Las terroríficas olas de 20 metros de alto que surgen de la nada

Paredones de agua del tamaño de un edificio de diez pisos. Claraboyas aplastadas y camarotes inundados por gigantes olas que aparecen de la nada y revuelcan los barcos como si fueran corchos, para luego desaparecer.

Hace siglos que entre los marineros circulan historias coloridas sobre “olas rebeldes” que aparecen repentinamente.

Como no había mucha evidencia y el tamaño de las olas crecía con cada historia, no sorprende que los científicos asumieran que se trataba de un mito. Además, hasta hace medio siglo los conocimientos científicos justificaban el escepticismo.

Según los cálculos de los expertos, una ola de 30 metros solo podría formarse una vez cada 30,000 años. Es decir, la olas rebeldes entraban en la misma categoría que las sirenas y los monstruos marinos.

Pero ahora sabemos que no son ningún mito.

Una ola es una perturbación que mueve energía entre dos puntos.

Las más comunes ocurren en el agua pero hay muchos otros tipos, por ejemplo las ondas radiales que viajan por el aire de forma invisible.

Aunque una ola que se desplaza por el Atlántico no es lo mismo que una onda de radio, ambas funcionan usando los mismos principios y se puede usar las mismas ecuaciones para describirlas.

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Una ola rebelde tiene como mínimo el doble de la “altura de ola significativa”, una medida que se toma usando el promedio de las terceras olas más altas durante cualquier período.

Según las mediciones realizadas usando información satelital, estas olas no solo existen sino que son bastante frecuentes. Los escépticos hicieron mal sus cálculos y lo que una vez fue folclore hoy es un hecho.

Esto llevó a los científicos a hacerse preguntas más complejas. ¿Qué causa la olas rebeldes? Y lo más importante para quienes trabajan en alta mar: ¿Se puede predecir su aparición?

“Interferencia constructiva”

Hasta 1990 las teorías sobre cómo las olas se forman en el mar estaban fuertemente influenciadas por el trabajo del matemático británico y oceanógrafo Michael Selwyn Longuet-Higgins.

En el trabajo que publicó a partir de 1950 sostuvo que cuando las olas chocan entre sí se combinan para crear una ola más grande. Es un proceso que llamó “interferencia constructiva”.

De acuerdo con el principio de “superposición lineal” el tamaño de la nueva ola se podría calcular sumando la altura de las olas originales.

Según esta visión una ola rebelde solo podría formarse si se juntan suficientes olas en un mismo punto. Sin embargo en los años 60 del siglo pasado se empezó a ver que la cuestión no era tan simple.

El hombre clave de este descubrimiento fue el matemático y físico Thomas Brooke Benjamin, quien estudió la dinámica de las olas usando un largo tanque de agua superficial en la Universidad de Cambridge, en Gran Bretaña.

Junto con su estudiante Jim Feir, Benjamin notó que si bien las olas empezaban con frecuencias y longitudes de onda constantes, estas cambiaban de manera inesperada poco después de ser originadas.

Las olas con mayores longitudes de onda se ponían a la par de las de menor onda. Esto significaba que una gran parte de la energía se terminaba concentrando en olas grandes y de poca duración.

Al principio Benjamin y Feir asumieron que había algún defecto con su equipo.

Sin embargo, lo mismo ocurrió cuando replicaron los experimentos en un tanque más grande en el Laboratorio Físico Nacional del Reino Unido, cerca de Londres. Además, otros científicos obtuvieron los mismos resultados.

Barco hundido

Durante muchos años la mayoría de los científicos creyó que esta “inestabilidad Benjamin-Feir” solo ocurría en las olas generadas en laboratorio que viajan en una sola dirección. Es decir, que solo se daban en situaciones artificiales.

No obstante, esta suposición comenzó a chocar con evidencias de la vida real.

A las 3 a.m. del 12 de diciembre de 1978 un barco de carga alemán llamado El München envió una señal de socorro desde el medio del Atlántico.

A pesar de que se montó un enorme operativo de rescate la nave desapareció y nunca más fue hallada. Sus 27 tripulantes fallecieron. Lo único que se halló fue un bote salvavidas.

A pesar de que era guardado a unos 20 metros por encima del nivel del mar y de que no había señales de que había sido usado, el bote parecía haber recibido un fuerte impacto.

Pero lo que realmente dio vuelta todas las teorías existentes fue una ola que chocó contra la plataforma de petróleo Draupner frente a las costas de Noruega, poco después de las 3.20 p.m. del día de Año Nuevo en 1995.

Había vientos huracanados y olas de unos 12 metros que golpeaban la plataforma así que se les ordenó a todos los trabajadores que entraran.

Nadie vio la ola pero un telémetro que la midió estimó que su altura fue de 26 metros. La altura de ola significativa era de 10.8 metros. En ese momento se creía que una ola así solo podía generarse una vez cada 10000 años.

Nueva era

El gigante de Draupner abrió un nuevo capítulo en la ciencia sobre olas gigantes.

Cuando científicos europeos que trabajaban en el proyecto MAXWAVE analizaron 30,000 imágenes satelitales correspondientes a un período de tres semanas, en 2003, encontraron que diez olas en todo el mundo habían alcanzado los 25 metros o más.

“Las mediciones satelitales demostraron que hay muchas más olas rebeldes en los océanos de lo que las teorías lineales predecían”, señala Amin Chabchoub de la universidad Aalto de Finlandia. “Debe haber otro mecanismo que las crea”, concluye.

Durante las últimas dos décadas científicos como Chabchoub han buscado explicar por qué las olas rebeldes son mucho más comunes de lo que debieran ser.

Ellos proponen que estas olas son evidencia de que existe un sistema no lineal. Una ecuación no lineal es aquella en la que un cambio en lo que egresa no es proporcional al cambio en lo que ingresa.

Si las olas interactúan de forma no lineal es posible que no se pueda calcular el tamaño de una nueva ola sobre la base de las olas que la forman. Podría ocurrir que una ola dentro de un grupo crezca velozmente a expensas de otras.

Cuando los físicos quieren estudiar el comportamiento de sistemas microscópicos como los átomos, muchas veces usan una herramienta matemática llamada la ecuación de Schrödinger.

Resulta que ciertas versiones no lineales de la ecuación de Schrödinger pueden utilizarse para explicar la formación de olas rebeldes.

La idea básica es que cuando las olas se tornan inestables, pueden crecer rápidamente “robándose” energía unas a otras. Esta teoría explica cómo las olas marinas pueden de repente crecer a alturas extremas.

“Hemos logrado generar olas rebeldes realistas en un ambiente de laboratorio, con condiciones similares a las de los océanos”, dice Chabchoub.

“Basar el diseño de plataformas offshore y barcos en la teoría lineal no sirve si después no pueden hacer frente a una ola rebelde creada por un sistema no lineal”, sostiene.

Predicciones

Pero no todos creen que Chabchoub ha hallado la explicación.

“Chabchoub estudió olas aisladas, sin tomar en cuenta la interferencia de otras olas”, afirma Günter Steinmeyer del Instituto Max Born de Berlín. “Es difícil ver cómo podría evitarse esa interferencia en los océanos reales”.

En vez, Steinmeyer y su colega Simon Birkholz analizaron información sobre olas rebeldes reales. Estudiaron la altura de las olas justo antes del episodio de la plataforma Draupner en 1995.

Su objetivo era ver si estas olas rebeldes se podían predecir. Analizaron distintos períodos e intentaron ver si se podía predecir lo que iba a pasar basado en lo que había sucedido inmediatamente antes.

Sus resultados fueron publicados en 2015. Hallaron que las olas rebeldes se pueden predecir, pero solo segundos o -como mucho- un minuto antes de que sucedan.

Algo que no le sirve demasiado a un capitán de barco preocupado por la aparición de una ola gigante.

2-3 minutos

Sin embargo otros creen que es posible anticiparse un poco más. Las olas del mar son complejas porque son resultado de los vientos que las crean. Pero mientras que estas olas nacen de forma caótica, muchas veces se organizan en grupos.

En 2015 Themis Sapsis y Will Cousings de la universidad estadounidense MIT, en Cambridge, Massachussetts, usaron modelos matemáticos para mostrar cómo la energía puede trasladarse entre olas del mismo grupo.

Esto podría potencialmente formar olas rebeldes.

Al año siguiente usaron información de boyas oceánicas para generar un algoritmo capaz de identificar grupos de olas con el potencial de formar olas rebeldes.

Sus cálculos se basan en las mediciones de la distancia entre la primera y la última ola del grupo y la altura de la ola más grande.

Según Sapsis, si el algoritmo se usa en combinación con tecnología de escaneo, podría permitir predecir la formación de olas rebeldes entre 2 y 3 minutos antes de que golpeen.

Más teorías

No obstante, también están quienes creen que la teoría de que las olas se pueden sacar energía entre sí ha sido una pista falsa.

Francesco Fedele de la universidad Georgia Tech, de Atlanta, considera que esos mecanismos solo se han comprobado en ambientes de laboratorio donde las olas van en una sola dirección.

“En un mar tormentoso no existe la unidireccionalidad. En la vida real la energía del océano puede extenderse en muchas direcciones”.

En un trabajo de 2016 sostuvo que existe una explicación lineal para las olas rebeldes.

Usó datos meteorológicos históricos para simular la extensión de energía previo al episodio de Draupner y de dos olas rebeldes más, ocurridas en 2007 y 2014. Así, logró formular modelos que reflejan las medidas reales de las olas.

Lo novedoso fue que basó sus cálculos en las formas reales de las olas de mar: mientras que los modelos usan olas perfectamente simétricas, las verdaderas tienen picos y depresiones debido a la fuerza de gravedad.

Ese dato explica cómo las olas que interfieren ganan entre un 15% y un 20% más de altura, halló Fedele.

Lo otro que descubrió es que esos cálculos basados en teorías lineales que hacían improbable la aparición de olas rebeldes se enfocaban en un solo punto en el tiempo y espacio. Pero la realidad es que los barcos y las plataformas petroleras ocupan una gran área y están mucho tiempo en el agua.

“Si uno toma esto en cuenta entonces las probabilidades de toparse con una ola rebelde son mucho más grandes”, dice el científico.

Por otra parte, Steinmeyer también encontró ciertos datos meteorológicos que hacen más probable la aparición de olas rebeldes.

Junto con su equipo halló que estas tienen mayores posibilidades de formarse cuando hay presión baja seguida de vientos convergentes. También cuando olas que se mueven en distintas direcciones se encuentran.

En incluso descubrió una mayor incidencia cuando se dan formas costeras y topografías submarinas que hacen que las olas se empujen unas a otras.

Concluyó que las olas rebeldes solo pueden aparecer cuando se combinan estos y otros factores y se forman 10 o más olas.

Lo cierto es que -como puede verse- no hay acuerdo aún sobre por qué se forman las olas rebeldes.

Parte del problema es que son muchos y muy variados los científicos que las estudian y aún no han logrado integrar sus diferentes visiones. Pero es importante que algún día se resuelva esta incógnita porque solo podremos predecir estas olas asesinas el día que las entendamos.

– Nic Fleming