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Espectro de ondas: o raio-X do mar

Luiz Guilherme Aguiar
Lectura: 8 minutos

Você olha a previsão e vê: altura de 2 metros, período de 11 segundos e direção sudeste.

No dia seguinte, encontra um mar alinhado, com séries bem definidas e ondas entrando praticamente da mesma direção.

Algumas semanas depois, a previsão mostra números muito parecidos. Mas, dessa vez, o mar está confuso, com ondas picotadas e pouca organização.

Como dois mares com praticamente os mesmos números podem ser tão diferentes?

A resposta está no espectro de ondas.

Altura, período e direção são informações fundamentais, mas representam apenas um resumo do estado do mar. O espectro mostra como a energia está realmente distribuída entre ondas de diferentes períodos e direções.

Por isso, podemos pensar nele como uma espécie de raio-X do mar.

O mar não é formado por ondas iguais

Quando estudamos ondas de maneira simplificada, normalmente imaginamos uma sequência de ondas idênticas, com a mesma altura, o mesmo período e a mesma direção.

É o tipo de onda que podemos produzir num canal de laboratório — ou em uma piscina de ondas — usando uma máquina que repete sempre o mesmo movimento.

No oceano, porém, o vento não sopra de forma perfeitamente constante. Sua velocidade
e sua direção variam, assim como a pressão exercida sobre a superfície da água. Além disso, uma tempestade ocupa uma grande área, e cada parte dela pode apresentar ventos com características diferentes.

O resultado é um mar formado por ondas de vários tamanhos, períodos e direções.

Uma forma simples de entender essa mistura é imaginar várias máquinas de ondas funcionando ao mesmo tempo. Uma produz ondas de 6 segundos vindas de leste; outra, ondas de 11 segundos de sudeste; uma terceira, ondas de 14 segundos de sul.

Quando esses diferentes trens de ondas se superpõem, formam o mar irregular que observamos na natureza.

Na linguagem técnica, cada um desses trens é chamado de componente espectral. O espectro mostra quais componentes estão presentes e quanta energia existe em cada uma delas.

Essa é a ideia central apresentada de forma muito didática pelo professor Eloi Melo (FURG): interpretar o mar irregular como a superposição de várias ondas mais simples, cada uma com seu período, direção e energia.


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Como ler o espectro de ondas

Num espectro direcional, três informações aparecem ao mesmo tempo:

  • a direção de onde vêm as ondas;
  • o período;
  • a quantidade de energia.

Em geral, a posição angular da mancha indica a direção, a distância em relação ao centro representa o período, e as cores mostram a energia.

Assim, uma mancha localizada no quadrante sudeste, próxima do anel de 11 segundos, mostra energia de ondas de sudeste com período em torno de 11 segundos.

Mas essa energia raramente aparece como um ponto isolado. Normalmente vemos uma mancha ocupando uma faixa de períodos e direções.

Isso acontece porque uma única tempestade não produz ondas exatamente iguais.

Mesmo quando o swell vem de uma única fonte, existe um espalhamento em torno de uma direção e de um período predominantes, chamados direção de pico e período de
pico.

Por exemplo, um swell pode ter seu pico de energia em 140° e 11 segundos, mas também apresentar energia relevante entre 130° e 150°, e entre 9 e 13 segundos.

Ou seja:

O pico do espectro não representa o swell inteiro. Ele é apenas a componente com maior concentração de energia.

Quando a mancha é mais estreita, a energia está concentrada numa faixa menor de períodos e direções. Isso costuma indicar um swell mais organizado e com direção mais definida.

Quando a mancha é larga, a energia está mais espalhada. Nesse caso, o mar tende a apresentar maior irregularidade, com ondas chegando por diferentes ângulos e com diferentes espaçamentos.

Uma mancha estreita não garante onda boa, porque o fundo, o vento e a maré continuam sendo fundamentais. Mas ela nos ajuda a entender se a energia ao largo — offshore — está concentrada ou espalhada.

Uma fonte ou várias fontes?

Além do espalhamento dentro de um mesmo swell, ondas geradas por fontes diferentes podem chegar ao mesmo ponto ao mesmo tempo.

Na costa Sul e Sudeste do Brasil, é comum encontrarmos, por exemplo:

  • uma ondulação de sul gerada por um ciclone distante;
  • ondas de leste ou nordeste produzidas por ventos mais próximos (anticiclone);
  • eventualmente, outro swell secundário de direção diferente.

Nesse caso, o espectro pode apresentar duas ou mais manchas separadas.

Cada mancha representa um sistema com suas próprias características de período, direção e energia.

Essa diferença é importante: Uma única mancha larga pode indicar o espalhamento de energia de uma mesma fonte. Duas manchas separadas normalmente indicam ondas geradas por fontes distintas.

Quando o sudeste não é realmente sudeste

Imagine que uma tabela de previsão mostre um mar com 2 metros, direção média de sudeste e período em torno de 11 segundos.

À primeira vista, parece uma condição muito favorável para o pico do Arpoador, na zona sul do Rio.

Mas esse resultado pode representar duas situações completamente diferentes.

Na primeira, uma tempestade localizada a sudeste do Rio gera um swell relativamente concentrado em torno de 135° a 145°, com período de 10 a 12 segundos.

O espectro mostra uma mancha principal de sudeste.
Esse é um swell de sudeste propriamente dito, capaz de ligar a máquina de esquerdas do Arpex.

Na segunda situação, temos uma ondulação de sul combinada com ondas de vento de leste-nordeste. Ao resumir toda a energia do mar em uma única direção média, o produto pode indicar sudeste.

Porém, fisicamente, não existe um swell concentrado de sudeste.

O “sudeste” mostrado na tabela é resultado da combinação de dois sistemas diferentes.
E o comportamento no Arpoador será completamente diferente.

Isso porque a componente de sul será parcialmente atenuada pelos efeitos de sombra e difração provocados pelo arquipélago das Cagarras, localizado ao largo de Ipanema e do Arpoador.

Já as ondas de leste-nordeste, especialmente quando têm período mais curto, precisam
sofrer forte refração para atingir uma praia voltada para sul. Por isso, apenas uma parcela reduzida dessa energia costuma alcançar o Arpoador.

Assim, o swell total pode ter números aparentemente bons, mas pouca energia
realmente concentrada na direção e no período mais favoráveis ao pico.

O sudeste da tabela pode ser apenas uma média matemática de um mar que não possui
um swell verdadeiro de sudeste.

O espectro permite enxergar essa diferença imediatamente.


Figura: Comparação entre dois espectros. No primeiro, à esquerda, uma única mancha concentrada em sudeste. No segundo, uma mancha de sul e outra de leste-nordeste. A direção do swell total vista nas tabelas poderia ser semelhante — sudeste —, mas o resultado na Praia do Arpoador, no Rio de Janeiro, seria completamente diferente.

O que os números da previsão escondem

Os sites normalmente apresentam três parâmetros principais:

  • altura significativa
  • período de pico
  • direção

Eles são úteis, mas precisam ser interpretados.

O período de pico é o período da componente mais energética. Não significa que todas as ondas tenham aquele período.

A direção de pico ou a direção média também não significa que todas as ondas venham do mesmo lugar.

Já a altura significativa reúne a energia das diferentes componentes presentes no estado
de mar.

Por isso, uma altura total elevada pode ser formada por:

  • um único swell forte;
  • dois swells moderados;
  • swell mais vagas (ondas de vento);
  • várias componentes menores combinadas.

Dois mares podem ter a mesma altura significativa e apresentar condições completamente diferentes para o surf.

Um deles pode ser formado por um swell único, concentrado e organizado, que atinge determinado pico em cheio.

O outro pode reunir uma combinação de ondulações menores que não favorecem o
mesmo pico.

Os números resumidos podem ser parecidos. O espectro, não.


Confira a Praia do Arpoador ao vivo no Lineup.

Como observar isso na previsão do Lineup

O Lineup não apresenta diretamente o gráfico do espectro direcional, mas mostra separadamente as duas principais partições de swell previstas pelo modelo, identificadas como Swell 1 e Swell 2.

Para cada uma delas, são informados altura, período e direção. Assim, o usuário consegue identificar se a previsão é dominada por um único swell ou se existem dois sistemas diferentes chegando simultaneamente.

Por exemplo, um Swell 1 de sul com período médio e um Swell 2 de leste com período curto revelam um mar misturado — informação que poderia desaparecer caso todas as componentes fossem resumidas apenas em uma altura e uma direção médias.


Exemplo de previsão do Lineup indicando Swell 1 e Swell 2.

Para que isso serve no surf?

O espectro ajuda a responder perguntas que altura, período e direção não esclarecem
sozinhos:

  • O mar está limpo ou misturado?
  • Existe um swell principal ou várias componentes?
  • A altura total vem de um swell organizado ou de mar de vento?
  • A direção mostrada representa uma fonte real ou apenas uma média?
  • Quais picos estarão mais expostos a cada componente?

Ele também ajuda a evitar um erro comum: olhar apenas o número total da previsão e
assumir que toda aquela energia será aproveitada da mesma maneira pelo pico.

O espectro não substitui a análise do fundo, da maré, do vento local e da exposição da
praia. Tampouco corrige sozinho os limites dos modelos globais em regiões com ilhas,
costões, baixios e promontórios.

Mas ele oferece uma visão muito mais completa do estado de mar.

Concluindo...

Altura, período e direção são dados indispensáveis para a previsão de ondas. Mas são apenas um resumo.

Dentro de um mesmo swell existe espalhamento de energia. Além disso, ondas geradas por diferentes tempestades podem chegar ao mesmo local simultaneamente.

O espectro permite diferenciar:

  • uma única fonte ou várias fontes;
  • swell ou mar de vento;
  • energia concentrada ou energia espalhada.

Quando aprendemos a olhar o espectro, deixamos de enxergar o mar apenas como:

“2 metros, 11 segundos, sudeste.”

Passamos a enxergá-lo como aquilo que ele realmente é: uma combinação de ondas com
diferentes períodos, direções e origens.

É por revelar essa estrutura escondida que o espectro pode ser considerado o verdadeiro
raio-X do mar.