Seiche

Archiu:Illustration of the phenomenon of seiches.png

Diagrames mostrant l'inici d'un seiche

Un seiche (pronuncie's ˈesɪʃ o /séish/) és una ona estacionaria que afecta a un cos d'aigua tancat o parcialment tancat. Els seiches i els fenomens relacionats en seiches s'han observat en llac, embassaments, piletas, piscines, baïes, mars. La clau per a que es forme un seiche és que tal cos d'aigua estiga a lo manco parcialment delimitat, lo que permet la formació de l'ona estacionaria.

Este terme va ser promogut pel hidrólogo suís François-Alphonse Forel en 1890, qui va anar el primer en fer observacions científiques de l'efecte en el llac Lemán (en Suïssa). La paraula s'origina a partir d'un terme del dialecte francés de Suïssa que significa ‘balancejar-se arrere i alvance’, que es venia usant en la regió per a descriure oscilacions en els llac alpins.

Causes i naturalea dels seiches

Archiu:Standing Wave Sum.gif

En roig una ona estacionaria, representada com una suma de dos ones que es propaguen viajant en direccions opostes (verda i blava).

Els seiches són freqüentment imperceptibles a simple vista, i un observador en un pot sobre la superfície pot no donar-se conte de que està ocorrent per les llongituts d'ona extremadament llargues. L'efecte és causat per resonàncies en el cos d'aigua que està sent pertorbada per un o més factors, i freqüentment per efectes meteorològics (vent, variacions de la pressió atmosfèrica), sismicidad o tsunamis.

La gravetat sempre tracta de restaurar la superfície horisontal d'un cos d'aigua líquida, ya que representa la configuració en la que l'aigua està en equilibri hidrostàtic. Els resultats de moviment vertical harmònic, produïx un impuls que viaja a lo llarc de la conca a una velocitat que depén de la profunditat de l'aigua. L'impuls es reflectix de regrés al final de la conca, generant interferències. Les reflexions repetides produïxen ones estacionarias en un o més nodos, o punts, que no experimenten cap moviment vertical. La freqüència de l'oscilació està determinada pel tamany de la conca, la seua profunditat i contorns, i la temperatura de l'aigua. El periodo natural més llarc corresponent a un seiche en un cos d'aigua rectangularment tancat, és usualment representat per la fòrmula de Merian:

$\text{Periodo}(T)=\frac{2L}{\sqrt{gh}}$

sent L és la llongitut, h la prof. promig del cos d'aigua, g l'acceleració de la gravetat.

També s'observen harmònics d'orde superior. El periodo del segon harmònic serà la mitat del periodo natural, el periodo del tercer harmònic serà un terç del periodo natural, i aixina successivament.

Seiches en el món

S'han observat seiches tant en llac com en mars. El requisit clau és que la massa d'aigua estiga parcialment llimitada per a permetre la formació d'ones estacionarias. La regularitat de la geometria no és necessària, inclús els ports en formes molt irregulars, són observats de forma rutinària a oscilar en freqüències molt estables.

Seiches en llac

Els seiches en chicotetes amplitut estan casi sempre presents en els llac grans. En els Grans Lagos de Norteamérica, els seiches se solen cridar slosh. Estan sempre presents, pero generalment són imperceptibles entre els patrons d'ones comunes, llevat durant els periodos de calma inusual. Els ports, baïas, i estuaris són a sovint propensos a seiches menuts en amplitut d'uns pocs centímetros i els periodos d'uns pocs minuts. Els seiches també poden formar-se en mars semicerrados: el mar del Nort freqüentment experimenta seiches llongitudinalmente en periodos de prop de 36 h.

Archiu:Lake Erie water level.gif

Diferències en el nivell de l'aigua causades per un seiche en el llac Erie, registrat entre Buffalo (Nova York) (en roig) i Toledo (en blau) el 14 de novembre de 2003.

El National Weather Service realisa avisos de baixes d'aigua per a porcions dels Grans Lagos quan és provable que es produïxquen seiches de 0,6 m o més. El llac Erie és particularment propens als seiches causats pel vent per la seua superficialitat i la seua elongació. Estos poden aplegar a seiches extrems de fins a 5,0 m entre els extrems del llac. El seu efecte és similar al d'una marejada ciclònica com les causades per huracans a lo llarc dels llitorals, pero l'efecte seiche pot causar l'oscilació d'anada i regrés per algun temps en el llac. En 1954, el huracà Hazel va acumular aigua cap al noroest de la llínea costera del llac Ontario prop de Toronto, causant extenses inundacions, i va estabilisar un seiche que posteriorment causaria inundacions a lo llarc de la costa sur.

Els seiches en llac poden ocórrer violentament: el 13 de juliol de 1995, un enorme seiche en el llac Superior va fer que el nivell d'aigua caiguera i després tornara a pujar un metro en quinze minuts, deixant alguns barcos penjats de les amarres, quan l'aigua es va retirar. El mateix sistema de tormenta que va provocar el seiche de 1995 en el llac Superior va produir un efecte similar en el llac Furó, en a on el nivell de l'aigua en Port Huron va ser modificat en 1,8 m en dos hores. En el llac Míchigan, huit peixcadors varen ser arrastrats i es varen ofegar quan un seiche de 3 m va colpejar el front de la mar en Chicago el 26 de juny de 1954. Aquells llac en àrees actives sísmiques, com el llac Tahoe en Califòrnia/Nevada, estan significativament en risc pels seiches. L'evidència geològica indica que les plages del llac Tahoe poden haver soportat seiches i tsunamis de més de 10 m d'altura en eres prehistòriques, i els investigadors locals han demanat que el risc de que ocórreguen siga pres en conte en els plans d'emergència per a la regió.

Els sismes que generen seiches poden ser observats a mils de km de l'epicentre del terremot. Les piscinas són especialment propenses a seiches causats per terremots, puix les tremolació de terra a sovint coincidixen en les freqüències de resonància de menuts cossos d'aigua. El terremot de Northridge de 1994, en Califòrnia, va causar que les piscines es desbordaren per tot el sur de Califòrnia. El massiu terremot Good Friday, que va ocórrer en Alaska en 1964, va causar seiches en piscines tan llunt com Puerto Rico. El terremot de Lisboa de 1755 va causar seiches a 3000 km, afectant a Loch Lomond, Loch Long, Loch Katrine i Loch Ness en Escòcia i en canals de Suècia. El terremot de l'oceà Índic de 2004 va causar seiches en cossos d'aigua en numerosos Estats de l'Índia, com també en Bangladés, Nepal i el nort de Tailàndia. Els seiches varen ser novament observats en Uttar Pradesh, Tamil Nadu i en Bengala Occidental, Índia aixina com en moltes localitats de Bangladés durant el terremot de Cachemira de 2005. El terremot de 1950 en Chayu-Upper Assam li'l coneix per haver generat seiches tan llunt com Noruega i el sur d'Anglaterra. Atres sismes en el subcontinent indi es coneixen per haver generat seiches incloent als de Kumaon-Barahat (1803), Allah Bund (1819), centre de Bengala (1842), Kangra (1905), Dhubri (1930), Nepal-Bihar (1934), Bhuj (2001), Nias (2005) i illa Teresa (2005).

Seiches de la mar i de baïes

Els seiches han segut observats en mars com el mar Adriático i el mar Bàltica, resultant en inundacions de Venècia i San Petersburgo respectivament. L'últim es va construir en margas drenadas en la desembocadura del riu Neva. Els seiches que induïxen inundacions són comunes a lo llarc del riu Neva en l'autumne. El seiche és impulsat per una regió de baixa pressió en l'Atlàntic Nort movent-se cap a la costa, donant orige als ciclons mínims de la mar Bàltica. La baixa pressió del cicló atrau cantitats superiors a les normals d'aigua al Bàltic pràcticament sense llitoral. A mida que el cicló continua en l'interior, s'establixen en el Bàltic ones seiche llargues i de baixa freqüència en llongituts d'ona de fins a varis centenars de quilómetros. Quan les ones apleguen a l'estreta i poc profunda baïa Neva, es tornen molt més altes i en última instància inunden els terraplens de Neva. Similar fenomen s'observa en el Adriático, especialment en Venècia, a on en conjunció en vents com el xaloc i el bora provoca l'inundació costera coneguda com acqua alta. El Proyecte MOSE, un sistema de 79 barreres mòvils dissenyades per a protegir les tres entrades a l'estany de Venècia, té com a objectiu previndre estes inundacions.

La baïa de Nagasaki és un àrea típica en Japó a on els seiches han segut observats de temps en temps, més freqüentment en la primavera boreal ―especialment en març―. El 31 de març de 1979, l'Estació Mareográfica de Nagasaki va registrar un desplaçament màxim del nivell de l'aigua de 2,78 m, en eixa localitat pel seiche. Se supon que el desplaçament màxim del nivell de l'aigua en tota la baïa durant este event de seiche va alcançar els 4,7 m en el fondo de la baïa. Els seiches apleguen a l'occident de Kyushu ―incloent la baïa de Nagasaki― freqüentment induïts per una baixa en la pressió atmosfèrica que passa al sur de l'illa Kyushu.

Els seiches en la baïa de Nagasaki tenen un periodo d'al voltant de 30 a 40 min. Localment, el seiche (副振動, fukushindō^?) es va cridar abiki (あびき, abiki^?). La paraula abiki és considerada es derive de 網引き (amibiki, 網引き^?), que lliteralment significa: arrastrar (引き (biki, 引き^?)) una ret de peixca (網 (ami, 網^?)). Els seiches no solament causen dany a la peixca local, pero també poden provocar l'inundació de la costa al voltant de la baïa, aixina com en la destrucció de les instalacions portuàrias.

Els seiches també poden ser induïts per un tsunami, un tren d'ones (séries d'ones) generades en un cos d'aigua per un disturbi pulsante o abrupte que desplaça verticalment a columnes d'aigua. En ocasions, els tsunamis poden produir seiches com a resultat de peculiaritats geogràfiques locals. Per ej., el tsunami que va assolar a Hawái en 1946 va tindre un interval de quinze minuts entre els fronts d'ones. El periodo de resonància natural en la baïa Fil és de prop de trenta minuts, significant que cada segona ona estava en fase en el moviment de la Baïa de Fil, creant un seiche en eixa baïa. Com a resultat, Fil va sofrir més danys que qualsevol atre lloc en Hawái, en el tsunami / seiche alcançant una altura de 8,0 m a lo llarc del Bayfront Fil, matant a 96 persones solament en la ciutat. Les ones seiche poden continuar durant varis dies despuix d'un tsunami.

Ones solitàries internes en paquets (solitones) generades per la marea poden excitar seiches costers en les següents localitats: Illa Magueyes en Puerto Rico, Port Princesa en Illa Palawan,

Baïa de Trincomalee en Sri Lanka.

Existix un mecanisme dinàmic que demostra que les ones solitàries internes d'aigües profundes, en el veril de la plataforma insular, poden generar una corrent suficient per a excitar seiches costers.

Ones subaquàtiques (internes)

Encara que la major part de la documentació tècnica de les direccions de seiches superficials, que són fàcilment observables, els seiches també s'observen per baix de la superfície del llac actuant a lo llarc de la termoclina en els cossos d'aigua constreñidos.