estudo, que foi patrocinado pela Science Foundation Ireland, os pesquisadores analisaram as medições capturadas por um dispositivo de perfil de corrente doppler acústico (ADCP) que foi implantado por vários meses no fundo do oceano em Killard Point durante a primavera de 2015 e nas ilhas Aran durante a primavera de 2017. Durante esse tempo, o dispositivo foi capaz de capturar dados de dois eventos de tempestades intensas que produziram grandes ondas costeiras.

A tempestade mais recente, Doris, que atingiu a costa irlandesa em fevereiro de 2017, produziu ondas de até 43 pés do pico ao vale, e a tempestade anterior em 2015 causou ondas ainda mais altas, tão alto quanto 73 pés, de acordo com as medições do ADCP, que funciona emitindo pulsos de som e medindo a força dos sons que ricocheteiam nas partículas flutuantes para calcular a altura da água.

Os pesquisadores usaram esses dados para comparar com os modelos estatísticos Tayfun-Fedele e Boccotti usados ​​para explicar ondas oceânicas perigosas que ocorrem em águas muito mais profundas. Esses modelos foram usados ​​em uma análise das duas famosas ondas desonestos do mundo real, Andrea e Draupner, observada em plataformas de petróleo no Mar do Norte em 1995 e 2007, bem como a onda desonesta de Killard observada na costa da Irlanda em 2014.

"Pudemos estender esses modelos estatísticos, que são amplamente validados para ondas em águas profundas, para descrever ondas traiçoeiras costeiras, "Fedele disse.

A comparação dos perfis de onda simulados das ondas traiçoeiras do mar profundo e os perfis de onda gerados pelos dados coletados para as ondas próximas à costa mostraram um perfil semelhante para todos, sugerindo que as ondas próximas à costa são geradas da mesma forma que as de águas profundas, Fedele disse.

Mas para ondas perto da costa, a quebra das ondas sangra parte de sua energia, ele disse.

"Assim que você entrar em águas rasas, as não linearidades aumentadas tornam as ondas menos dispersivas e a tendência de quebra das ondas se intensifica., "Fedele disse." Muita energia é dissipada formando gorros brancos que se chocam contra a costa. "

A pesquisa pode fornecer uma base para projetos de estruturas costeiras que são construídas para suportar as forças das ondas ao longo do tempo.

“Para quem deseja projetar estruturas costeiras, você precisa saber qual é a maior onda que vai quebrar em uma área costeira durante a vida útil da estrutura - qual é a maior onda de muitos milhões de ondas ou mais que irão acontecer, "Fedele disse." E uma vez que você tenha esse conhecimento usando esses métodos estatísticos, você pode projetar a estrutura para suportar as ondas mais altas. "

Fedele disse que os próximos passos da pesquisa envolveriam estudar mais sobre a mecânica física do ponto em que as ondas quebram, tanto contra a costa como no caso das ondas costeiras, ou quando ondas violentas do mar profundo quebram em águas abertas.