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Le onde: principale pericolo delle spiagge

Scienza e Vita – luglio 1951

Tra i milioni di bagnanti che affollano ogni anno le nostre spiagge per cercarvi un sollievo ai calori estivi, quanti conoscono le insidie che il mare tende, non solo ai bambini e agli inesperti, ma anche ai buoni nuotatori? I pericoli dipendono in massima parte dalla conformazione del fondo sottomarino, e solo la conoscenza di questo, che si può acquisire facilmente con l'osservazione, permette a chiunque di evitare imprudenze talvolta fatali.

Il mare attira ogni estate folle sempre più numerose. La straordinaria varietà degli sport acquatici, il ringiovanimento prodotto dai bagni d'aria e di sole praticati razionalmente, il piacere del campeggio sulla sabbia e la bellezza sempre nuova del paesaggio marino spiegano questo esodo crescente verso il litorale. Le calde giornate estive che rendono impossibile, anche ai meno sportivi, di resistere all'attrazione del bagno, sono però quelle in cui i casi di annegamento si fanno ogni anno più numerosi… E' possibile diminuire o addirittura sopprimere tale rischio?

cavallone 1 Come si forma un cavallone: la cresta dell'onda che gli dà origine sembra avanzare più rapidamente della base, si forma una concavità anteriore e l'acqua della cresta finisce per ricadere spumeggiando.
2 Altro aspetto d'un cavallone. Le onde che si infrangono sulla costa sono provocate dalla trasformazione del moto ondoso regolare del mare che cresce in altezza quando giunge in zone di scarsa profondità.
3 Davanti a quest'onda che s'infrange spumeggiando è visibile quella della risacca formata dall'acqua di un cavallone precedente che, per effetto della gravità e della pendenza della costa, ritorna verso il largo.
4 Quest'onda avanzante ha incontrato un'onda di risacca che l'ha fatta infrangere prima delle altre. La risacca è talvolta così forte da travolgere e trascinare con sé bagnanti imprudenti e specialmente i bimbi.

E' evidente che il mezzo più semplice sarebbe quello di essere tutti buoni nuotatori. I vantaggi di una simile diffusione dell'arte natatoria, che d'altronde si va lentamente avverando, sarebbero numerosi ed i benefici fisici e morali immensi. Il nuoto è lo sport più completo, il più armonioso, il meno costoso. Ogni nuotatore allenato può recare soccorso ad un compagno in difficoltà e la pratica dà a tutti il modo di rendersi conto delle proprie possibilità, insegnando a non superarle.
Misure di polizia e di soccorso, come la delimitazione di specchi d'acqua con boe, la segnalazione di mare agitato, la presenza di maestri di nuoto e d'imbarcazioni di salvataggio, la sorveglianza delle spiagge con elicotteri ecc., possono limitare molto le disgrazie, soprattutto quando si tratti di forti raggruppamenti di bagnanti quali sono, ad esempio, le colonie marine infantili. Ma non si può sorvegliare tutti e dovunque.
Troppo frequenti sono gli incidenti che colpiscono bagnanti i quali ritengono di essere buoni nuotatori. Essi sono talvolta dovuti ad errori igienici, ma spesso anche ad una completa ignoranza delle condizioni del mare. Il mare infatti presenta pericoli particolari, sconosciuti a chi frequenta abitualmente solo fiumi, laghi o piscine. E' nostro intendimento mettere in guardia ognuno contro questi pericoli ed indicare i progressi recentemente fatti nella conoscenza dei movimenti del mare lungo le coste. Gl'interessati si abitueranno così ad osservare questi movimenti, il che servirà ad arricchire la loro esperienza e forse anche la nostra.

fondale Le valli e le creste sottomarine agiscono sul moto ondoso come le lenti convergenti o divergenti su un fascio di raggi luminosi (come si vede in queste due piante delle onde.) A sinistra, nelle vicinanze di Long Beach (California) una dorsale sottomarina concentra l'energia delle onde del Pacifico, che nel 1930 distrussero il molo in un periodo di calma apparente. A destra, un avvallamento fa divergere le onde davanti a Cap Breton, la cui spiaggia è perciò battuta con minor violenza.

Ondate, correnti e sabbie mobili
Interrogando nuotatori o marinai circa le cause degli incidenti balneari si constata che esse sono essenzialmente due, che, d'altronde, colpiscono categorie diverse di bagnanti.
La prima causa, che è anche il pericolo più grande per i bimbi delle colonie marine, è costituita dalle ondate di fondo, originate talvolta (ma questo fenomeno è trascurabile sulle spiagge italiane) dall'alta marea: un'onda più potente delle altre fa cadere e trascina con sé coloro che si sono troppo avvicinati all'orlo della risacca.
Vi sono poi le correnti che trascinano al largo, oltre i frangenti, e che costituiscono un pericolo per i veri nuotatori. Gl'inesperti si esauriscono nella lotta, perdono la testa ed annegano.
Infine, una terza categoria d'incidenti, infinitamente più rara, ma resa celebre da descrizioni letterarie, non è dovuta alle onde, ma al fondo marino stesso: è l'affondamento nelle sabbie mobili. Non potendo prodursi che su certe coste ed al risalire di mari molto bassi, è un incidente della marea, di cui si ricorda qualche caso sulle spiagge del Mare del Nord e della Manica.
In questi ultimi anni sono stati fatti notevoli progressi nella conoscenza dei movimenti del mare lungo le coste, nonché del suolo delle spiagge. Essi sono il risultato di studi approfonditi intrapresi in Inghilterra ed in America in occasione di sbarchi bellici e in generale di operazioni militari anfibie. Iniziatisi sotto la direzione del professor E. D. H. Bernal, fin dal reimbarco di Dunkerque, sono stati proseguiti in tutti i laboratori marittimi alleati. E la fine della guerra non ha interrotto questi studi utili anche a fini pacifici la cui parte essenziale è oggi pubblicata.
Le irregolarità del moto ondoso
Le onde lungo la costa possono provenire da una tempesta vicina, ma anche dalla trasformazione subita dal moto ondoso periodico e regolare del mare. Questo movimento si forma lontano dalle coste, sotto l'influenza del vento o di bruschi sbalzi di pressione nelle aree d'origine delle onde. Si ritiene che una di queste si trovi, ad esempio, al largo delle Azzorre.

onda Trasformazione del moto ondoso dall'alto mare alla costa: quando l'onda giunge nella zona di scarsa profondità la sua base viene frenata e la sua altezza aumenta prima che essa investa la spiaggia.

Quando queste lunghe increspature regolari (mare lungo) raggiungono le basse profondità, esse si trasformano considerevolmente prima d'infrangersi contro le scogliere o riversarsi sulle spiagge.
Le caratteristiche del moto ondoso, al largo, sono analoghe a quelle di ogni movimento periodico: la lunghezza, che è misurata dalla distanza fra due creste successive; la celerità, ossia la velocità di spostamento di una cresta; ed il periodo che è l'intervallo di tempo separante i passaggi nel medesimo punto, ad esempio ad una boa, di due creste successive (il periodo si può determinare dalla spiaggia contando il tempo che separa l'infrangersi di due onde che si susseguono). Queste tre caratteristiche sono fra loro connesse; basta conoscerne una, per esempio il periodo, che è più facile da misurare, per ricavarne le altre due.
Esiste però una quarta caratteristica, molto importante lungo le coste, ed è l'altezza, che dipende dalla durata e dall'intensità del vento nella zona d'origine, nonché dalla distanza percorsa.
Il moto ondoso al largo, pur essendo semplice, non è così regolare come potrebbe apparire teoricamente. Le onde avanzano in gruppi, di cinque a sette il più spesso e, di queste, quelle anteriori tendono a scomparire, mentre altre se ne formano dietro al gruppo, la cui velocità risulta in definitiva all'incirca metà della celerità delle onde che lo compongono. Altre irregolarità si debbono al fatto che il moto ondoso che giunge alla costa è il prodotto di parecchi movimenti di lunghezza e talvolta di direzioni diverse che si sommano fra loro. Come avviene nella composizione di vari moti vibratori, alcune creste possono coincidere, formando un'onda di grande altezza. Invece, quando una cresta di uno dei gruppi componenti corrisponde ad un vuoto dell'altro gruppo le altezze possono ridursi. Tutte queste irregolarità, poco sensibili al largo, si accentuano molto quando il moto ondoso raggiunge le piccole profondità.
Tutti hanno osservato che l'azione del moto ondoso lungo la costa dipende dalla sua direzione rispetto alla spiaggia. Questa può essere riparata dalle onde provenienti da una determinata direzione da una punta che formi schermo, ma spesso anche una punta siffatta può essere contornata dal moto ondoso che si adatta, perdendo forza, alla forma della costa. Il moto ondoso più efficace è quello che viene dal mare aperto, perpendicolarmente alla costa.
Sul litorale atlantico, dove spesso il moto ondoso è violento con tempo splendido, si è osservato che, anche se al largo il mare sembra appena increspato, le creste si disegnano avvicinandosi alla costa. Le onde crescono in altezza quando raggiungono le piccole profondità e insieme all'altezza cresce il rapporto fra questa e la lunghezza.
I cavalloni
Contemporaneamente l'onda assume un profilo asimmetrico: nella sua parte anteriore s'inarca formando un incavo, e la sua parte superiore sembra avanzare più velocemente della base. Quando questo movimento ha raggiunto un certo limite, la base viene a mancare e l'acqua ricade, talvolta descrivendo una bella voluta detta comunemente cavallone. Quando le spiagge sono molto inclinate, la curvatura aumenta rapidamente e l'infrangersi delle onde è estremamente brusco: si ha allora la barra, per es. sulle coste africane.
Allorché il cavallone si è infranto, il movimento si comunica all'acqua schiumosa che va all'assalto della riva: è la lingua di schiuma che gì'Inglesi chiamano swash che può, essa pure, essere percorsa da onde minori che s'infrangono ancora una volta prima di morire sulla sabbia. In ogni caso essa torna al largo per effetto della gravità, con una velocità che dipende dall'energia del moto ondoso (altezza e celerità) e dall'inclinazione della spiaggia. Questa risacca (in inglese backwash) trasporta seco, verso le barre o i frangenti, la sabbia della spiaggia che fila sotto i piedi e può talvolta trascinare il bagnante, soprattutto se si tratta di un bambino. L'incontro della risacca con un'onda montante, può determinare il precoce infrangersi di questa. Vi è quindi molta varietà nella potenza, velocità e raggio d'azione della risacca. (Naturalmente la marea, facendo variare l'altezza dell'acqua in un punto della spiaggia, sposta costantemente il luogo in cui le onde si rompono.)
E' intuitivo che l'energia della lingua di schiuma assalitrice e della risacca dipende dall'altezza dell'onda e diviene formidabile quando quest'altezza è anormale. Non occorre accennare poi a quanto avviene quando il maroso s'infrange contro ostacoli bruschi, come scogliere, opere, banchi di sabbia sottomarini. Esistono onde anormali provocate dall'azione congiunta di diversi moti ondosi, la cui risacca può trascinare verso il largo i bambini imprudenti. Queste ondate anormali sono particolarmente notevoli quando la spiaggia è aperta e molto inclinata (la sabbia che la forma è allora piuttosto grossolana, come su certe spiagge romane).
L'importanza del rilievo sottomarino
Abbiamo supposto finora che il moto ondoso giungesse su una spiaggia di pendenza uniforme. Quando questa condizione non si verifica, possono accadere fenomeni sorprendenti. Uno dei più im-pressionanti fu indubbiamente la distruzione della diga di Long Beach (Stati Uniti) sulla costa del Pacifico, avvenuta in pochi giorni, dal 20 al 24 aprile 1930. Al largo di quella costa, il mare sembrava perfettamente calmo, il vento era moderato ed i bagnanti affollavano la spiaggia dove il mare appariva calmo. E fu proprio durante questa apparente quiete che, nella zona occidentale della spiaggia, l'urto delle onde scatenate in un ridottissimo spazio rovesciò blocchi del peso di 20 tonnellate e distrusse il molo di Long Beach.

foto Presso La Jolla (California) un avvallamento sottomarino fa divergere le onde, che vanno ad infrangersi a sinistra, dove si osserva una maggiore ampiezza della zona dei frangenti (in bianco). In questa zona si formano le cosiddette rip currents, messe in evidenza dalle chiazze a forma di cavolfiore dovute alle particelle solide e alle bolle d'aria ch'esse trascinano con sé verso l'alto mare.

Per più di dieci anni non si seppe dare alcuna spiegazione del fenomeno. Oggi, le cognizioni ac-quisite durante la guerra, permettono invece di chiarirle. Uno dei problemi che gli oceanografi dovevano risolvere per preparare le operazioni di sbarco, consisteva nel localizzare esattamente i frangenti e i luoghi più o meno ben riparati di ogni spiaggia. Gli elementi su cui doveva basarsi questo lavoro di precisione erano il rilievo della costa e, alla vigilia dell'operazione, la carta meteorologica. Si trattava di stabilire una pianta delle onde, ossia una carta sulla quale era rappresentata la direzione delle linee di cresta delle onde ottenute mediante fotografie aeree.
Se si paragona il propagarsi del moto ondoso marino a quello di un altro fenomeno vibratorio, ad esempio la luce, queste linee di cresta sono l'equivalente (a due dimensioni soltanto) delle superfici d'onda e, in ottica, è spesso utile considerare le perpendicolari a queste superfici, ossia i raggi luminosi. Parimenti, gli oceanografi furono indotti a tracciare un sistema di linee ortogonali a quelle descritte. Per le onde al largo, le cui creste sono, in principio, parallele e regolarmente spaziate, le linee ortogonali sono anch'esse parallele ed a spazi regolari, ma se le creste s'inflettono, le ortogonali si allontanano o si avvicinano reciprocamente e si dimostra che il flusso d'energia trasportato dalle onde fra due di queste linee ortogonali rimane costante.
Sui fondi sottomarini elevati, si constata allora che le onde possono essere riflesse (da una parete verticale o dal fondo stesso), oppure subire una rifrazione o diffrazione, proprio come la luce.
E' noto da tempo che due creste successive di onde marine si avvicinano in prossimità di un promontorio e si allontanano invece, o mantengono la distanza, in una insenatura. Le ortogonali tracciate convergono quindi verso i promontori e divergono nelle insenature, e ciò spiega il fatto, ben noto, della concentrazione degli effetti del cattivo tempo intorno alle punte costiere. Gli stessi diagrammi permettono altresì d'interpretare fenomeni come il girare del moto ondoso attorno ad una punta o alla testata di un molo, che offrano un riparo più precario di quanto si supponesse.
Gli oceanografi dell'Istituto di La Jolla, in California, hanno dimostrato che il rilievo sottomarino ha la medesima azione: le ortogonali convergono sui banchi sottomarini (che possono agire da lenti convergenti per determinati moti ondosi); e divergono invece lungo le fosse (particolarmente, in quelle scavate dai fiumi) ma, soprattutto, lungo quelle gole sottomarine (dette in America submarines canyons) che solcano talvolta il litorale e di cui esistono numerosi esempi anche lungo le coste atlantiche e mediterranee d'Europa. Questa divergenza delle onde nelle gole sottomarine spiega perché la testata del Canyon di La Jolla, al pari di quella di Nazaré in Portogallo, costituiscano rade calme e riparate anche con mare agitato.
Tornando al molo di Long Beach, diremo che esso era stato studiato per resistere al moto ondoso più frequente in quel punto della costa, e cioè quello provocato dai venti dell'ovest o del nord-ovest. Non era stato invece preso in considerazione il mare lungo proveniente dal centro del Pacifico in direzione di sud-sud-est. Fu precisamente una di queste mareggiate, impercettibili al largo, ma di cui tutta l'energia veniva a essere concentrata su una piccola zona dal fondo sottomarino (avente ruolo di lente convergente) che rovesciò il molo.
L'episodio di Long Beach fu provocato da un assieme di circostanze che difficilmente potranno verificarsi tutte insieme sulle nostre spiagge; ma il rilievo sottomarino potrà sempre provocare variazioni sensibili della forza della risacca.

rip currents Le rip currents o correnti di risucchio, che possono trascinare al largo un nuotatore, si formano generalmente nell'area compresa tra una dorsale e un avvallamento sottomarino, dove la zona dei frangenti si allarga bruscamente.

Le convergenze si manifesteranno con forti ondate che si romperanno precocemente perché più alte; le divergenze, invece, conferiranno al mare un aspetto calmo con frangenti pigri. Il bagnante imparerà così a conoscere i punti più battuti della spiaggia, sebbene ciò non valga che per il moto ondoso di una determinata direzione, e potrà altresì prevedere quali siano le parti della spiaggia rese pericolose da una risacca risultante da onde anormali, la cui energia sia concentrata in una zona ristretta.
Vedremo, d'altra parte, che anche la famosa corrente di risucchio, la corrente cioè che trascina i bagnanti oltre i frangenti, ed è causa di molti incidenti gravi, ha un'origine analoga.
La corrente di risucchio
Questa corrente ha una vecchia storia e le vengono imputate altre malefatte, come l'erosione della sabbia delle spiagge sino a farla completamente scomparire, fenomeno che ha danneggiato seriamente molti arenili in Liguria e in Puglia.
Il suo studio era molto importante dal punto di vista degli sbarchi e ad esso vennero dedicati rilievi e misure, nonché esperienze su modelli ridotti. Tutto ha dimostrato che al di là della prima linea di frangenti, il movimento dell'acqua, se si eccettua il riflusso delle ondate, tende sempre verso la costa, tanto in superficie che in profondità.
Tuttavia, se la spiaggia è molto inclinata ed il mare grosso, i nuotatori vengono spesso trascinati nella zona dei frangenti da correnti contro le quali non possono lottare. F. P. Shepard, ha studiato queste correnti sulla costa californiana. Ben note ai soccorritori, esse sono colà chiamate pussy cats oppure rip currents, il che significherebbe, press'a poco correnti di laceratura. Viste dall'aereo, o comunque dall'alto, appaiono sotto forma di chiazze d'acqua torbida fra zone più limpide e sembrano allontanarsi dai frangenti verso il largo. Questo aspetto è dovuto ai granelli di sabbia trascinati nel movimento. Le correnti non si producono che in punti ben determinati e sono limitate alla superficie ed alla parte media dell'acqua; altrove questa si sposta dovunque verso la costa.
La loro azione è periodica; esse appaiono e raggiungono un massimo che, visto dall'alto, si manifesta nello schiudersi di una specie di vortice dell'aspetto d'un cavolfiore, dovuto alla schiuma e alla sabbia, trascinate verso il largo.
Shepard ha dato di queste correnti una spiegazione già proposta per l'ipotetica corrente di risucchio: quando l'acqua si accumula verso la spiaggia, poiché il livello del mare deve mantenersi costante, è necessario che essa ritorni al largo. Ma è essenzialmente nelle zone di convergenza che si produce questo riflusso; in queste, infatti, le onde sono più alte e si verifica un forte trasporto d'acqua verso terra. Se, invece, vi è una depressione trasversale le onde sono meno alte, ma la corrente verso terra diverge obliquamente.
Dalla combinazione di questi due movimenti nascono correnti parallele alla costa, destinate ad incontrarsi. Poiché l'acqua trasportata deve ritornare al mare, essa assumerebbe appunto la forma di rip currents. Correnti analoghe si producono anche quando un molo si oppone, ad esempio, al progredire di onde oblique rispetto al litorale.
Possiamo ora dare due consigli ai bagnanti: anzitutto, quando è possibile, osservare la spiaggia da un punto elevato per scoprire, se esistono, le chiazze prodotte da queste correnti, e, se ve ne è l'opportunità, fotografarle.
Notiamo, d'altronde, che le volute di acqua torbida che si vedono dall'alto non sono i soli fenomeni che rivelano l'esistenza di correnti del genere; qualsiasi brusco allargamento o restringimento della zona dei frangenti può indicare la presenza di rip currents. L'esistenza di banchi longitudinali limitati, oppure di fosse, può determinarne la formazione, poiché i primi possono agire, nei confronti delle onde, come lenti convergenti.
Il secondo consiglio è quello di non lottare se si viene trascinati al largo, ma di lasciarsi portare, magari in immersione, per evitare di essere proiettati indietro dai cavalloni; non si deve perdere la presenza di spirito, poi, giunti in una zona più calma, si può provare a nuotare parallelamente alla costa, verso destra o verso sinistra: vi sono sempre tratti costieri ove sarà più facile raggiungere la spiaggia. I pericolanti si troveranno presto fuori dall'azione della corrente e potranno lasciarsi passivamente trasportare verso la riva. Spesso sarà anche possibile riposarsi, appoggiando i piedi sul fondo nell'intervallo fra due onde successive.
Il medesimo consiglio di non lottare, né di perdere la testa, valga anche per le fortissime correnti che la marea determina al largo, e che sono particolarmente pericolose in acque strette.
Questi sono i principali pericoli che può correre un bagnante sulle spiagge. L'osservazione accompagnata da alcune misurazioni (direzione del vento e delle onde, altezza delle onde misurata in rapporto a un gavitello) e, se possibile, la presa di buone fotografie, consentiranno di evitarli, almeno in una certa misura, di non allarmarsi se si è travolti da un'onda o da una corrente e di aiutare efficacemente altri bagnanti in difficoltà.

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