Experimentos no FloWave mostram ondas errantes até quatro vezes mais altas, como a onda Draupner

O oceano aberto pode ficar feroz e indomável.

Quando o mar entra em ebulição, as ondulações e os vales se combinam para erguer verdadeiras paredes d’água, altas o bastante para fazer nossos modestos barcos parecerem insignificantes - e perigosas para qualquer pessoa corajosa o suficiente para se aventurar em alto-mar.

Uma nova série de experimentos sugere, porém, que essas ondas monstruosas escondem mais do que imaginávamos: elas podem atingir dimensões muito maiores do que se considerava viável.

Esse avanço no entendimento do tamanho e da complexidade das ondas indica que elas podem ser até quatro vezes mais altas do que o que se acreditava. Isso ajuda a explicar, enfim, como as chamadas “ondas errantes” conseguem chegar às alturas imensas e destrutivas - comparáveis a arranha-céus - que aparecem em registros históricos.

A descoberta alimenta a imaginação, mas também tem implicações bem práticas: de previsões meteorológicas e modelagem climática até a engenharia e o projeto de estruturas em mar aberto, segundo uma equipa liderada pelo engenheiro Mark McAllister, da Universidade de Oxford.

"Esta é a primeira vez que conseguimos medir alturas de ondas com uma resolução espacial tão alta, numa área tão grande", explica o engenheiro Ross Calvert, da Universidade de Edimburgo, "o que nos dá uma compreensão muito mais detalhada do comportamento complexo da quebra das ondas".

Da descrição em 2D ao comportamento real das ondas no mar

Em geral, os detalhes de como uma onda nasce e evolui são reduzidos a uma descrição em apenas duas dimensões: o sobe e desce e o vai e vem. Só que o mundo não é plano - e, como qualquer surfista sabe, no oceano as ondas também “andam” numa terceira dimensão.

Ainda assim, no mundo real, podemos observar a dinâmica das ondas. E essas observações mostram que ondas em deslocamento ganham altura ao longo da distância e acabam quebrando quando atingem o seu limite. É nesse instante que surge a espuma branca no topo; depois disso, a onda se curva sobre si mesma e desaba.

Esse é o tipo de onda que costumamos ver na praia. No oceano aberto, no entanto, o comportamento pode ser outro.

Ondas errantes, espalhamento direcional e a “onda cruzada”

"O tipo de onda que estudámos ocorre em águas abertas e surge quando ondas vindas de múltiplas direções se encontram", afirma o engenheiro Ton van den Bremer, da Universidade de Tecnologia de Delft, nos Países Baixos.

"Quando essas ondas, com grande espalhamento direcional, convergem, a água é empurrada para cima, formando uma onda parcialmente estacionária. Um exemplo disso é o que se conhece como onda cruzada".

As chamadas ondas errantes são aquelas que alcançam alturas impressionantes - como a famosa onda Draupner, que chegou a 26 metros (85 pés), ou uma onda reportada com 42.7 metros no Mar da Tasmânia. Elas aparecem quando várias ondas, viajando em direções diferentes, se encontram num ponto central.

Essa multidirecionalidade pode ocorrer onde dois mares ou correntes se encontram, ou quando os ventos mudam de direção de forma repentina. E quanto maior a diferença entre as direções das ondas - o chamado espalhamento direcional - mais alta a onda pode se tornar.

O que o FloWave mostrou sobre ondas em três dimensões

Para investigar isso, os pesquisadores recorreram a um laboratório concebido para estudar o comportamento das ondas em condições próximas das reais: a Instalação de Pesquisa em Energia Oceânica FloWave, em Edimburgo. O local tem uma bacia circular de 25 metros de diâmetro - metade do comprimento de uma piscina olímpica - onde é possível gerar diversas ondas, em várias direções, ao mesmo tempo.

Foi no FloWave que a equipa reproduziu a onda Draupner, trabalho que publicou em 2019. Agora, com dados do tanque, eles analisaram ondas oceânicas em três dimensões, obtendo novas pistas sobre como esses “monstros” marinhos surgem. E encontraram um ponto surpreendente sobre ondas errantes: a altura delas não fica limitada ao momento em que começam a quebrar.

"Quando uma onda convencional quebra, forma-se uma crista branca, e não há volta", diz van den Bremer. "Mas quando uma onda com alto espalhamento direcional quebra, ela pode continuar a crescer".

Segundo os pesquisadores, esse tipo de onda pode atingir o dobro da altura que tinha quando a quebra começou - e essa altura inicial já era o dobro do patamar em que ondas convencionais quebram. Em outras palavras, elas podem chegar a quatro vezes o limite teórico anterior.

Consequências para estruturas em mar aberto e para modelos do clima

Estruturas em mar aberto, como turbinas, muitas vezes são projetadas com base numa compreensão bidimensional do comportamento das ondas. Ao enxergar melhor a complexidade real, engenheiros podem desenvolver estruturas mais resistentes, capazes de suportar as pancadas e a agitação a que serão submetidas num mar revolto.

O estudo foi publicado na revista Comunicações da Natureza.