Quando i cicloni o altre enormi tempeste oceaniche atterrano, le loro onde giganti battono le coste e talvolta causano danni estesi.

Ora, un team internazionale di ricercatori ha analizzato mesi di dati di grandi onde vicine alla costa per fornire nuove informazioni che potrebbero aiutare a migliorare i progetti di una varietà di strutture costiere, dai porti marittimi alle dighe, per resistere meglio alle onde distruttive.

Nello studio pubblicato il 28 ottobre sulla rivista Rapporti scientifici , i ricercatori riferiscono che combinano un modello matematico per descrivere la formazione di grandi onde con misurazioni del mondo reale prese in acque poco profonde appena al largo della costa dell'Irlanda, dove è stato riportato che le onde colpiscono la costa con una forza sufficiente per spostare rocce di 100 tonnellate.

"In questo lavoro abbiamo analizzato dati reali per dimostrare che, nel corso di diversi mesi misurando diversi eventi di tempesta, troviamo che le onde estreme che abbiamo osservato nei dati costieri tendono in media ad essere più piccole delle onde anomale che abbiamo osservato in acque profonde, ma hanno caratteristiche simili, ", ha detto Francesco Fedele, professore associato presso la Georgia Tech School of Civil and Environmental Engineering.

"Queste grandi onde vicino alla costa sono ancora causate da un'interferenza costruttiva - l'effetto delle onde che arrivano in tutte le direzioni diverse e fondamentalmente si incontrano in un punto e si accumulano per formare una grande onda, e per non linearità del secondo ordine che distorcono la forma sinusoidale delle onde per avere creste più nette e avvallamenti meno profondi" ha detto Fedele.

Il gruppo di ricerca includeva anche M. Aziz Tayfun, professore emerito della Kuwait University, Frederic Dias, un professore all'University College di Dublino, e James Herterich, un associato post-dottorato, aksi presso l'University College di Dublino.

Nello studio, che è stato sponsorizzato dalla Science Foundation Ireland, i ricercatori hanno analizzato le misurazioni catturate da un dispositivo di profilatura di corrente acustica doppler (ADCP) che è stato distribuito per diversi mesi sul fondo dell'oceano al largo di Killard Point durante la primavera 2015 e al largo delle Isole Aran durante la primavera 2017. Durante quel periodo, il dispositivo è stato in grado di acquisire dati da due intensi eventi di tempesta che hanno prodotto grandi onde costiere.

La tempesta più recente, Doris, che ha colpito la costa irlandese nel febbraio 2017, ha prodotto onde alte fino a 43 piedi dal picco al trogolo, e la precedente tempesta nel 2015 ha causato onde ancora più alte, alto fino a 73 piedi, secondo le misurazioni dell'ADCP, che funziona emettendo impulsi sonori e misurando la forza dei suoni che rimbalzano sulle particelle galleggianti per calcolare l'altezza dell'acqua.

I ricercatori hanno utilizzato questi dati per confrontare i modelli statistici Tayfun-Fedele e Boccotti utilizzati per spiegare le onde oceaniche anomale che si verificano in acque molto più profonde. Questi modelli sono stati utilizzati in un'analisi delle due famose onde anomale del mondo reale, Andrea e Draupner, osservati sulle piattaforme petrolifere nel Mare del Nord nel 1995 e nel 2007, così come l'onda anomala di Killard osservata al largo delle coste irlandesi nel 2014.

"Siamo stati in grado di estendere questi modelli statistici, che sono ampiamente convalidati per le onde in acque profonde, per descrivere le onde anomale costiere, " ha detto Fedele.

Confrontando i profili d'onda simulati delle onde anomale di acque profonde e i profili d'onda generati dai dati raccolti per le onde vicine alla costa ha mostrato un profilo simile per tutti, suggerendo che le onde vicine alla costa si sono generate in modo molto simile a quelle delle acque profonde, ha detto Fedele.

Ma per le onde vicine alla costa, l'infrangersi delle onde disperde parte della loro energia, Egli ha detto.

"Una volta che entri in acque poco profonde, le aumentate non linearità rendono le onde meno dispersive e la tendenza delle onde a rompersi si intensifica., — disse Fedele. — Molta dell'energia viene dissipata formando calotte bianche che si schiantano contro la riva.

La ricerca potrebbe fornire una base per la progettazione di strutture costiere costruite per resistere nel tempo alle forze delle onde.

"Per chi vuole progettare strutture costiere, devi sapere qual è l'onda più grande che si infrangerà in un'area costiera nel corso della vita della struttura - qual è l'onda più grande tra i milioni di onde o più che accadranno, " disse Fedele. "E una volta che hai questa conoscenza usando questi metodi statistici, puoi progettare la struttura per resistere alle onde più alte."

Fedele ha affermato che i prossimi passi della ricerca comporteranno uno studio più approfondito della meccanica fisica del punto in cui le onde si infrangono, sia contro la riva come nel caso delle onde costiere, o quando le onde anomale del mare profondo scoppiano in mare aperto.