Come calcolare l’altezza delle onde conoscendo forza e durata del vento, ecco alcune informazioni preziose

Le onde in mare aperto nascono quasi sempre dal vento. Quando il vento soffia sulla superficie dell'acqua, trasferisce energia e crea increspature che possono crescere fino a diventare vere e proprie onde. Capire quanto possono diventare alte è importante per chi naviga, per chi progetta strutture in mare, per i meteorologi e per chi vuole semplicemente prevedere le condizioni in barca o in spiaggia.

L'altezza significativa delle onde (spesso indicata come Hₛ o altezza media del terzo più alto delle onde) è il valore che meglio rappresenta lo stato del mare in un dato momento. Non è l'altezza della singola onda più grande, ma un parametro statistico che descrive l'intensità complessiva del moto ondoso.

I tre parametri fondamentali

In sostanza sono tre i parametri fondamentali da tenere in considerazione se si vuole conoscere l’altezza delle onde in mare aperto: 1) Forza del vento, 2) durata del vento, 3) Fetch (estensione del vento).

Forza del vento

Un vento più forte trasferisce più energia all'acqua in poco tempo. Di conseguenza, a parità di durata e fetch, un vento più intenso genera onde più alte. Ad esempio, un vento leggero di 20–30 km/h crea un mare mosso, ma non pericoloso, mentre venti superiori a 60–70 km/h possono generare onde molto significative anche in poche ore.

Durata del vento

Le onde non raggiungono subito la loro dimensione massima. All'inizio il mare è quasi piatto. Ma con il passare delle ore il moto ondoso cresce progressivamente. Se il vento soffia solo per pochi minuti o un paio d’ore, le onde restano limitate. Quando invece il vento resta costante per 12, 24 o più ore, le onde hanno il tempo di svilupparsi molto di più.

Fetch (estensione del vento in mare)

Il fetch è la lunghezza di mare su cui il vento soffia nella stessa direzione senza interruzioni (ad esempio senza isole, coste o cambi di direzione). Un fetch corto (pochi chilometri) limita fortemente la crescita delle onde, anche con vento forte. Al contrario, fetch molto lunghi (centinaia o migliaia di chilometri, come in Atlantico o nel Mediterraneo centrale) permettono alle onde di raggiungere dimensioni notevoli.

Esiste un limite naturale, le onde non possono crescere all’infinito. A un certo punto l’energia che il vento riesce a trasferire si equilibra con l’energia persa per attrito e rottura delle creste (i “white caps”). Quando fetch e durata sono sufficientemente grandi, si raggiunge lo stato di “mare completamente sviluppato”, dove l’altezza dipende quasi solo dalla velocità del vento.

Come si stima l’altezza di un’onda?

Nel corso degli anni sono stati sviluppati diversi metodi per prevedere l’altezza delle onde basandosi su osservazioni reali. I più noti e utilizzati, come quelli di Sverdrup-Munk-Bretschneider, Pierson-Moskowitz o JONSWAP, partono proprio dai tre parametri discussi: intensità, durata e fetch.

Il procedimento tipico è il seguente. Si misura o si prevede la velocità del vento (solitamente quella a 10 metri sopra il livello del mare). Si valuta la lunghezza del fetch nella direzione da cui proviene il vento. Poi si considera quanto tempo il vento ha soffiato con intensità e direzione simili.

Si confrontano fetch e durata con i valori minimi necessari per uno sviluppo completo: se uno dei due è troppo piccolo, l’altezza resta limitata da quel fattore, altrimenti si raggiunge il massimo possibile per quella velocità di vento.

Questi valori sono approssimativi e derivano da medie statistiche, ma in realtà il mare è sempre irregolare, con onde di altezze diverse che si sovrappongono continuamente.

Ci sono altri fattori che influenzano le onde

Oltre ai tre parametri principali, contano anche la profondità del mare (in acque basse le onde si deformano e possono rompersi prima). La presenza di swell preesistente (onde lunghe arrivate da lontano).

La stabilità dell’atmosfera (aria più calda o più fredda del mare può modificare il trasferimento di energia), ed eventuali forti correnti marine che interagiscono con le onde, modificandone il moto armonico.

Nei mari chiusi o semi-chiusi (come l’Adriatico o il Tirreno), il fetch è spesso limitato dalle coste, quindi le onde raggiungono raramente le dimensioni oceaniche anche con venti molto forti.