Vindvågor

Vågor bildas när vinden blåser. Även den svagaste vind ger krusningar på havsytan. I vågorna rör sig vattenmassan i en cirkelrörelse fram och tillbaka, upp och ner. Någon förflyttning framåt sker inte inne i vågen - det är vågorna som förflyttar sig.

När vinden blåser över en vattenyta överförs energi till vattnet som gör dels att vågor bildas dels att en ytvattenström genereras. Dessa två företeelser utvecklas oberoende av varandra.

Precis som för all annan vågrörelse transporteras sedan endast energi och ingen massa genom vågrörelsen. Det sker alltså mycket liten vatten-transport i vågens rörelseriktning på grund av själva vågrörelsen.

Vattenpartiklarna rör sig däremot upp och ner samt fram och tillbaka i en cirkelrörelse när vågen passerar. Vågrörelsen avtar med djupet och när djupet är större än halva våglängden är vågrörelsen mycket liten.

En kraftig våg bryts.

Vågens storlek och hastighet

En viktig faktor för vågens hastighet och storlek är vindens hastighet, dess varaktighet och blåslängden, dvs. den sträcka över fri vattenyta som vinden kan blåsa över. Dessutom inverkar naturligtvis vattendjupet.

När vågorna kommer in på grundare vatten förändras deras karaktär, hastigheten avtar efterhand som djupet minskar. Vågen växer i höjd och dess form ändras – vågdalarna blir flackare och vågtopparan allt brantare. Stabiliteten försvinner och vågen bryter. Om vinden är frisk bryter även vågorna till havs. Detta orsakas av vindens tryck på vågtopparna.

Våghöjden är det vertikala avståndet mellan vågtopp och föregående vågdal. Våglängden är det horistonella avståndet mellan vågtopp och föregående vågtopp. Vindvågor kallas också för korta vågor.

Fullt utvecklad sjö

Ju hårdare vind, ju längre blåstid och ju längre blåssträcka desto större blir vågorna. Med blåstid menas den tid som vinden blåst över ett havsområde. Med blåssträcka menas den sträcka som vinden blåst över ett havsområde i vindens riktning.

Om blåstiden och blåssträckan är tillräckligt lång fås ett fullt utvecklat våglandskap. Då växer inte vågorna mer och vindens energi går åt till att underhålla vågorna. Vågenergi överförs också till andra energiformer genom att vågtopparna bryter till ett vitt skum, ”vita gäss”. Vid starka vindar kan också hela vågor bryta och vågtopparna blåsa av.

Våglandskapet är sammansatt av flera vågsystem med vågor av olika längd och höjd. För att ange ett mått på våghöjdssituationen beräknar man medelvärdet av den högsta tredjedelen av vågorna och kallar det för signifikant våghöjd. De högsta vågorna är 1,6 till 1,8 gånger den signifikanta våghöjden. Det händer att enstaka vågor når dubbla höjden.

Vågsystemets grupphastighet

Ett vågsystem eller en våggrupp rör sig med halva hastigheten av de enskilda vågorna. Den grundläggande orsaken är att vågrörelse är en transport av energi och att denna förflyttar sig med halva den enskilda vågens hastighet.

Det är alltså grupphastigheten som bestämmer när vågsystemet når en viss plats. Om man fixerar en enskild våg i ett bogvågsystem orsakat av en båt ser det ut som vågen rör sig framåt i systemet för att till slut försvinna framåt.

Om man är till havs med stora vågor och betraktar en stor våg som närmar sig kan man konstatera att när den vågen väl är framme är det i stället nästa våg som är högst. Detta beror just på att den enskilda vågen rör sig dubbelt så fort som våggruppen.

Hur lång tid tar det innan sjön lägger sig?

När det slutar blåsa fortsätter vågorna långa sträckor innan de når en kust. De mindre vågorna försvinner fortast medan de längre vågorna rör sig många hundratals mil eftersom friktionen mellan vattenpartiklar är mycket liten. Dessa vågor kallas för dyning.

Vi tar ett exempel. Om man befinner sig utanför Gotlands södra spets och det har blåst 15 m/s från sydväst i minst 10 timmar över hela södra Östersjön så möter man vad som kallas fullt utvecklad sjö.

Blåssträckan från tysk-polska kusten är ca 200 nm eller ca 40 mil. Det behövs en blåssträcka på 15 mil för att få en fullt utvecklad sjö. De största vågorna är 9 m höga, 300 m långa och har hastigheten 27 m/s. Den signifikanta våghöjden är 5 m med våglängden 80 m och hastigheten är 14 m/s.

Eftersom grupphastigheten är halva våghastigheten är gruppernas respektive hastighet ca 14 m/s och 7 m/s. När vinden slutar blåsa tar det 5 timmar innan den sista stora vågen passerat och 10 timmar innan vågor med signifikanta våghöjden passerat.

Den längsta blåssträckan på Östersjön är 80 mil vilket ger 16 timmar innan de högsta vågorna bryter mot kusten och 32 timmar innan vågor med signifikanta våghöjden bryter mot kusten. Så länge kan man alltså behöva vänta innan man kan ge sig ut på norra Östersjön om det blåst 15 m/s under 10 timmar över södra Östersjön och man vill ha det bekvämt.

Om vågorna börjar växa i storlek kan det betyda att blåsigare väder är på gång eftersom vågorna ofta rör sig fortare än vindfältet.