Dinamiche costiere: onde, correnti e processi erosivi

Forze esogene e dinamiche costiere

Le principali forze esogene che operano in corrispondenza della linea di costa sono le onde e le maree. Esse erodono anche le coste più resistenti e generano correnti che trasportano i materiali erosi delle terre emerse e li depositano lungo i litorali (spiagge e fondali poco profondi). Le onde sono mutevoli: basse e poco acclivi lontano dalla coste, più alte e ripide man mano che si avvicinano alla costa.

Formazione e caratteristiche delle onde

Le onde sono generate dal vento che soffia sulla superficie marina trasferendo energia cinetica dall’aria all’acqua: il vento genera tensioni tangenziali sulla superficie del mare che, insieme alle variazioni di pressione dovute alla turbolenza dell’aria, formano le increspature. Queste innescano un processo di retroazione con la crescita dell’onda.

Elementi dell’onda, oltre cresta e ventre, sono:

L'Altezza, H, dell’onda, distanza verticale cresta-ventre, che dipende da:

_ velocità del vento

_ durata del vento

_ lunghezza del tratto del mare su cui spira il vento (Fetch)

Velocità dell’onda = V =L/T

Lunghezza (L): distanza tra 2 creste successive

Periodo (T): tempo per il passaggio di 2 onde successive per un dato punto

Frequenza (F): numero di onde che passano per un dato punto in un certo tempo.

L’altezza dell’onda cresce quando: aumenta la velocità del vento; il vento soffia per intervallo di tempo più lunghi; aumenta l’estensione del tratto di mare aperto su cui soffia il vento.

Propagazione delle onde in mare aperto

Le onde si propagano da un punto ad un altro. Le onde in acque profonde sono oscillazioni sinusoidali, in cui le particelle descrivono orbite circolari su di un piano ortogonale alla superficie del mare, quindi non c’è traslazione di masse d’acqua, ma solo di energia. Le orbite con la profondità hanno un raggio decrescente, finchè l’effetto diventa nullo alla base dell’onda. In mare aperto quindi, la propagazione dell’onda avviene senza spostamento orizzontale d’acqua. Le particelle superficiali sollecitate dal vento, tendono ad abbassarsi e premono contro le particelle sottostanti che vengono spinte lateralmente e costrette ad innalzarsi, originando il moto circolatorio. Le particelle d’acqua descrivono quindi orbite verticali circolari intorno alla loro posizione media, ritornando sempre al punto di partenza (onde d’oscillazione). I raggi delle orbite circolari sono maggiori vicino alla superficie, ma descrescono gradualmente fino ad annullarsi ad una certa profondità (la forza del vento ha un’influenza assai minore a profondità maggiori). Quindi, l’onda avanza mentre le particelle continuano a percorrere la loro orbita principale.

Base d’onda: profondità sotto la quale non si risentono gli effetti dell’onda ed è pari a 1/2L.

Altro elemento importante è la Ripidità (H/L) per cui le onde in acqua bassa, che subiscono attrito col fondo, incrementano di H, si riducono di L e decrementano di V mentre il periodo non cambia, aumentando quindi di ripidità!

Trasformazione delle onde in acque basse

Avvicinandosi verso la costa, in acqua bassa, il fondale diventa meno profondo e le orbite diventano ellittiche e appiattite fino a che l’onda si rompe in un frangente. Frangendosi, le onde svolgono la loro azione erosiva: asportano la sabbia e disgregano la roccia in posto. Da onde d’oscillazione diventano onde di Traslazione, con spostamento di massa: i piccoli moti orbitali al di sopra del fondo subiscono attrito e l’orbita si appiattisce. Questa trasformazione dell’onda da circolare a ellittica rallenta l’intera onda: le particelle d’acqua impegano più tempo a percorrere l’orbita ellittica. L’onda rallenta anche se il periodo rimane invariato: la lunghezza d’onda deve quindi diminuire. Ne consegue che le onde diventano più ravvicinate tra loro, più alte e ripide e le loro creste sono più aguzze. Alla fine, l’onda non riesce più a sorreggersi e si rompe in avanti nella zona di frangimento.

Zona di frangimento e sedimentazione

Zona di frangimento (Surf zone): in cui si ha trasporto di massa (onde di traslazione) e dissipazione dell’energia; essa avviene ad H/L = 1:7 per cui la profondità è funzione di L. Se il fondo è sensibilmente inclinato, la zona di frangimento si trova più vicino alla costa.

Da tutto ciò dipende la variazione granulometrica dei fondali: entro i 20 metri troviamo i sedimenti più grossolani, oltre, i sedimenti hanno granulometria man mano più fine spostandosi verso il largo.

Battigia e correnti pericolose

Dopo il frangimento, le onde di altezza ridotta proseguono frangendosi di nuovo all’altezza della linea di riva: risalgono la fronte inclinata della spiaggia (battigia).

La Battigia è quella zona dove un’onda di traslazione può risalire la spiaggia (flusso montante) e, dopo aver consumato tutta l’energia, ridiscendere per gravità (risacca).

Il Flusso Montante ha la competenza sufficiente per trasportare granelli di sabbia e, con onde sufficientemente alte, ciottoli. La Risacca trasporta nuovamente le particelle verso il largo.

Può accadere che il riflusso di acqua verso mare interessi tutta la colonna d’acqua producendo correnti localizzare (rip current) che risultano particolarmente pericolose per i nuotatori. A causa di una corrente litoranea, parallela alla linea di riva, l’acqua si accumula impercettibilmente, finchè non viene raggiunto un punto critico e l’acqua erompe verso il mare. Queste correnti ortogonali alla riva sono responsabili anche del modellamento del litorale creando delle cuspidi di sabbia prominenti verso mare.