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INTRODUCCIÓN
A medida que las olas se generan en aguas profundas y se distancian de su lugar de origen, sufren transformaciones notables a medida que se aproximan a la costa. Este proceso abarca el fenómeno denominado asomeramiento o shoaling, en el cual las olas disminuyen la longitud de onda y su velocidad al desplazarse hacia aguas más superficiales; generalmente, la altura de la ola aumenta, y adquiere un mayor peralte.
Cuando el frente de onda se encuentra con una batimetría en un ángulo diferente a 0º, se produce el fenómeno de refracción. Esto resulta en un cambio de dirección del frente de onda lo que permite su alineación con las líneas batimétricas debido a las variaciones en la velocidad de propagación a lo largo del frente.
Al llegar a la playa o al encontrarse con un obstáculo, el oleaje puede verse afectado debido a la disminución de la profundidad, o experimentar fenómenos tales como la difracción y la reflexión en presencia de barreras. La difracción tiene lugar cuando el oleaje rodea un obstáculo, mientras que la reflexión se percibe cuando el oleaje no puede disipar toda su energía y es rechazado, genera un oleaje en dirección opuesta a la incidente.
Figura 1 Efectos causados por el oleaje.
Glosario: shoaling, refracción, reflexión, difracción y rotura.
DIFRACCIÓN La difracción puede ser interpretada como un fenómeno en el cual las olas se propagan en virtud de las condiciones impuestas por los contornos o límites. De manera análoga, la refracción se origina en respuesta a restricciones semejantes. En el contexto de la dinámica del oleaje, como ocurre con cualquier proceso ondulatorio, las olas experimentan difracción al encontrar un obstáculo en su trayectoria. Este comportamiento destaca cómo las características físicas del entorno afectan la propagación y transformación del oleaje.
Figura 2 Ejemplo de difracción. Fuente: Google Earth. De manera análoga al comportamiento del oleaje durante el proceso de refracción, los frentes de onda que superan un obstáculo tienden a expandirse posteriormente al mismo, formando patrones circulares. Esta expansión da lugar a una distribución más amplia de la energía transportada por el frente de oleaje, lo que, a su vez, conlleva a una disminución en la altura de las olas, dado que existe una correlación directa entre la energía transportada y la altura del oleaje. En términos generales, la difracción se presenta como un fenómeno benéfico para los puertos, ya que aminora la agitación en las áreas de atraque. No obstante, es importante señalar que este fenómeno no siempre favorece a las playas. Las estructuras artificiales, como los diques, tienen la capacidad de replicar dicho efecto difractivo.
Figura 3 Ejemplo de difracción y refracción en un mismo lugar. Fuente: Jeremiah Klein. https://www.surfline.com/surf-news/que-es-la-refraccion-y-la-difraccion/13066.
Cuando las olas avanzan hacia zonas de poca profundidad y se topan con barreras, ocurre un fenómeno llamado difracción, que implica un reparto lateral de energía. Este proceso permite que se formen pequeños grupos de olas en áreas resguardadas por la barrera. Por ejemplo, las olas del océano que atraviesan una apertura en un rompeolas pueden extenderse a lo largo de toda la bahía situada detrás de este.
Figura 4 Fenómeno de difracción en playa
REFRACCIÓN La velocidad de propagación del oleaje, representada como C (m/s) = L (m) / T (s), se ve directamente afectada por la profundidad del agua; a medida que aumenta la profundidad, una ola con el mismo período se desplaza con mayor rapidez. Cuando los puntos a lo largo de un frente de onda se encuentran a niveles de profundidad desiguales, el frente experimenta una distorsión. Este fenómeno se produce porque el punto ubicado en una zona más profunda se moverá más rápidamente que aquel situado en aguas menos profundas, lo que ilustra el principio fundamental de la refracción del oleaje. El fenómeno de la refracción se caracteriza por la tendencia del frente de olas a volverse paralelo a las batimétricas. Esta alineación provoca que el oleaje concentre su energía en los ámbitos prominentes como los cabos, y que reduzca su intensidad en las áreas más resguardadas, como los golfos. Además, la refracción puede ocurrir incluso en una batimetría paralela, siempre que el frente de ola incidente forme un ángulo con las batimétricas. Solo cuando el frente de onda y las batimétricas son paralelos se presenta un fenómeno de asomeramiento puro, sin refracción. El análisis de la refracción del oleaje tiene una
importancia fundamental para la correcta ubicación de puertos y
otras infraestructuras marítimas. Este
estudio contribuye a la evaluación de la agitación en los
puertos, así como al adecuado dimensionamiento de las estructuras
y a la planificación de obras de dragado y protección costera, además
de facilitar el adelanto en el estudio de
la erosión.
Figura 5 Ejemplo de refracción. Fuente: Gabi Pérez. https://magazine.todosurf.com/magazine/surf/la-refraccion-del-oleaje-y-su-efecto-en-el-surf/.
La refracción de las olas juega un papel esencial en la dinámica costera al impactar la erosión y el desplazamiento de sedimentos, además de orientar el diseño y la administración de las estructuras cercanas a la costa. Comprender a fondo estos fenómenos es vital para la gestión sostenible de las zonas costeras y la conservación de sus ecosistemas.
Figura 6 Fenómeno de refracción en playa Fuente: imagen editada de “Ciclo de vida de las olas” https://view.genially.com/65c68f37ef2a890015197d5a/interactive-content-ciclo-de-vidas-de-las-olas ROTURA Los fenómenos de rotura se manifiestan, con frecuencia, en las proximidades de la línea de orilla de la costa, provocando una transformación del movimiento oscilatorio de la masa líquida en un desplazamiento significativo. Este desplazamiento, al impactar contra la costa o algún obstáculo, resulta en una disipación total de la energía que transporta durante su propagación. En playas naturales, se define como línea de rotura el punto a lo largo de la costa donde ocurre la rotura para un oleaje específico, caracterizado por un grupo de valores H (altura), T (periodo), D (dirección), y L (longitud de onda). Esta línea es específica para cada oleaje incidente. La región comprendida entre la línea de rotura y la costa, donde el agua toma contacto con la tierra, se conoce comúnmente como "zona de rompientes" o "Surf-Zone". Los rompeolas desempeñan un papel crucial al disipar la energía del oleaje a través de la rotura, cuando crea una zona de agua protegida que permite realizar operaciones portuarias. Existen varias fórmulas que permiten calcular la profundidad a la cual se producirá la rotura de un oleaje determinado. A pesar de las múltiples variables involucradas en este fenómeno, las investigaciones y métodos para modelizarlo se centran en un grupo reducido que permite abordar el fenómeno con precisión suficiente. Entre los parámetros más relevantes que intervienen en la rotura se incluyen:
- d, la profundidad en el punto de rotura, - H, la altura de la ola en el punto de rotura (también llamada Hb), - T, el periodo del oleaje en el momento de romper, - L, la longitud de onda al momento de la rotura, la cual está relacionada con H y T mediante las fórmulas anteriormente mencionadas, - m, la pendiente del fondo en la zona de rotura.
Figura 7 Ejemplo de fenómeno de rotura. Fuente: Calero et al. 2004. Formación de Barras de Arena en Outer Banks, Carolina del Norte: En esta región, la rotura de las olas contribuye continuamente al transporte de sedimentos, dando lugar a la formación de barras de arena que cambian dinámicamente y afectan la navegación local.
Figura 8 Fenómeno de rotura en playa Fuente: https://weather.com/es-US/espanol/travel/news/nueva_isla_north_carolina
ASOMERAMIENTO O SHOALING Cuando el oleaje generado en aguas profundas se aleja de su región de formación, experimenta un proceso de amortiguamiento, así como una modificación en sus características. Al aproximarse a la costa y penetra en aguas más someras, el fondo marino comienza a ejercer una influencia cada vez más significativa sobre el oleaje. En este punto, se observa una disminución en la velocidad de propagación y en la longitud de onda del mismo. La altura de la ola puede variar, generalmente al aumentar su peralte. Este fenómeno se conoce como asomeramiento o shoaling.
Figura 9 Ejemplo de fenómeno de asomeramiento o shoaling. Fuente: Imágenes de Google. Tsunamis: Aunque no es un evento cotidiano, los tsunamis ofrecen un ejemplo dramático de asomeramiento. Cuando una ola de tsunami generada en aguas profundas se acerca a la costa, puede experimentar un intenso asomeramiento, lo que provoca un aumento significativo de la altura de la ola al llegar a tierra, aumentando el potencial de daños.
Figura 10 Fenómeno de asomeramiento o shoaling. Fuente: Imágenes de Google.
REFLEXIÓN
Es un fenómeno significativo en la dinámica costera y la ingeniería marítima. Ocurre cuando las olas se encuentran con un obstáculo, como un rompeolas, acantilado u otra estructura costera, que no absorbe completamente la energía del oleaje. En lugar de transmitirse o disiparse, parte de esa energía se refleja, y genera un nuevo tren de olas que se propaga en una dirección diferente a la del oleaje original.
Figura 11 Ejemplo de reflexión.
Malecón de La Habana, Cuba: Este icónico paseo marítimo enfrenta el Mar Caribe, y durante las tormentas, las olas reflejadas pueden alcanzar alturas impresionantes, aumentando el impacto sobre el malecón y causando daños que requieren reparaciones frecuentes.
Figura 12 Fenómeno de reflexión. Fuente: https://depositphotos.com/mx/photo/waves-of-the-malecon-in-havana-cuba-192535328.html
CONCLUSIONES
El comportamiento del oleaje en su interrelación con la costa y distintos obstáculos está influenciado por varios fenómenos críticos, tales como: el shoaling, la refracción, la reflexión, la difracción y la rotura. Cada uno de estos fenómenos modifica las características del oleaje de maneras específicas. El shoaling se refiere al cambio en la velocidad y altura de las olas al acercarse a aguas someras, mientras que la refracción describe la distorsión del frente de onda ocasionada por variaciones en la profundidad del agua. La difracción se ocupa de la capacidad del oleaje para rodear obstáculos, y la rotura se produce cuando se disipa la energía del oleaje al impactar con la orilla. Por último, la reflexión ocurre cuando el oleaje se encuentra con una barrera que no absorbe en su totalidad su energía, lo que genera ondas reflejadas que se desplazan en diferentes direcciones. La comprensión de estos procesos derivados del oleaje es fundamental para el manejo costero y la ingeniería marítima, ya que es determinante en la evaluación del impacto y en la gestión apropiada de las estructuras y recursos litorales.
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