Um dos principais parâmetros para caracterizar uma ondulação, ou “swell”, o período é definido como o intervalo de tempo entre a passagem de duas cristas sucessivas por um ponto fixo no oceano. Se você estivesse no alto de um píer sobre o mar, seria muito fácil medir o período com um relógio: bastaria acionar o cronômetro assim que a crista de uma onda passasse por um dos pilares do píer, e depois pará-lo na passagem da crista seguinte pelo mesmo pilar. O tempo marcado seria o período! Na verdade, usamos o período (T) para definir outro parâmetro muito importante, mas, mais difícil de ser medido, que é o comprimento de onda (L), definido pela distância horizontal entre duas cristas consecutivas, como ilustrado na Figura 1.
Figura 1. Definição de parâmetros básicos da onda.
Em águas profundas, o comprimento da onda (L0) pode ser calculado em função do período (T) da seguinte forma:
L0 = 1.56 T²
Onde L é o comprimento da onda em metros (m), e T o período da onda em segundos (s), com o índice 0 denotando a região de “águas profundas”. Para termos uma ideia da ordem de grandeza do comprimento das ondas em águas profundas, apresentamos a Tabela 1 com os comprimentos de onda calculados para swells com períodos típicos que encontramos no litoral brasileiro, variando de 6 a 16 segundos.
Tabela 1 – Comprimentos de onda em águas profundas em função do período do swell.
Daí vemos que uma onda com período 8s, comum no Brasil, tem aproximadamente 100 metros de comprimento em águas profundas*, enquanto que uma onda com o dobro de período (16s), apresenta um comprimento quatro vezes maior (400 metros). Vale observar que o comprimento da onda é de 1-2 ordens de grandeza superior à altura das ondas que costumamos surfar.
(*) O termo “águas profundas” é usado para definir uma região no oceano onde o fundo do mar não interfere na propagação da onda, sendo esta região limitada por uma profundidade igual à metade do comprimento da onda.
Isso acontece porque a energia da onda decai ao longo da profundidade, ficando praticamente desprezível quando a profundidade é igual à metade do seu comprimento. A Figura 2 ilustra o movimento orbital das partículas d’água provocado pela passagem de uma onda, sendo máximo (maior amplitude) na superfície, e decaindo ao longo da profundidade, até ficar desprezível na profundidade igual à metade do comprimento da onda. Por exemplo, para uma onda com período 8s (L = 100m), a região de “águas profundas” começa em 50 metros de profundidade. Ou seja, quando a profundidade é igual ou maior que 50 metros, o relevo marinho não interfere na propagação desta onda. Já em uma onda de 16 segundos (L = 400m), a região de “águas profundas” começa em 200 metros de profundidade. Assim, no âmbito da mecânica das ondas, o termo “águas profundas” é relativo.
Figura 2. Ilustração do movimento orbital das partículas d’água provocado pela passagem de uma onda.
Agora que apresentamos alguns conceitos básicos sobre o período e o comprimento das ondas, vamos falar um pouco sobre como estes parâmetros impactam as nossas previsões e o nosso surfe do dia a dia:
(1) Conservação de energia. Quanto maior o período, maior a capacidade da ondulação sustentar a sua energia por longas distâncias percorridas, já que as ondas mais longas (período superior a 14s) são menos íngremes e carregam energia em águas mais fundas, sendo menos suscetíveis ao decaimento provocado pela ação de ventos e ondas opostas.
(2) Dispersão. Quanto maior o período, maior a velocidade de propagação da onda em águas profundas. Isso leva à dispersão/separação das ondas em função dos seus períodos. Ondas de longo período se livram da zona confusa de geração (pista de vento) e viajam formando um trem de ondas mais organizado, que chamamos de ondulação/swell.
O conceituado professor da FURG (e ex-professor da UERJ, UFRJ e UFSC) Eloi Melo Filho, PhD em Ciências das Ondas pela Universidade da Califórnia, costumava fazer uma boa analogia sobre a dispersão das ondas, comparando-a com uma maratona: No início da maratona todos os corredores estão misturados, os “feras”, os profissionais, os amadores, e os curiosos. Da mesma maneira que as ondas de diferentes períodos estão misturadas nas proximidades da zona de geração. Porém, na medida em que você se afasta da “largada”, as ondas e os corredores mais rápidos vão se separando. No ponto de chegada, vemos chegando primeiro os poucos “feras” (normalmente os quenianos), seguidos pelos profissionais de primeiro escalão, depois aqueles de segundo escalão, e assim por diante.
No caso das ondas, se a geração for muito distante da costa (swell longínquo), veremos chegar primeiro as poucas ondas de período muito longo que a tempestade foi capaz de gerar, que são as ondas percussoras do swell. Por exemplo, não é raro nas previsões para o Rio de Janeiro vermos um swell pequeno, com período 18-20 segundos, que vai diminuindo gradativamente enquanto a sua altura aumenta, até atingir o pico com um período mais baixo. Geralmente isso acontece quando a geração do swell é muito distante da costa (>3.000 km) e as ondas mais longas têm bastante espaço para se distanciarem das demais. Como consequência, este primeiro momento do swell apresenta um mar mais devagar, com séries demoradas e de poucas ondas. Situação que difere bastante de quando uma tempestade extremamente forte, que forma longas pistas de vento sobre o oceano, gera um swell com pico de energia em 18-20 segundos, algo mais comum de vermos no arquipélago havaiano durante o inverno.
(3) Refração. O quanto uma ondulação será alterada por feições do leito marinho depende do período, já que, como visto anteriormente, as ondas mais longas (de maior período) começam a sentir o fundo do mar em profundidades maiores do que as ondas mais curtas (de menor período).
Um efeito prático disso pode ser observado em Pipeline, no Havaí (EUA). Lá, o relevo marinho apresenta uma plataforma elevada que se estende por centenas de metros ao largo, provocando a focalização da energia das ondas para a bancada principal de Pipeline (Figura 3). Quanto maior o período da ondulação, mais cedo a onda começa a ser moldada pelo fundo do mar, resultando em um maior efeito de focalização. Ao contrário, as ondas mais curtas só começam a sentir o fundo já muito próximas à zona de arrebentação, não recebendo esse efeito de focalização responsável pela formação das famosas “pirâmides” de Pipeline.
Dessa maneira, um swell de Noroeste (NO) com 6 pés de altura e período 17 segundos, pode ser capaz de produzir um Pipeline “de verdade”, com séries de 6-8 “pés havaianos”, enquanto que um swell com a mesma direção e altura, mas, com período 11 segundos, não chegará nem perto disso.
Figura 3. Focalização das ondas em Pipeline, Havaí (Fonte: https://allwaves.surf/).
O processo de refração também é responsável por forçar as ondas a ficarem paralelas à costa. Isso acontece porque a velocidade de propagação das ondas em águas rasas, ou celeridade (C), diminui com a profundidade. Assim, quando uma onda entra inclinada à costa, a sua parte que viaja em águas mais profundas (mais distante da costa) apresenta maior velocidade do que a parte que viaja em águas mais rasas (mais próxima da costa), provocando a sua rotação. O resultado disso é que a onda tende a ficar paralela à costa na medida em que se aproxima desta.
Para ilustrar este processo, é apresentada a Figura 4, com fotos aéreas da Ilha Thamburudhoo, em Maldivas, onde quebram as famosas ondas de Sultans (direita) e Honkeys (esquerda). Nestas fotos, é possível ver como uma mesma onda é capaz de se curvar, pelo processo de refração, de modo a se alinhar às praias com orientações tão distintas. Quanto maior for o período do swell, mais cedo irá começar a refração, e mais paralela à costa a onda irá chegar na zona de arrebentação.
Figura 4. Processo de refração das ondas ilustrado sobre fotos das Ilhas Maldivas (Foto: http://www.perfectwavetravel.com).
(4) Empinamento. Quando uma onda de aproxima de águas rasas, a sua parte mais baixa (cava ou base) começa a arrastar no leito marinho e o atrito faz a onda perder velocidade. Por conservação, a energia contida abaixo da superfície é empurrada para cima fazendo a onda crescer em altura. Este processo se dá continuamente até que a forma da onda fica instável e a onda arrebenta, iniciando o processo de dissipação de energia por arrebentação.
Quanto maior o período da ondulação, maior a energia contida abaixo da superfície que será transferida para cima e, consequentemente, maior altura as ondas irão atingir na arrebentação. Para exemplificar, é apresentada a Tabela 2, que mostra as diferentes alturas de onda na arrebentação (Hb) calculadas pela Teoria Linear (Komar, 1978) para um swell com 1 metro de altura em águas profundas, com período variando de 6 a 16 segundos.
Tabela 2. Alturas de onda na arrebentação (Hb) em função do período do swell.
Onde:
H0: Altura da onda em águas profundas (em metros).
Hb: Altura da onda na arrebentação (em metros), na escala científica e na escala havaiana (veja o nosso artigo sobre as escalas de onda).
Cabe observar que este cálculo leva em conta uma onda chegando de frente (ângulo de ataque zero) em uma praia hipotética, com o fundo plano. Em uma situação de batimetria real, essa diferença pode ser ainda maior, dado que as ondas mais longas têm maior potencial para amplificação de altura, pois iniciam o processo de focalização antes, em águas mais fundas. Para melhor ilustrar isso, na Figura 5 são apresentados resultados de modelagem de ondas realizadas com o programa SisBaHiA (COPPE/UFRJ) para o litoral carioca. Nestas simulações, foram propagadas ondas regulares com 1 metro de altura na fronteira ao largo e diferentes períodos, variando de 6 a 16 segundos. Não houve variação de direção de onda e nem de nível de maré. Apenas o período da onda foi variado.
Nos resultados, apresentados em forma de mapas de distribuição da altura da onda, podemos ver como apenas a variação do período da onda resulta em variações significativas na altura da onda que chega em nossas praias.
Figura 5. Mapas de alturas de onda gerados através da simulação de propagação de ondas com diferentes períodos na costa do Rio de Janeiro com programa SisBaHiA (COPPE/UFRJ).
Figura 6. Mapas de alturas de onda em Copacabana gerados através da simulação de propagação de ondas com período 8s (no alto) e 16s (embaixo) na costa do Rio de Janeiro com programa SisBaHiA (COPPE/UFRJ).
Figura 7. Mapas de alturas de onda na zona oeste gerados através da simulação de propagação de ondas com período 8s (no alto) e 16s (embaixo) na costa do Rio de Janeiro com programa SisBaHiA (COPPE/UFRJ).
No caso da praia de Copacabana, uma praia que não está diretamente exposta às ondulações de direção Sul, vemos na Figura 6 como o aumento do período aumenta a capacidade da onda em contornar os obstáculos naturais e chegar com maior altura em pontos da praia onde não costuma chegar com períodos mais baixos.
Já no caso das praias da zona oeste (Figura 7), que estão diretamente expostas às ondas de Sul, o aumento do período promove a uma maior amplificação da altura das ondas nos pontos focais da região. Ou seja, os pontos de convergência de energia das ondas, onde a altura da onda é amplificada, praticamente são os mesmos para os diferentes períodos simulados. O que muda é o fator de amplificação, com as ondas mais longas promovendo maiores alturas de onda na arrebentação, chegando a pouco mais de 2 metros no Recreio, e passando de 2,5 metros no costão de Grumari (contra aproximadamente 1,5 metros na onda com período 8s). Vale observar que o cálculo da altura da onda de 16s na arrebentação pela Teoria Linear, apresentado na Tabela 2, indicou ondas com 1,86 m de altura na arrebentação, valor significativamente abaixo do máximo encontrado nas simulações com o modelo, acima de 2,5 metros de altura.
(5) Potência ou fluxo de energia. A propagação da energia das ondas se dá perpendicularmente ao alinhamento das suas cristas, sendo proporcional ao seu período e ao quadrado da sua altura, de acordo com a seguinte expressão (Teoria Linear):
P = (ρg^2)/32π H^2 T
Onde P é o fluxo de energia por unidade de largura de frente de onda, é a massa específica da água, g é a aceleração da gravidade, H é a altura da onda, e finalmente, T é o período desta onda.
Ainda que a altura tenha um peso maior na energia da onda, a influência do período ainda é bastante significativa. Por exemplo, considerando-se valores típicos na costa do Rio de Janeiro (T = 8 s e H = 1,5 m), tem-se que P = 17 kW/m, ou seja, em cada metro de frente de onda passa a potência de 17 kW. Já uma onda com período 16s terá o dobro dessa potência, ou 34 kW.
(6) Largura da frente de onda. Ondulações com período mais alto são geradas por tempestades mais energéticas, que costumam ocupar uma área maior sobre o oceano, e são capazes de movimentar um volume maior de água. Quanto maior a energia despendida em sua criação, maior a distância entre as ondas, e mais energia é transferida para o fundo do oceano. Como consequência, além de ondas com maior comprimento, swells com maior período também costumam apresentar frentes de onda mais extensas (na direção longitudinal ao sentido de propagação), com as da Figura 8. Ao contrário, swells de período curto apresentam ondas mais “picotadas”, ou seccionadas, como as da Figura 9.
Figura 8. Imagem de ondas com frentes mais extensas, típicas de uma ondulação/swell de período médio/longo (Imagem: ventomaritime.dk).
Figura 9. Imagem de ondas seccionadas típicas de um swell com período curto (Imagem: wavelengthmag.com).
(7) Modo de arrebentação. Além de toda a influência na propagação da onda, o período/comprimento interfere também em mais um aspecto de suma importância para o surfista: o modo de arrebentação.
O tipo ou modo de arrebentação da onda, se progressiva (“cheia”) ou mergulhante (“tubular”), pode ser definido pelo Número de Irribaren, formulado por Batjes (1974) através de inúmeros experimentos em laboratório.
Este método, ilustrado na Figura 10, mostra que o modo de arrebentação é proporcional à inclinação do fundo do mar e inversamente proporcional à esbelteza da onda, de maneira que, quanto maior o período/comprimento para uma mesma altura de onda, mais tubular esta irá arrebentar.
Fisicamente, podemos pensar da seguinte forma: Quanto mais longa for a onda, maior será a diferença de velocidade das partículas de água da sua crista e da sua base, por estarem experimentando profundidades diferentes (a velocidade da onda é proporcional à profundidade). É como se uma pessoa em movimento tivesse os pés (base) desacelerados mais rapidamente do que a cabeça (crista), catapultando a cabeça. Além disso, quanto mais longa for a onda, mais água haverá empurrando a crista para a frente.
Figura 10. Modo de arrebentação das ondas em função do Número de Irribaren (Batjes, 1974).
CONCLUINDO
Afinal, o que é melhor para o surf, período curto ou longo? No fim das contas, é isso o que o surfista quer saber... rs. Porém, não existe uma resposta simples, pois cada caso é um caso. Como vimos ao longo deste artigo, o período influencia em diversos aspectos da onda, desde a capacidade do swell em conservar a sua energia desde águas profundas, passando pela maneira como a onda irá reagir ao fundo do mar, até a sua potência e o seu modo de arrebentação nas praias.
Podemos falar que, de uma maneira geral, as ondas mais curtas (de período inferior a 11s) são melhores para praias arenosas com arrebentação próxima da areia, principalmente quando a incidência da onda é mais frontal (baixa inclinação), proporcionando ondas mais seccionadas (“picotadas”), que abrem mais do que as ondas mais longas, que tendem a fechar mais.
Por outro lado, um swell com período mais alto (entre 12 e 16s) costuma ser melhor para point breaks, pois tem maior capacidade para “envolver” a bancada em toda a sua extensão, conectando todas as sessões da onda, e proporcionando paredes mais longas e inteiras.
Swells de período mais alto (>14s) normalmente também são melhores para fazer funcionar ondas tubulares em sua condição prime.
Já os swells com período longo, acima de 16s, podem ser bons tanto para os picos mais “escondidos”, que costumam ficar mais abrigados das ondas, como também para picos que requerem a focalização da onda por uma plataforma ao largo, como Pipeline (HAV) e Nazaré (POR).
Por fim, os swells com período muito longo, acima de 18s, em geral, não são bons para o Brasil. Primeiro, porque muito provavelmente o pico de energia deste swell não tem 18s (não temos pistas de vento suficiente para isso), e sim temos uma fase do swell em que chegam as poucas ondas percussoras de período muito longo que foram geradas pela tempestade distante. E segundo, porque essas ondas muito longas costumam entrar de frente e fechar inteira nas praias, sem formar pistas de surf.
RECOMENDAÇÕES
Agora que você já sabe alguns conceitos importantes sobre o período das ondas, tente observar como este parâmetro interfere nas condições do mar nos seus picos favoritos. Observe como o tamanho das ondas na arrebentação varia em função do período, para uma mesma direção de ondulação e de altura ao largo (no ponto de previsão das ondas).
Procure entender também como o modo de arrebentação da onda varia com o período, para diferentes combinações de altura e direção de onda, e de nível de maré. Com o tempo você irá ganhar sensibilidade sobre este importante parâmetro do surf e das previsões de onda, e poderemos avançar no seu conhecimento, falando também sobre o período de pico do swell, quando analisamos não apenas um caso hipotético de uma onda regular, mas, de um espectro real de ondas (combinação de ondas de diferentes alturas, períodos e direções).
E fique ligado nas análises e dicas dos especialistas de previsão do Lineup, que estão sempre buscando transmitir um pouco conhecimento sobre a influência do período do swell, e de outros fatores, no nosso surf do dia a dia.