Ondas monstruosas capazes de afundar navios reveladas pelos satélites da ESA

Uma fotografia rara de uma onda turbulenta
21 Julho 2004

Depois de ter sido rejeitada a hipótese que enormes ondas oceânicas que se elevam a uma altura de um edifício de dez andares fossem apenas um mito de marinheiros, estas foram consideradas como sendo uma das principais causas de afundamento de grandes navios. Resultados obtidos através de dados dos satélites ERS da ESA ajudaram a estabelecer a existência generalizada destas ondas 'turbulentas' e estão a ser utilizados para estudar as suas origens.

O mau tempo foi responsável pelo afundamento de mais de 200 superpetroleiros e navios porta-contentores com mais de 200 metros de comprimento ao longo das últimas duas décadas. Acredita-se que as ondas turbulentas foram a causa principal em muitos dos casos.

Os marinheiros que sobreviveram a este tipo de recontros têm histórias espantosas para contar. Em Fevereiro de 1995, o navio cruzeiro Queen Elizabeth II deparou-se com uma onda turbulenta com 29 metros de altura durante um furacão no Atlântico Norte e que o Capitão Ronald Warwick descreveu como "uma grande parede de água… parecia que íamos contra as White Cliffs de Dover".

E na semana entre Fevereiro e Março de 2001, dois navios turísticos em aço temperado – o Bremen e o Caledonian Star – sofreram enormes danos nas janelas de ponte, depois destas terem sido esmagadas por ondas turbulentas de 30 metros no Atlântico Sul. O primeiro ficou à deriva sem direcção nem propulsão durante duas horas.

Danos provocados por onda turbulenta

"Os incidentes ocorreram a menos de mil quilómetros um do outro", comentou Wolfgang Rosenthal - Cientista sénior do centro de pesquisa GKSS Forschungszentrum GmbH, situado em Geesthacht, na Alemanha - que estudou ondas turbulentas durante anos. "Todos os instrumentos electrónicos foram desligados no interior do Bremen, enquanto ficaram à deriva paralelamente às ondas e, até serem novamente ligados, toda a tripulação pensava que seria o último dia das suas vidas.

"O mesmo fenómeno pode ter sido a causa do afundamento de muitos navios com menos sorte: em média, dois grandes navios afundam-se todas as semanas, mas as causas nunca são estudadas com o mesmo pormenor de um desastre de avião. Atribuem-se simplesmente ao 'mau tempo'."

As plataformas offshore também foram atingidas: a 1 de Janeiro de 1995, a plataforma petrolífera Draupner no Mar do Norte foi atingida por uma onda cuja altura foi medida a 26 metros por um dispositivo laser de bordo, com as ondas mais altas à sua volta a atingirem os 12 metros.

Merchant ship
Onda gigante no Golfo da Biscaia

Provas objectivas obtidas através de radar desta e de outras plataformas – dados de radar do campo petrolífero Goma, no Mar do Norte, registaram 466 ondas turbulentas em 12 anos - ajudaram a converter os cientistas anteriormente cépticos, cujas estatísticas mostravam que desvios tão grandes do estado do mar circundante só deveriam ocorrer uma vez em cada 10000 anos.

O facto das ondas turbulentas efectivamente aparecerem com relativa frequência teve graves implicações a nível económico e de segurança, dado que os navios e as plataformas petrolíferas actuais são construídos para suportar alturas de onda máximas de apenas 15 metros.

Em Dezembro de 2000, a União Europeia deu início a um projecto científico chamado MaxWave para confirmar a ocorrência generalizada das ondas turbulentas, delinear o modo como ocorrem e analisar as suas implicações para os critérios de concepção dos navios e das estruturas offshore. Como parte do MaxWave, dados dos satélites de radar ERS da ESA foram primeiramente usados para efectuar um censo global das ondas turbulentas.

ERS-1 and 2
Satélite ERS-2

"Sem cobertura aérea dos sensores de radar, não tínhamos hipótese de encontrar nada", acrescentou Rosenthal, que dirigiu o projecto MaxWave durante três anos. "Tudo o que tínhamos para avançar eram dados de radar recolhidos nas plataformas petrolíferas. Por isso, estávamos desde o início interessados em utilizar os ERS."

Os satélites gémeos ERS-1 e 2 da ESA – lançadas em Julho de 1991 e Abril de 1995, respectivamente – possuem ambos um Radar de Abertura Sintética (SAR) como instrumento principal.

O SAR funciona de diferentes modos; enquanto que no oceano trabalha no ‘modo de onda’, adquirindo 'imagens-miniatura' de 10 por 5 km da superfície do mar em cada 200 km.

Exemplo de uma imagem não processada do ERS-2

Estas pequenas imagens são depois transformadas matematicamente em rupturas médias de energia e direcção das ondas, denominadas espectro de ondas oceânicas. A ESA coloca estes espectros à disposição do público; são úteis para os centros meteorológicos, no sentido de melhorar a precisão dos modelos de previsão do estado do mar.

"As imagens não processadas não são disponibilizadas, mas com a sua resolução de dez metros, acreditámos que continham por si só um património de informações úteis", afirmou Rosenthal. "Os espectros de ondas oceânicas fornecem dados médios sobre o mau estado do mar mas as mini-imagens ilustram as alturas de ondas individuais, incluindo as ondas extremas em que estamos interessados.

"A ESA forneceu-nos dados com duração de três semanas – cerca de 30,000 pequenas imagens diversas – seleccionados na altura em que o Bremen e o Caledonian Star foram atingidos. As imagens foram processadas e procuraram-se automaticamente ondas extremas no Centro Espacial Alemão (DLR)".

Onda gigante detectada através de dados das imagens do ERS-2

Apesar do espaço de tempo relativamente curto que os dados cobriam, a equipa do MaxWave identificou mais de dez ondas gigantes individuais em todo o mundo acima dos 25 metros de altura.

"Depois de provada a sua existência, em números superiores aos esperados, o próximo passo é analisar se é possível efectuar a sua previsão", acrescentou Rosenthal. "O MaxWave foi formalmente concluído no final do ano passado, embora duas linhas de trabalho estejam ainda a decorrer – uma destina-se a melhorar a concepção dos navios, compreendendo como se dá o afundamento, e a outra consta em examinar mais dados de satélite, analisando se é possível a sua previsão".

Um novo projecto de pesquisa chamado WaveAtlas utilizará dois anos de imagens não processadas dos ERS para criar um atlas mundial de ocorrências de ondas turbulentas e efectuar análises estatísticas. A Investigadora Principal é Susanne Lehner, Professora Associada na Divisão da Física Marinha Aplicada na Universidade de Miami, que também trabalhou no MaxWave enquanto colaborava no DLR, com Rosental como co-investigador no projecto.

"Olhar através das mini-imagens faz-nos sentir a voar, pois é possível seguir o estado do mar ao longo do rasto do satélite", comentou Lehner. "Outras características como os blocos de gelo flutuantes, as manchas de petróleo e os navios são também visíveis nas imagens e, por isso, existe interesse em utilizá-las noutras áreas de estudo.

"Apenas os satélites de radar podem fornecer a amostragem de dados verdadeiramente globais necessários para a análise estatística dos oceanos, pois conseguem ver através das nuvens e da escuridão, ao contrário das contrapartidas ópticas. Na presença de tempestades, as imagens de radar são a única informação de relevo disponível."

Até agora, já foram encontrados alguns padrões. As ondas turbulentas são muitas vezes associadas a locais onde as ondas comuns encontram correntes de oceanos e redemoinhos. A força da corrente concentra a energia da onda, formando ondas maiores – Lehner compara este fenómeno a uma lente óptica, concentrando energia numa pequena área.

Onda gigante num ‘tanque de ondas’

Isto é particularmente evidente no caso da manifestamente perigosa corrente das Agulhas, na costa leste da África do Sul, mas as associações de ondas turbulentas podem também ser encontradas noutras correntes, como na corrente do Golfo do Atlântico Norte, interagindo com ondas provenientes do Mar do Lavrador.

No entanto, os dados mostram que as ondas turbulentas também se verificam muito longe das correntes, ocorrendo muitas vezes próximo de frentes e depressões climáticas. Ventos contínuos provenientes de tempestades de longa duração que excedem as 12 horas podem aumentar as ondas que se movem a uma velocidade óptima em sincronização com o vento – demasiado depressa e estas passariam à frente da tempestade e dissipar-se-iam, demasiado devagar e estas ficariam para trás da frente climática.

"Conhecemos algumas das causas de formação das ondas turbulentas, mas não as conhecemos todas", concluiu Rosenthal. O projecto WaveAtlas está previsto continuar até ao primeiro trimestre de 2005.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.