Gli autori P. Contini e P. De Girolamo hanno spesso e volentieri trattato l’argomento scientifico inerente studi statistici e probabilistici che definiscono modelli di previsione del moto ondoso. Nello specifico la loro trattazione si è soffermata sullo studio dei fetches e sulla loro applicazione geometrica a vari casi studio. Il concetto di fetch efficace rappresenta il pilastro sul quale nel 1998 hanno reso possibile la stima delle caratteristiche del moto ondoso, intese come l’altezza significativa dell’onda e il
periodo di picco , grazie tecniche di trasposizione geografica di misure ondametriche che possono essere applicate per definire le condizioni di moto ondoso al largo di un sito costiero.
Nell’ “Impatto Morfologico di Opere a Mare: Casi Studio”, pubblicato nel 1998, gli autori riportano e presentano un metodo che consente la trasposizione geografica di misure ondametriche da un luogo di misura fino ad una posizione a largo del sito di interesse. Nella memoria è scritto che il metodo consente di definire con buona precisione le caratteristiche del moto ondoso da utilizzare per gli studi di morfodinamica costiera e sono riportati alcuni esempi di metodologie utilizzate per gli studi di impatto morfologico di opere a mare. Questo perché la definizione di un metodo di trasposizione di dati meteomarini consente di effettuare molteplici applicazioni ed avere diversi utilizzi nel campo dell’ingegneria marittimo/costiera.
In numerose applicazioni di ingegneria marittima è importante poter disporre di serie storiche di registrazioni del moto ondoso effettuate al largo del paraggio in esame. Tuttavia gli ondametri sono posizionati in un limitato numero di punti geografici ubicati al largo delle coste e ciascuno dei quali è rappresentativo, rispetto alle aree di generazione delle onde, di una limitata porzione di litorale. Talvolta, per utilizzare in zone decentrate rispetto all'ondametro le serie storiche registrate, sorge la necessità di trasporre le registrazioni dal punto di misura sino ad un punto localizzato al largo del paraggio di interesse. A tal fine è stato elaborato un metodo che consente la trasposizione geografica di misure ondametriche tra due punti caratterizzati da un'esposizione simile alle traversie principali.
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Perciò, nel caso in cui i dati meteomarini disponibili si riferiscano ad una località differente da quella oggetto di studio, per riferirli alla località in esame è possibile adottare il metodo di trasposizione geografica del clima ondoso formulato da P. De
Girolamo e P. Contini (1998). L’ipotesi di base di tale metodologia consiste nel supporre
che lo stesso evento climatico (perturbazione barica), che ha generato il moto ondoso registrato dall’ondametro di riferimento, abbia interessato anche l’area di generazione (fetch efficace) delle mareggiate che investono il sito costiero in esame; nello specifico si ipotizza di avere le stesse condizioni di vento (velocità e direzione), che hanno determinato le condizioni del moto ondoso registrato dalla stazione, anche nell’area di generazione situata a largo del sito di interesse.
Il fenomeno di generazione del moto ondoso è strettamente legato alle condizioni del vento (velocità e direzione) che interessano l’area attraversata dalla perturbazione barica. Inoltre si suppone che le aree di generazione del moto ondoso possano essere determinate per ciascun punto utilizzando il concetto di fetch efficace (Seymour, 1977). Il metodo di trasposizione consiste nel determinare la corrispondenza tra le direzioni, le altezze e i periodi del moto ondoso relative al punto di misura ed a quello di interesse. Nel caso di fetch limitati, le leggi che permettono di calcolare l’altezza d’onda significativa spettrale ed il periodo di picco spettrale in funzione della lunghezza del fetch e della velocità del vento sono state proposte da Vincent (Shore Protection
Manual, 1984):
(2.34a)
(2.34b)
in cui è il fattore di velocità del vento, dipendente in modo non lineare dalla velocità del vento misurata alla quota s.l.m., ed il fetch efficace relativo ad una prefissata direzione geografica.
Le relazioni precedenti permettono di stabilire la corrispondenza tra le altezze ed i periodi delle onde relativi al punto di misura ed al punto di trasposizione , fissata una direzione geografica (direzione media da cui spira il vento) alla quale risultano associati i fetches efficaci ed :
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(2.35b)
Tali relazioni sono state ottenute supponendo che il fattore di velocità del vento sia lo stesso nei due punti in esame: tale assunzione deriva dall’aver ipotizzato che le aree di generazione dei due punti siano interessate dalla stessa perturbazione climatica e quindi dalla stessa velocità del vento.
Il metodo si completa utilizzando la legge Leenknecht et al., 1992 , che stabilisce il legame tra la direzione media del vento e la direzione media del moto ondoso da esso generato. Pertanto, note le caratteristiche del moto ondoso registrate dall’ondametro, sulla base della legge di correlazione tra la direzione dell’onda e quella del vento, si determina la direzione dell’onda nel punto di interesse e si possono pertanto valutare l’altezza significativa ed il periodo dell’onda risultante nel punto di trasposizione geografica.
Fig. 2.11 – Settore da cui provengono le onde generate da un vento di assegnata direzione e che convergono in un punto A.
Per valutare le porzioni di mare effettivamente coinvolte dal fenomeno di generazione del moto ondoso bisogna considerare i limiti geografici del settore di traversia e considerare il fatto che nel Mar Mediterraneo le perturbazioni cicloniche hanno
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estensione massima dell’ordine di , pertanto i fetch geografici vengono limitati a tale dimensione. Il fetch efficace (o effettivo) è l’estensione effettiva della porzione di mare sulla quale si esplica effettivamente l’azione del vento responsabile della generazione del moto ondoso. Il valore del fetch efficace relativo ad una determinata direzione è funzione anche dell’estensione dei fetches geografici associati alle direzioni contigue: in questo modo i fetch efficaci tengono conto del fatto che alla generazione del moto ondoso contribuiscono, oltre alla superficie marina individuata nella direzione media lungo la quale spira il vento, anche le porzioni di mare comprese in un settore di rispetto alla direzione media di azione del vento.
Il calcolo dei fetches efficaci per ogni direzione di propagazione può essere eseguito in base alle seguenti relazioni:
(2.36) con:
lunghezza del fetch efficace relativo alla direzione ;
lunghezza del fetch geografico relativo alla direzione i-esima ;
direzione media (riferita al Nord geografico) di possibile provenienza del vento responsabile del fenomeno di generazione del moto ondoso;
direzione i-esima (riferita al Nord geografico) relativa ad un settore di ampiezza considerato nell’intorno della direzione ;
ampiezza del settore di possibile provenienza del moto ondoso (il metodo di Saville prevede un valore di mentre quello di Seymour fa riferimento ad un valore di );
termine esponenziale definito in funzione della legge di distribuzione direzionale degli spettri di energia del moto ondoso che caratterizzano il sito in esame; i dati relativi alle misure ondametriche condotte negli ultimi anni lungo le coste italiane indicano una variabilità di n tra 1 e 5: i valori più bassi sono relativi a stati di mare vivo mentre quelli più alti sono relativi a stati di mare morto.
L’espressione sopra riportata per il calcolo dei fetches efficaci deriva dalla teoria di ricostruzione indiretta del moto ondoso, nota anche come metodo SMB (Sverdup-Munk,
Nuova Tecnica di Ricostruzione del Moto Ondoso | Ing. Federica Dattilo 61 1977, Smith 1991). Questo procedimento impone che la distribuzione dello spettro di
energia del moto ondoso abbracci un settore di rispetto a ciascuna direzione di vento considerata, e che ogni direzione compresa in tale settore fornisca un contributo energetico proporzionale al coseno dell’angolo che essa forma con la direzione in cui spira il vento.