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Brasil

Como medir a altura de uma onda através de uma foto

DOUGLAS NEMES, PHD.

Medir a altura de uma onda não é tarefa fácil e depende de vários fatores importantes. Mas a ciência por trás disso foi capaz de determinar vários recordes e é extremamente essencial.

A altura é um dos parâmetros de onda fundamentais para sua caracterização. Ela é obtida pela diferença entre crista e cava. 

No oceano profundo e após a saída das ondas da área de geração, as ondas se propagam como uma senoide (sendo a origem da onda em zero). Isto significa que a distância da cava até a crista (visão frontal) ou da crista até a cava (visão posterior ou por trás) são iguais. A partir de ondógrafos que registram esse tipo de onda podemos calcular a altura das ondas através do cruzamento do nível d’água pelo zero ascendente ou descendente. 

Porém, como já exploramos antes, quando a onda passa a sentir o fundo há várias modificações que alteram sua forma e isso fica muito mais evidente na bancada, ou seja, no local de quebra da onda. Desse modo, foi criado o parâmetro de altura de quebra da onda, o qual corresponde ao somatório de todos os efeitos que modificam a forma da onda antes da sua dissipação. 

No momento da quebra da onda, a cava sofre um efeito de rebaixamento em relação ao nível local, chamado na ciência de setdown. A velocidade da onda diminui tão rapidamente que a energia é concentrada em um espaço horizontal reduzido, o que obriga ao empilhamento vertical, resultando no aumentando da altura da onda. Neste momento, a diferença entre cava e crista será maior do que crista e cava em relação a qualquer outro local ao longo da propagação da onda.

É muito difícil medir a altura de quebra das ondas no ponto de arrebentação utilizando-se dos mesmos equipamentos instalados na plataforma ou offshore. Há estudos que conseguiram instalar equipamentos eletrônicos (sensor de pressão, sensor acústico) na zona de arrebentação numa bancada rígida, a qual deu suporte de fixação e segurança para as medições (Nemes et al., 2016; Nemes et al., 2019). Caso contrário, é extremamente difícil manter um sensor no fundo da zona de arrebentação de ondas, devido à alta morfodinâmica vertical (mais de 2m) e horizontal (mais de 60m) da areia. Já sensores superficiais, como bóias, por exemplo, sofrem com o arrasto horizontal, chicoteio e o mergulho do equipamento, o que compromete a confiabilidade, eficiência e acurácia dos dados obtidos. 

Há estudos científicos sendo realizados nas universidades do Brasil, Austrália, Estados Unidos e Nova Zelândia para o desenvolvimento de técnicas capazes de medir a altura de quebra da onda com câmeras. Um dos produtos destes tipos de estudos seria o de apontar a câmera do seu celular para a onda e obter a altura. Mas ainda há muito o que ser testado, calibrado e validado.

Uma das técnicas para estimar a altura de quebra das ondas mais utilizadas atualmente é através de uma imagem com referência. Uma foto da quebra da onda com um surfista, cuja altura é conhecida, se tornou uma das principais ferramentas para obter o valor da altura de quebra da onda. Porém, para que esta técnica possar ser aplicada corretamente é preciso que alguns cuidados sejam tomados para ter precisão e acurácia no valor final:

a) o posicionamento do fotógrafo irá definir o ângulo da imagem. Neste enquadramento, é necessário que a cava e a crista, bem como a referência (surfista) estejam devidamente visíveis. Um posicionamento muito alto pode deixar a cava imperceptível e/ou a crista da onda subjetiva, o que por sua vez, diminui a precisão da técnica. Não há dúvidas de que o mais difícil é saber onde está a crista e a cava da onda numa imagem (foto) obtida sem técnica de fotografia;

b) a qualidade da câmera será fundamental para obter melhor nitidez e resolução possível da referência de altura presente na onda. Este é o principal ponto que define a acurácia do método, o seja, o valor mais próximo do real;

c) saber a altura do surfista e validar sua decomposição angular na onda (imagem), isto é, a altura real na sua posição de surf na onda, aumentará a acurácia do valor final.

d) por fim, o desafio é conseguir transformar um momento bidimensional (foto) numa medição tridimensional com um sistema referenciado de escala espacial mensurável;

 

A incerteza do valor da altura de quebra da onda calculado pela técnica de imagem (foto) é o somatório dos itens a-b-c-d.

 

Veja exemplos de onda que tiveram sua altura medidas através de uma foto:

Maya Gabeira em Nazaré, quando bateu o record da maior onda surfada por uma mulher. Foto: Jorge Leal (@polvo32)

 

Conor Maguire, na maior onda já surfada na Irlanda. Foto: Gary McCall (@garymccallphoto)

 

Referências:

NEMES, D. D.; Fabián Criado-Sudau, Francisco; Nicolás Gallo, Marcos. 2019. Beach  Morphodynamic Response to a Submerged Reef. Water , v. 11, p. 340.

NEMES, D. D. 2016. Variabilidade Morfodinâmica de Praia Intermediária com a presença de um Afloramento Rochoso Submerso, Tese de Doutorado, Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós  Graduação e Pesquisa em Engenharia COPPE, Engenharia Oceânica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 244p.

 

Sugestão de leitura complementar:

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Douglas Nemes é um surfista ex-competidor, que teve a oportunidade de levar todo o conhecimento empírico adquirido nas ondas de inúmeras praias por onde passou nesse planeta para dentro da academia. Douglas formou-se Oceanógrafo Físico na UNIVALI. Fez Mestrado em Sistemas Costeiros e Oceânicos na Universidade Federal do Paraná UFPR em 2011. Em 2016, completou o Doutorado em Engenharia Oceânica na Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ, Instituto de Pesquisa e Engenharia COPPE, cujo instituto de pesquisa é o mais importante das Américas. Por fim, em 2018 fez um pós-doutorado em Engenharia Costeira, numa parceria entre UFRJ e Universidade Federal do Pará UFPA. Ao longo de quase 20 anos de acadêmica, Dr. Nemes desenvolveu técnicas para qualificar a quebra de ondas em praias oceânicas, publicou trabalhos científicos nacionais e internacionais sobre os principais fenômenos meteorológicos na costa sul da América do Sul e o desenvolvimento de uma tecnologia de proteção costeira multifuncional capaz de recuperar praias erodidas, gerando condições perfeitas para a prática de esportes náuticos. Atualmente trabalha na coordenação de levantamentos hidrográficos e processamento de dados para engenharia costeira em portos e hidrovias brasileiras, a fim de serem aproveitados pelo Centro de Hidrografia da Marinha do Brasil na atualização de cartas náuticas.

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