Uno de los principales parámetros para caracterizar una ondulación, o "swell", es el período, que se define como el intervalo de tiempo entre el paso de dos crestas sucesivas por un punto fijo en el océano. Si estuvieras en lo alto de un muelle sobre el mar, sería muy fácil medir el período con un reloj: bastaría con iniciar el cronómetro en el momento en que la cresta de una ola pasara por uno de los pilares del muelle y luego detenerlo cuando pasara la siguiente cresta por el mismo pilar. ¡El tiempo registrado sería el período! En realidad, usamos el período (T) para definir otro parámetro muy importante, aunque más difícil de medir, que es la longitud de onda (L), definida como la distancia horizontal entre dos crestas consecutivas, como se ilustra en la Figura 1.
Figura 1. Definición de parámetros básicos del oleaje.
En aguas profundas, la longitud de onda (L₀) se puede calcular en función del período (T) de la siguiente manera:
L0 = 1.56 T²
Donde L es la longitud de onda en metros (m), y T es el período de la onda en segundos (s), con el índice 0 denotando la región de "aguas profundas". Para darnos una idea del orden de magnitud de la longitud de las olas en aguas profundas, presentamos la Tabla 1 con las longitudes de onda calculadas para swells con períodos típicos que encontramos en la costa brasileña, que varían de 6 a 16 segundos.
Tabla 1 – Longitudes de onda en aguas profundas en función del período del swell.
De ahí vemos que una ola con un período de 8 segundos, común en Brasil, tiene aproximadamente 100 metros de longitud en aguas profundas¹, mientras que una ola con el doble de período (16 segundos) presenta una longitud cuatro veces mayor (400 metros). Es importante notar que la longitud de la onda es de 1-2 órdenes de magnitud superior a la altura de las olas que solemos surfear.
(¹) El término "aguas profundas" se usa para definir una región en el océano donde el fondo marino no interfiere en la propagación de la ola, siendo esta región limitada por una profundidad igual a la mitad de la longitud de la onda.
Esto ocurre porque la energía de la ola decae a lo largo de la profundidad, volviéndose prácticamente despreciable cuando la profundidad es igual a la mitad de su longitud. La Figura 2 ilustra el movimiento orbital de las partículas de agua provocado por el paso de una ola, siendo máximo (con mayor amplitud) en la superficie, y disminuyendo a medida que se profundiza, hasta volverse despreciable a una profundidad igual a la mitad de la longitud de la onda. Por ejemplo, para una ola con un período de 8 segundos (L = 100 m), la región de "aguas profundas" comienza a los 50 metros de profundidad. Es decir, cuando la profundidad es igual o mayor a 50 metros, el relieve submarino no interfiere en la propagación de esta ola.
En el caso de una ola de 16 segundos (L = 400 m), la región de "aguas profundas" comienza a los 200 metros de profundidad. Así, en el contexto de la mecánica de las olas, el término "aguas profundas" es relativo.
Figura 2. Ilustración del movimiento orbital de las partículas de agua provocado por el paso de una ola.
Ahora que hemos presentado algunos conceptos básicos sobre el período y la longitud de las olas, vamos a hablar un poco sobre cómo estos parámetros impactan nuestras previsiones y nuestro surf diario:
(1) Conservación de energía. Cuanto mayor es el período, mayor es la capacidad de la ondulación para mantener su energía a lo largo de distancias más largas, ya que las olas más largas (períodos superiores a 14 segundos) son menos empinadas y transportan energía en aguas más profundas, siendo menos susceptibles al decaimiento causado por la acción de vientos y olas opuestas.
(2) Dispersión. Cuanto mayor es el período, mayor es la velocidad de propagación de la ola en aguas profundas. Esto lleva a la dispersión/separación de las olas según sus períodos. Las olas de largo período se liberan de la zona confusa de generación (área afectada por el viento) y viajan formando un tren de olas más organizado, que llamamos ondulación/swell.
El reconocido profesor de la FURG (y ex-profesor de la UERJ, UFRJ y UFSC), Eloi Melo Filho, PhD en Ciencias de las Olas por la Universidad de California, solía hacer una buena analogía sobre la dispersión de las olas, comparándola con una maratón:
Al principio de la maratón, todos los corredores están mezclados: los “feras”, los profesionales, los amateurs y los curiosos. De manera similar, las olas de diferentes períodos están mezcladas cerca de la zona de generación. Sin embargo, a medida que te alejas de la “salida”, las olas y los corredores más rápidos se separan. En el punto de llegada, vemos que llegan primero los pocos “feras” (normalmente los corredores más rápidos, como los keniatas), seguidos por los profesionales de primer nivel, luego los de segundo nivel, y así sucesivamente.
En el caso de las olas, si la generación es muy distante de la costa (swell lejano), veremos llegar primero las pocas olas de largo período que la tormenta pudo generar, que son las olas precursoras del swell. Por ejemplo, no es raro en las previsiones para Río de Janeiro ver un swell pequeño, con períodos de 18-20 segundos, que va disminuyendo gradualmente mientras su altura aumenta, hasta alcanzar el pico con un período más bajo. Generalmente esto ocurre cuando la generación del swell está muy lejos de la costa (>3.000 km) y las olas más largas tienen suficiente espacio para separarse de las demás. Como consecuencia, este primer momento del swell presenta un mar más lento, con series más espaciadas y pocas olas. Esta situación es muy diferente de cuando una tormenta extremadamente fuerte, que genera largas zonas de viento sobre el océano, produce un swell con un pico de energía en 18-20 segundos, algo más común en el archipiélago hawaiano durante el invierno.
(3) Refracción. La cantidad de alteración que sufrirá una ondulación debido a las características del fondo marino depende del período, ya que, como se explicó anteriormente, las olas más largas (de mayor período) comienzan a sentir el fondo marino a profundidades mayores que las olas más cortas (de menor período).
Un efecto práctico de esto puede observarse en Pipeline, Hawái (EE. UU.). Allí, el relieve submarino presenta una plataforma elevada que se extiende por cientos de metros mar adentro, lo que provoca que la energía de las olas se concentre en el banco principal de Pipeline (Figura 3). Cuanto mayor es el período de la ondulación, más temprano comienza la ola a ser moldeada por el fondo marino, lo que genera un mayor efecto de focalización. Por el contrario, las olas más cortas solo comienzan a sentir el fondo cuando ya están muy cerca de la zona de rompiente, no recibiendo este efecto de focalización responsable de la formación de las famosas "pirámides" de Pipeline.
De esta manera, un swell del Noroeste (NO) con 6 pies de altura y período de 17 segundos puede ser capaz de producir un Pipeline "de verdad", con series de 6-8 "pies hawaianos", mientras que un swell con la misma dirección y altura, pero con un período de 11 segundos, no llegará ni cerca de este tipo de condiciones.
Figura 3. Enfoque de olas en Pipeline, Hawaii (Fuente: https://allwaves.surf/).
El proceso de refracción también es responsable de hacer que las olas se alineen paralelamente a la costa. Esto ocurre porque la velocidad de propagación de las olas en aguas más superficiales, o celeridad (C), disminuye con la profundidad. Así, cuando una ola entra inclinada hacia la costa, la parte de la ola que viaja en aguas más profundas (más alejada de la costa) tiene una mayor velocidad que la parte que viaja en aguas más someras (más cercana a la costa), provocando que la ola gire. Como resultado, la ola tiende a alinearse paralelamente a la costa a medida que se aproxima a ella.
Para ilustrar este proceso, se presenta la Figura 4, con fotos aéreas de la Isla Thamburudhoo, en las Maldivas, donde rompen las famosas olas de Sultans (a la derecha) y Honkeys (a la izquierda). En estas fotos, se puede ver cómo una misma ola es capaz de curvarse, debido al proceso de refracción, de manera que se alinea con las playas que tienen orientaciones tan distintas. Cuanto mayor sea el período del swell, más temprano comenzará la refracción, y más paralela a la costa llegará la ola a la zona de rompiente.
Figura 4. Proceso de refracción de las olas ilustrado en fotografías de las Islas Maldivas (Foto: http://www.perfectwavetravel.com).
(4) Empinamiento. Cuando una ola se acerca a aguas someras, su parte más baja (el fondo o base) empieza a arrastrarse por el lecho marino, y la fricción hace que la ola pierda velocidad. Por conservación de la energía, la energía contenida debajo de la superficie se desplaza hacia arriba, haciendo que la ola crezca en altura. Este proceso continúa hasta que la forma de la ola se vuelve inestable y la ola rompe, iniciando el proceso de disipación de energía por rompimiento.
Cuanto mayor sea el período de la ondulación, mayor será la energía contenida debajo de la superficie que se transferirá hacia arriba y, por lo tanto, mayor será la altura que alcanzarán las olas al romper. Para ejemplificar esto, se presenta la Tabla 2, que muestra las diferentes alturas de ola en la rompiente (Hb) calculadas por la Teoría Lineal (Komar, 1978) para un swell de 1 metro de altura en aguas profundas, con períodos que varían de 6 a 16 segundos.
Tabla 2. Alturas de ola en la rompiente (Hb) en función del período del swell.
Donde:
H0: Altura de la ola en aguas profundas (en metros).
Hb: Altura de la ola en la rompiente (en metros), en la escala científica y en la escala hawaiana (consulte nuestro artículo sobre las escalas de olas).
Cabe señalar que este cálculo tiene en cuenta una ola que llega de frente (ángulo de ataque cero) en una playa hipotética con fondo plano.
En una situación de batimetría real, esta diferencia puede ser aún mayor, ya que las olas más largas tienen un mayor potencial para amplificación de altura, ya que inician el proceso de focalización antes, en aguas más profundas. Para ilustrar esto, en la Figura 5 se presentan resultados de modelado de olas realizados con el programa SisBaHiA (COPPE/UFRJ) para la costa de Río de Janeiro. En estas simulaciones, se propagaron olas regulares con 1 metro de altura en la frontera en alta mar y diferentes períodos, que variaron de 6 a 16 segundos. No hubo variación en la dirección de las olas ni en el nivel de la marea. Solo se varió el período de la ola.
En los resultados, presentados en forma de mapas de distribución de la altura de la ola, podemos observar cómo solo la variación en el período de la ola resulta en cambios significativos en la altura de la ola que llega a nuestras playas.
Figura 5. Mapas de altura de olas generados mediante simulación de propagación de olas con diferentes períodos en la costa de Río de Janeiro con el programa SisBaHiA (COPPE/UFRJ).
Figura 6. Mapas de altura de olas en Copacabana generados mediante simulación de propagación de olas con períodos de 8s (arriba) y 16s (abajo) en la costa de Río de Janeiro con el programa SisBaHiA (COPPE/UFRJ).
Figura 7. Mapas de altura de olas en la zona oeste generados mediante simulación de propagación de olas con períodos de 8s (arriba) y 16s (abajo) en la costa de Río de Janeiro con el programa SisBaHiA (COPPE/UFRJ).
En el caso de la playa de Copacabana, una playa que no está directamente expuesta a las olas provenientes del sur, podemos ver en la Figura 6 cómo el aumento del período incrementa la capacidad de la ola para sortear los obstáculos naturales y llegar con mayor altura a puntos de la playa donde normalmente no llegaría con períodos más cortos.
Por otro lado, en el caso de las playas de la zona oeste (Figura 7), que están directamente expuestas a las olas del sur, el aumento del período promueve una mayor amplificación de la altura de las olas en los puntos focales de la región. Es decir, los puntos de convergencia de la energía de las olas, donde la altura de la ola se amplifica, prácticamente son los mismos para los diferentes períodos simulados. Lo que cambia es el factor de amplificación, con las olas más largas generando mayores alturas de ola en la rompiente, llegando a poco más de 2 metros en el Recreio y superando los 2,5 metros en el costado de Grumari (en comparación con aproximadamente 1,5 metros con olas de período de 8s). Cabe destacar que el cálculo de la altura de la ola de 16s en la rompiente según la Teoría Lineal, presentado en la Tabla 2, indicó olas de 1,86 m de altura en la rompiente, un valor significativamente inferior al máximo encontrado en las simulaciones con el modelo, que superó los 2,5 metros de altura.
(5) Potencia o flujo de energía. La propagación de la energía de las olas ocurre de manera perpendicular a la dirección de sus crestas, y es proporcional a su período y al cuadrado de su altura, de acuerdo con la siguiente expresión (Teoría Lineal):
P = (ρg^2)/32π H^2 T
Donde P es el flujo de energía por unidad de ancho de frente de ola (W/m), ρ es la densidad del agua de mar (aproximadamente 1000 kg/m³), g es la aceleración debido a la gravedad (aproximadamente 9.81 m/s²), H es la altura de la ola (en metros) y, finalmente, T es el período de dicha ola (en segundos).
Aunque la altura tenga un mayor peso en la energía de la ola, la influencia del período sigue siendo bastante significativa. Por ejemplo, considerando valores típicos en la costa de Río de Janeiro (T = 8 s y H = 1,5 m), se obtiene que P = 17 kW/m, es decir, por cada metro de frente de ola pasa una potencia de 17 kW. En cambio, una ola con un período de 16 s tendrá el doble de esa potencia, o sea, 34 kW.
(6) Longitud de la frente de la ola. Las ondulaciones con un período más alto son generadas por tormentas más energéticas, que suelen cubrir un área mayor sobre el océano y son capaces de mover un mayor volumen de agua. Cuanto mayor sea la energía utilizada en su creación, mayor será la distancia entre las olas, y más energía se transfiere al fondo del océano. Como consecuencia, además de olas con mayor longitud, los swells con mayor período también tienden a presentar frentes de ola más extensos (en la dirección longitudinal al sentido de propagación), como los de la Figura 8. Por el contrario, los swells de período corto presentan olas más “picadas” o seccionadas, como las de la Figura 9.
Figura 8. Imagen de olas con frentes más extensos, propios de un oleaje/oleaje de periodo medio/largo (Imagen: ventomaritime.dk).
Figura 9. Imagen de olas seccionadas típicas de un oleaje de período corto (Imagen: wavelengthmag.com).
(7) Modo de rompimiento. Además de toda la influencia en la propagación de la ola, el período/longitud también influye en otro aspecto de gran importancia para el surfista: el modo de rompimiento.
El tipo o modo de rompimiento de la ola, ya sea progresivo ("lleno") o sumergente ("tubular"), puede definirse mediante el Número de Irribaren, formulado por Batjes (1974) a través de numerosos experimentos en laboratorio. Este método, ilustrado en la Figura 10, muestra que el modo de rompimiento es proporcional a la inclinación del fondo marino e inversamente proporcional a la esbeltez de la ola, de modo que, cuanto mayor sea el período/longitud para una misma altura de ola, más tubular será el rompimiento.
Físicamente, podemos pensarlo de la siguiente manera: cuanto más larga sea la ola, mayor será la diferencia de velocidad entre las partículas de agua en su cresta y en su base, debido a que están experimentando profundidades diferentes (la velocidad de la ola es proporcional a la profundidad). Es como si una persona en movimiento tuviera los pies (base) desacelerados más rápidamente que la cabeza (cresta), lo que catapultaría la cabeza hacia adelante. Además, cuanto más larga sea la ola, más agua empujará la cresta hacia adelante.
Figura 10. Modo de rompimiento de las olas en función del Número de Irribaren (Batjes, 1974).
Concluyendo
Al final, ¿qué es mejor para el surf, período corto o largo? Al fin y al cabo, eso es lo que el surfista quiere saber... jejeje. Sin embargo, no existe una respuesta simple, ya que cada caso es diferente. Como vimos a lo largo de este artículo, el período influye en diversos aspectos de la ola, desde la capacidad del swell para conservar su energía desde aguas profundas, pasando por la manera en que la ola reaccionará al fondo marino, hasta su potencia y su modo de rompimiento en las playas.
Podemos decir que, en términos generales, las olas más cortas (con un período inferior a 11 segundos) son mejores para playas arenosas con rompimiento cerca de la orilla, especialmente cuando la incidencia de la ola es más frontal (baja inclinación), lo que genera olas más seccionadas ("picadas"), que se abren más que las olas más largas, que tienden a cerrarse más.
Por otro lado, un swell con período más largo (entre 12 y 16 segundos) suele ser mejor para point breaks, ya que tiene mayor capacidad para "envolver" toda la plataforma en su extensión, conectando todas las secciones de la ola y proporcionando paredes más largas e intactas.
Los swells de período más alto (>14s) normalmente también son mejores para generar olas tubulares en su condición óptima. Los swells con períodos largos, por encima de los 16 segundos, pueden ser buenos tanto para picos más "escondidos", que suelen estar más protegidos de las olas, como también para picos que requieren la focalización de la ola desde una plataforma en alta mar, como Pipeline (Hawái) y Nazaré (Portugal).
Por último, los swells con períodos muy largos, por encima de los 18 segundos, generalmente no son buenos para Brasil. Primero, porque es muy probable que el pico de energía de ese swell no tenga 18 segundos (no tenemos vientos suficientemente fuertes para generar eso), sino que llega una fase del swell con algunas olas precursoras de período muy largo, generadas por tormentas distantes. Y segundo, porque esas olas muy largas suelen entrar de frente y cerrarse completamente en las playas, sin formar buenas secciones para surfear.
Recomendaciones
Ahora que ya sabes algunos conceptos importantes sobre el período de las olas, intenta observar cómo este parámetro influye en las condiciones del mar en tus picos favoritos. Observa cómo el tamaño de las olas en el rompimiento varía según el período, para una misma dirección de ondulación y altura en alta mar (en el punto de previsión de olas).
También trata de entender cómo el modo de rompimiento de la ola varía con el período, para diferentes combinaciones de altura, dirección de las olas y nivel de marea. Con el tiempo, desarrollarás una sensibilidad sobre este importante parámetro del surf y de las previsiones de olas, y podremos avanzar en tu conocimiento, hablando también sobre el período pico del swell, cuando analizamos no solo un caso hipotético de una ola regular, sino un espectro real de olas (combinación de olas de diferentes alturas, períodos y direcciones).
Mantente atento a los análisis y consejos de los expertos en previsión de Lineup, que siempre están buscando transmitir un poco de conocimiento sobre la influencia del período del swell y otros factores en nuestro surf diario.