Olas extremas escurridizas
Las olas oceánicas más espectaculares nacen en condiciones muy particulares: cuando los vientos más fuertes de una tormenta se desplazan exactamente a la misma velocidad que las olas mismas. Esta sincronización permite a las olas crecer en altura y longitud durante varias horas, concentrando una energía fenomenal en una zona de menos de 300 km de diámetro. Luego esta energía se dispersa progresivamente en forma de marejada a través de todo el océano.
Un equipo internacional dirigido por investigadores del CNRS Terre & Univers (ver recuadro) ha catalogado y clasificado todas las tormentas mundiales desde 1991 en función de sus olas máximas. Si los modelos de previsión meteorológica predicen alturas que alcanzan los 23 metros en alta mar, los satélites altimétricos que se han sucedido desde 1992 nunca han superado los 18,5 metros. ¿La razón? Estos instrumentos solo cubren una porción muy pequeña del océano y sistemáticamente pasan de largo por las zonas más extremas de las tormentas, que solo duran unas pocas horas.
Raras imágenes de mar muy gruesa, con valles de 10 a 12 m en el océano Austral, el 9 de abril de 2018. Con una altura máxima estimada en 12,8 m, esta tormenta es la 4170ᵃ del catálogo de tormentas 1991-2024.
© Benoit Stichelbaut
SWOT: ver lo invisible
El satélite SWOT (Surface Water and Ocean Topography), lanzado en diciembre de 2022, cambia las reglas del juego. Más allá de la simple medición de altura de los altímetros clásicos, SWOT cartografía el nivel del mar con una resolución inédita de 250 metros, permitiendo "ver" las olas individuales y medir simultáneamente su altura, longitud y dirección.
Incluso cuando no sobrevuela directamente el corazón de una tormenta, SWOT captura la marejada que de ella escapa y se propaga a lo largo de miles de kilómetros. Los investigadores pueden entonces remontarse a la fuente, como se remonta un río, y reconstruir las propiedades de las olas en el momento de su formación en la tormenta. El 21 de diciembre de 2024, SWOT pasó excepcionalmente cerca del corazón de la tormenta "Eddie" en el Pacífico Norte: registró un nuevo récord absoluto con una altura significativa de 19,7 metros, es decir, la ola más alta jamás medida por un satélite desde el inicio de las observaciones espaciales en 1991. Este valor supera también todos los registros realizados por boyas en el mar.
La “cascada de energía” revelada
El análisis de cientos de trayectorias de marejada revela descubrimientos mayores. Las marejadas generadas por Eddie alcanzaron longitudes de 400 a 1 600 metros y fueron observadas desde el Pacífico Norte hasta el Atlántico tropical. A 5 600 km de la tormenta, SWOT aún detectó olas de 1 360 m de longitud (correspondiente a un período de 30 segundos) y solo 6 cm de altura, en el límite de su sensibilidad.
La altura de las olas decrece muy rápidamente con la distancia a la tormenta, siguiendo una ley de potencia espectacular: proporcional a d⁻⁹ (donde d es la distancia). Este comportamiento confirma una teoría formulada en 1962 por el físico alemán Klaus Hasselmann¹: las olas más energéticas transfieren una parte de su energía a las olas ligeramente más largas mediante interacciones no lineales a cuatro ondas, creando una verdadera "cascada de energía" que permite a las olas alcanzar alturas fenomenales. Por primera vez, esta cascada es observada para olas tan largas, hasta 1,5 veces el período dominante de la tormenta.
Esquema del funcionamiento de SWOT© NASA/JPL-Caltech.
Impactos concretos
Estos descubrimientos han llevado a los investigadores a corregir las formas espectrales empíricas utilizadas desde los años 1960 en todos los modelos de olas. La antigua formulación sobreestimaba en un factor 20 la energía de las olas más largas (entre 1,2 y 1,4 veces el período dominante). Esta actualización permitirá mejorar las previsiones meteorológicas marinas y afinar nuestro conocimiento de las olas extremas, información crucial para el diseño de infraestructuras en el mar y en las costas.
Y también un importante desafío de seguridad: la marejada generada por la tormenta Eddie causó víctimas y daños considerables desde Canadá hasta Perú, a miles de kilómetros de su punto de origen. Estas observaciones abren además nuevas perspectivas para interpretar las señales sísmicas generadas por las olas oceánicas, registradas desde hace más de un siglo, con períodos que pueden alcanzar los 26 segundos.
Nota
¹ Klaus Hasselmann recibió el Premio Nobel de Física en 2021 por sus contribuciones al modelado físico del clima terrestre y a la detección del cambio climático de origen humano. Sus trabajos sobre las interacciones no lineales entre olas oceánicas, formulados ya en 1962, constituyen también una contribución mayor a la oceanografía física.