Crédito:Universidad de Oxford
En un nuevo estudio sobre la ruptura de las olas del océano, los investigadores han demostrado que el comportamiento de ruptura de las "olas de punta" axisimétricas es bastante diferente de las teorías establecidas desde hace mucho tiempo sobre la ruptura de las olas viajeras.
Las olas que viajan rompen cuando las olas se vuelven tan empinadas que la cresta ya no es estable. Esto conduce a una ruptura del movimiento de las olas y la pérdida de energía. Como resultado, la altura de la ola está limitada por el proceso de rompimiento.
"Gran parte de nuestra comprensión de la rotura de olas se basa en teorías desarrolladas y experimentos realizados en dos dimensiones cuando las olas se mueven en una dirección", explicó el autor principal, el Dr. Mark McAllister, del Departamento de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Oxford. "Sin embargo, romper olas en el océano es un proceso tridimensional".
Para establecer las diferencias entre las olas rompiendo en dos y tres dimensiones, los investigadores usaron el tanque de olas circulares en FloWave Ocean Energy Research en la Universidad de Edimburgo para reproducir una onda axisimétrica tridimensional extrema, la onda de punta.
Los resultados del tanque de olas demostraron que el comportamiento de ruptura de olas axisimétricas era muy diferente al rompimiento de olas asociado con las ondas viajeras.
A medida que se formaban las olas, un gran chorro vertical de agua brotó de la cresta de la ola antes de entrar en caída libre y chocar con la superficie del agua debajo.
Los experimentos demostraron que, a diferencia de las ondas viajeras, la altura de la cresta de la onda pico no estaba restringida por el inicio de la ruptura sino por la estabilidad del chorro.
El Dr. McAllister dijo:"Este estudio ha revelado los mecanismos fundamentales a través de los cuales las ondas que se propagan y se cruzan de manera altamente direccional pueden volverse mucho más grandes que otras ondas, acelerando hacia arriba mucho más rápido que la gravedad durante una pequeña fracción de tiempo".
La nueva investigación en tres órdenes de magnitud mayor que los experimentos anteriores revela implicaciones significativas para la seguridad marítima. Como explica el profesor Ton van den Bremer, Ciencias de la Ingeniería, Universidad de Oxford y Universidad Tecnológica de Delft, "La onda de pico es un ejemplo idealizado de un tipo de comportamiento que hace que los llamados mares se crucen, donde los sistemas de olas viajan en diferentes direcciones, por lo que peligroso para el transporte marítimo y las estructuras en alta mar".
Comprender la dinámica de la ola de pico podría conducir en última instancia a avances en la seguridad marítima basados en datos mejorados sobre las limitaciones de la altura de las olas y el comportamiento de ruptura en condiciones extremas.
El estudio realizado en colaboración con investigadores de la Universidad de Edimburgo, la Universidad de Manchester, la Universidad Shanghai Jiao Tong y la Universidad Tecnológica de Delft es parte de una investigación a gran escala sobre el cruce de mares que pueden producir olas tridimensionales extremas.
"Rompimiento de olas y formación de chorros en ondas de gravedad superficiales axisimétricas", se publica en el Journal of Fluid Mechanics . Los ingenieros utilizan la inteligencia artificial para capturar la complejidad de las olas rompientes
