Valurile

Valul este unda formată la suprafața mărilor sau oceanelor prin miscarea

oscilatorie a apei datorită vântului sau cutremurelor. Un val (sinonim talaz) este o ondulație a unei suprafețe întinse de apă (lac, mare, ocean), ca rezultat al mișcărilor de

oscilație determinate de acțiunea vântului, de cutremure, de variația bruscă a presiunii

atmosferice, de atracția Lunii și Soarelui și de deplasarea unei nave prin apă.

Cauza cea mai frecventa a formarii valurilor este vantul, iar intre viteza vantului si elementele ce caracterizeaza valul s-a stabilit corelatia din tabelul de mai jos (exempu: la o viteza a vantului de 2 - 3 m/s se genereaza valuri cu inaltime de 0,25 m, lungime de pana la 10 m si cu o perioada de aparitie - distanta dintre doua creste succesive - de 2 ... 3 secunde).

Actiunea morfologica a valurilor variaza in primul rand in functie de energia de care dispun ce este conditionata de forta de antrenare a masei de apa impusa de catre vant, seisme, eruptii vulcanice etc. In al doilea rand intervin factori de natura locala (rezistenta rocilor, panta suprafetei expuse actiunii lor, incarcatura apei cu materiale solide-nisip, pietris, blocuri etc.) care pot favoriza sa incetini actiunea valurilor.

Mecanismul manifestarii acestora se concretizeaza in mai multe directii in functii de tipul de tarm.

Pe cel inalt se realizeaza:-izbirea (apa cu incarcatura de nisip, pietris etc.) versantilor cu o forta medie de

cateva tone/m2, proces prin care rocile din care acestia sunt alcatuiti sufera crapaturi, fisurari, slabirea rezistentei generale urmata de prabusiri. Este un proces mecanic de eroziune numit abraziune.

-aspirarea la retragerea apei dupa izbire, a materialelor cu dimensiuni reduse;-antrenarea materialelor (transport) spre largul platformei litorale-depunerea (acumularea) pe acestea la departari diferite in functie de dimensiunile

acestora si de energia pe care o mai pastreaza.Pe tarmurile joase cu platforma litorala extinsa se produc frecvent doua actiuni:

disclocarea si incarcarea cu nisip de pe platforma a masei de apa in faza de inaintare spre uscat a valului si redepunerea lui in diferite locuri in faza de retragere a apei rezulta firide adanci.

Valurile se clasifica dupa mai multe criterii:a) dupa cauza care le genereaza:

- valuri de vant;

- valuri seismice;

- valuri stationare;

- valuri interne;

- valurile navei.

b) dupa durata actiunii:

- valuri intretinute - care se manifesta atata timp cat actioneaza forta generatoare;

- valuri libere - valurile de hula.

c) dupa dimensiunile geometrice ale valurilor:

- valuri scurte - cand raportul dintre lungime si inaltime este mai mic de 40;

- valuri lungi - cand raportul dintre lungime si inaltime este intre 2÷25.

Valurile de vânt Se formează în urma acțiunii intermitente a vântului asupra

stratului de apă de la suprafața mării aflat în stare de repaus. Această acțiune constă într-

o apăsare, concomitent cu frecarea maselor de aer în mișcare de particulele de apă, care

sunt scoase din poziția de echilibra și determinate să execute o mișcare de oscilație.

Inițial se formează încrețituri mici, numite „valuri capilare" care, la încetarea vântului, se

amortizează datorită tensiunii superficiale. Dacă vântul se intensifică și acționează un

timp mai îndelungat, dimensiunile valurilor cresc, ele transformându-se în valuri gravitaționale. Valurile gravitaționale sunt denumite:

a) valuri libere (free waves), care după încetarea vântului își micșorează

treptat dimensiunile, consumând energia înmagazinată în procesul de frecare între ele a moleculelor de apă și

b) valuri forţate (forced waves), care continuă să se dezvolte, ca urmare a persistenței și intensificării vântului, transformându-se în „valuri de

furtună".

La valurile de furtună, crestele sunt spulberate de vânt, iar pe pantele lor apar pete albe de spumă numite „berbeci" (white horses); începând cu agitația de gradul 10,

crestele valurilor foarte înalte cad spre înainte (deferlează) cu zgomot caracteristic, asemănător unui muget puternic. După încetarea vântului, valurile de furtună trec într-o fază de stabilizare, când forma lor devine regulată, iar dimensiunile lor nu se modifică un timp mai îndelungat; aceste ondulații regulate formează o agitație a mării numită „hulă".

Din punctul de vedere al formei, valurile pot fi:a) bidimensionale — la care crestele sunt foarte lungi și paralele

între ele; b) tridimensionale — care în afară de creste lungi se caracterizează și printr-o lungime mare

2

c) izolate — la care creasta are formă de cupolă, fiind lipsite de scobituri.

Mai deosebim:

a) valuri lungi — la care lungimea este mult mai mare decât adâncimea mării și

b) valuri scurte — a căror lungime este mai mică decât adâncimea mării în zona lor de formare.

Valurile seismice

Sunt valuri care se produc ca urmare a unor cutremure de pamant submarine sau a

prabusirii unor pachete de aluviuni. In largul marii sunt greu de detectat, avand lungimi

de peste 500 km, inaltimi de cativa metri si viteze de pana la 555 km/h.

La intrarea in ape putin adanci, devin mai scurte dar foarte inalte - pana la 30 m.

Initial miscarea se propaga pe verticala, de la hipocentru (centrul cutremurului) la

epicentru (suprafata apei). De la suprafata se propaga concentric in toate directiile.

Primul val este cel mai inalt, cu energia cea mai mare, dupa care urmeaza o

succesiune de valuri mai mici, si apoi treptat dispar.

Perioada de formare este de 10÷40 minute. Aceste valuri se numesc tsunami. Ele

parcurg distante mari (de exemplu o treime din Pacific). Sunt valuri deosebit de violente.

Cateodata se observa o scadere brusca a adancimii apei in largul marii - inainteaza talpa.

Valurile stationare (seise)

Sunt caracteristice marilor inchise sau semiinchise si se manifesta ca un fel de

pendulare a masei de apa de la un tarm la altul. Pot fi confundate de cele mai multe ori cu

mareea.

Valurile interne (apa moarta)

Sunt caracteristice zonelor polare si se formeaza in zona de varsare a unor fluvii

(Lena, Obi, Enisei). Reduc simtitor viteza de inaintare a navelor.

Valurile navei

Sunt determinate de inaintarea navei prin apa. Sunt oblice fata de corpul navei, cu

o inclinare de 15˚÷20˚. Depind de viteza navei, profilul navei si agitatia marii.

3

In zona tarmurilor inalte, pe timpul furtunilor, pot lua nastere valuri de

interferenta, care pot atinge inaltimi de 50 m. Apa din primul val se combina la retragere

cu urmatorul val, din aceasta combinare rezultand un val de dimensiuni mai mari.

În afară de acțiunea cu rol modificator asupra uscatului, valurile de vânt formate

pe suprafața mărilor și oceanelor constituie unul dintre principalele elemente hidro-

meteorologice care influențează direct siguranța navigației.

Valurile de hula

Reprezinta valurile din larg, sunt produse de o perturbatie meteorologica si se

manifesta si dupa ce cauza generatoare a incetat. Aceste valuri pot apare insa si inaintea

acestei perturbatii. Ele preced sau urmeaza o furtuna.

Se propaga sub forma de sisteme (randuri). In zona de formare au inaltime si

lungime mare si pe masura ce se indeparteaza de cauza, inaltimea scade, dar lungimea si

viteza raman aceleasi.

Valurile de hula pot avea pana la 400 m lungime si 4 m inaltime. Directia de

propagare a acestor valuri se modifica daca intalnesc zone cu funduri mici. In mare larga

si adanca, indica intotdeauna directia vantului.

Brizantii

Sunt valuri de hula produse de furtuni indepartate care intalnesc ape putin adanci si se deformeaza crescand exagerat in inaltime. La scaderea adancimii, crestele se rastoarna din cauza inaltimii exagerate. Brizanti de dimensiuni mari se formeaza pe coastele Australiei de Est, Californiei si Insulelor Hawaii.

În momentul când valurile ajung pe fundurile mici din dreptul coastelor întinse are loc fenomenul numit „deferlare"; dacă deferlarea se produce deasupra unui banc aflat la distanță de coastă, valurile de acest gen se numesc „brizanți".

Elementele valurilor

Frontul valului este linia care trece de-a lungul crestei valului și care este

aproximativ perpendiculară pe direcția de propagare a profilului acestuia.

4

Panta valului este unghiul format de tangenta la suprafața valului cu linia

orizontală în punctul de tangență. Are valori diferite și de regulă se ia cea

maximă. În practică se calculează prin raportul dintre înălțimea valului și

jumătate din lungimea sa.

Viteza valului este distanța parcursă de creasta valului în unitatea de timp. Este

un element al valurilor de translație și se apreciază în m/s sau mile/h, calculându-

se prin raportul dintre lungimea valului și perioada sa.

Creasta valului este partea superioară a unui val, care este spulberată pe vânt

puternic. Este linia ce uneşte punctele cu cotele maxime ale valului.

Înălţimea valului este distanța măsurată pe verticală între creasta valului și linia

de cea mai mică cotă a scobiturii imediat următoare. Se apreciază din vedere sau

cu aparate speciale, iar valorile se dau în metri sau picioare. Înălțimea obișnuită a

valurilor oceanice este de 5 m, iar valorile maxime măsurate pînă în prezent sunt

următoarele:

21 m în bazinul nordic al Oceanului Pacific;

15,6 m în bazinul nordic al Oceanului Atlantic;

14 m în emisfera sudică;

11,5 m în Oceanul Indian.

Scobitura valului este un termen care se referă mai ales la partea cea mai adâncă

a văii dintre valuri.

Lungimea valului este distanța în metri sau în picioare măsurată pe orizontală

între două creste sau scobituri succesive de val. Valorile medii ale valurilor

oceanice sunt cuprinse între 69 m şi 110 m. Valorile maxime ale lungimii

valurilor determinate pe baza unor numeroase observații sunt următoarele:

170m în bazinul nordic al Oceanului Atlantic;

214 m în bazinul sudic al aceluiași ocean;

5

233 m în Oceanul Pacific;

342 m în bazinul sudic al Oceanului Indian.

Perioada valului este intervalul de timp contat în secunde în care două creste

succesive de val trec prin dreptul unui punct fix de observație sau timpul necesar

ca o creastă de val să parcurgă o distanță egală cu lungimea valului.

Reflexia valurilor este fenomenul de respingere a valurilor de către peretele

vertical al construcțiilor hidrotehnice sau al falezelor abrupte în zone cu adâncimi

mari. În cadrul acestui fenomen are loc combinarea valurilor reflectate cu cele

incidente, luînd naștere o agitație puternică numită „clapoti" sau „resacă",

deosebit de periculoasă în unele bazine portuare, pentru navele staționate la cheu.

Reflexia valurilor are loc și în zona centrală a unui ciclon tropical, unde se

produce o agitație a mării foarte puternică din cauza valurilor care se propagă din

direcții diferite.

Refracţia valurilor este schimbarea direcției de propagare a valurilor ori de cîte

ori frontul acestora se apropie de linia coastei sub un unghi de înclinare. În cadrul

acestui fenomen are loc o modificare a lungimii valurilor, a căror creastă în final

capătă o orientare paralelă cu linia coastei.

Valurile mai pot fi numite si miscari cu suprafata libera produse de:

- vânt

-atracţia Lunii

- miscarile seismice

- deplasarea unor corpuri la suprafata apei sau în imediata ei apropiere

- miscarea frontierelor, atunci cand lichidele sunt continute in spatii inchise

Dinamica apelor oceaniceAsupra apelor oceanice actioneaza o multitudine de factori care

determina modificarea nivelului apelor. Cei mai importanti factori sunt: miscarile tectonice, factorii hidrometeorologici si factorii cosmici. Actiunea combinata a acestora, determina oscilatii ale nivelului, care se impart in trei grupe:

-oscilatii variabile de tip progresiv (miscari

6

seculare)- pot fi pozitive sau negative- oscilatii periodice- determinate de influenta Lunii

si a Soarelui - oscilatii neperiodice- determinate mai ales de factorii meteorologici

Apa marilor si oceanelor nu este inerta, miscarea ei fiind determinata de factori care actioneaza din exterior (vant, apa fluviilor, sesme, eruprtii vulcanice, etc.) sau in interiorul mediului (diferente de salinitate, temperatura, etc.).

1. TsunamiCuvantul „tsunami” provine din limba japoneza, din cuvintele: tsu care

inseamna port si nami care inseamna valuri (val de port). Tsunami este un val sau mai multe valuri in ocean care pot fi lungi de sute de kilometri si despre care se stie ca ating inaltimi peste 10,5 metri. Imensul tsunami din 26 decembrie 2004 a traversat 600 km intr-o ora si 15 min, ceea ce inseamna 480 km/h. Valurile de o asemenea dimensiune sunt capabile sa produca pagube imense regiunilor de pe coasta.

Pentru a se intelege mai exact pericolul tsumanilor, trebuie cunoscute anumite notiuni despre valuri, precum:

- valurile au o creasta (partea cea mai de sus) si o albie (partea cea mai de jos) - inaltimea unui val este distanta dintre creasta si albie

- lungimea unui val este distanta dintre crestele a doua valuri consecutive - frecventa valurilor se masoara in timp, cat timp este necesar ca doua valuri consecutive sa atinga acelasi punct; daca impartim acel timp la 60 de minute vom obtine numarul de valuri care trec prin acel punct intr-o ora.

Daca luam in considerare aceste caracteristici, vom vedea cat de diferite sunt valurile obisnuite de tsunami:

-viteza valurilor obisnuite este de 8-100 km/h, iar pentru tsunami este de 800-1000 km/h.

- frecventa valurilor obisnuite este de 5-20 de secunde, iar pentru tsunami este de 10 minute, pana la 2 ore.

- lungimea valurilor obisnuite este de 100-200 de metri, iar pentru tsunami este de 100-500 km.

Cea mai comuna cauza a unui tsunami sunt vulcanii si cutremurele de sub apa. In anumite cazuri de subductie, o parte a placilor tectonice de pe fundul marii pot interactiona intre ele si va rezulta un cutremur. Focarul cutremurului este punctul unde apare ruptura, pietrele se sparg si primele unde seismice sunt generate. Epicentrul este punctul de pe placa tectonica de deasupra focarului. Cand aceasta parte a placii se ridica si trimite tone de pietre in sus cu o forta inimaginabila, energia acelei forte este

7

transferata apei. Energia impinge apa in sus deasupra nivelului marii. Aceasta este punctul de nastere al unui tsunami si, este totodata, si motivul pentru care, la tarm, apele se retrag foarte mult, ca din senin. Odata ce apa a fost impinsa in sus, forta gravitationala actioneaza pe suprafata apei. Este acelasi fenomen ca atunci cand arunci o piatra in apa, dar invers. Energia este generata de o forta care se misca mai degraba inspre afara decat inauntru. Forta incredibila creata de miscarea seismica genereaza viteza mare a valului tsunami. Abilitatea unui val tsunami de a-si mentine viteza este data de adancimea apei. Un val tsunami se misca mai repede in ape adanci decat in ape cu adancime mica. Asa se face ca un val tsunami are cam un metru atunci cand se deplaseaza prin ape adanci si poate atinge inaltimi foarte mari cand se apropie de tarm (unde apa este putin adanca).

Exemple de tsunami care au devastat anumite regiuni ar fi multe, dintre care il putem aminti pe cel din 17 iulie 1998 care a ajuns pe coastele din Papua-Noua Guinee si a ucis peste 2000 de oameni, dar si cel din 16 august 1976 care a atins costele din Golful Moro din regiunea Filipinelor si a omorat peste 5000 de oameni.

2. Miscarile periodice (Mareele)Miscarile periodice ale apelor oceanice sunt reprezentate de maree. Datorita

atractiei Lunii si a Soarelui, fiecare particula de apa se deplaseaza pe o orbita eliptica. Mareele sunt reprezentate printr-o miscare de înaltare a apei denumita flux (maree joasa).

În largul oceanului, fluxul înseamna cresterea nivelului iar refluxul, scaderea nivelului. La tarmurile joase se manifesta prin înaintarea pe uscat a apei, la flux, si prin retragerea apei la reflux. În larg, nivelul apei creste cu 2÷3 m, fiind practic insesizabil de catre navele în mers, pe când la tarm (mai ales la cele înalte) în anumite regiuni, nivelul poate creste pana la 19,6 metri.

Frecvent nivelul mari pe tarmurile unde mareele sunt insemnate la flux sau ridica cu cativa metri si se retrage in aceeasi masura. Insa in anumite situatii de configuratie a tarmului local amplitudinile sunt mai mari. Sunt citate in literatura cazurile extreme: Baya Fundy cu 19,6 m, Golful Mezen din Marea Baltica cu 12 m si Stramtoarea Magelan cu 18 m.

Actiunea mareelor in cele doua faze, care se succed in medie la un interval de timp de 6 ore, este diferita in functie de caracteristicile tarmului. La tarmurile inalte valul de flux izbste versantii provocand fisurarea, fragmentarea si caderea de blocuri mai rapid sau ami lent in functie de rocile care intra in alcatuirea lor.

3. Curentii de apaSunt deplasari de volume importante de apa pe suprafete foarte mari (zeci, sute,

mii de kilometri). Actiunea curentilor in domeniul litoral este complexa. Acestia preiau o buna

8

parte din aluviunile aduse de fluvii pe care le transporta uneori paralel cu tarmul, le depun contribuind la dezvoltarea de cordoane de nisip paralele cu acestea. Cand viteza lor este mai mare exercita o intensa actiune de extractie a materialelor de pe plajele submerse si de redepunere selectiva la departari mai mari sau mai mici in functie de dimensiuni. In acest mod curentii contribuie la modificarea permanenta a micromorfologiei platformei litorale.

9