Ripples

Si sois de esos afortunados a los que por motivos familiares les toca ‘disfrutar’ de parte de sus vacaciones en esa franja de arena atiborrada de gente y bañada por letales rayos ultravioleta conocida como playa, tranquilos. Hay esperanza. En una playa hay mucha geología que ver. La semana pasada me acerqué a la playa de Valencia que tiene el apropiado nombre de Las Arenas. Era una tarde muy ventosa y el mar estaba muy picado. Por esta razón, además de la hora, ya poniéndose el sol, no había mucha gente. Al caminar por el paseo marítimo la intensidad del viento hacia la estancia un poco desagradable, así que no estuvimos mucho tiempo. Aunque sí el suficiente para poder admirar el resultado del viento como agente geológico: los ripples.

Hace tiempo ya hablamos de los ripples, utilizando un ejemplo formado en depósitos fluviales. Pero no sólo el agua forma ripples. Todos tenemos en la mente la imagen típica del desierto con dunas y las rizaduras superficiales que se forman en la arena. Pues bien, la playa estaba llena de ripples rectilíneos que se desarrollaban perpendicularmente a la dirección del viento, que soplaba tan fuerte que había logrado borrar las estructuras previas dejando un campo de ripples extensísimo.

Ripples transversales en la la playa de Las Arenas (Valencia)

Los ripples y las dunas son un producto del mismo proceso físico, aunque a distinta escala. También son una demostración de como puede surgir el orden en el universo a partir de un inicio no ordenado. Cuando el viento sopla arrastra los granos de arena y, en realidad, no tendría por qué construir ripples. Así sería de la arena formase una superficie absolutamente uniforme: los granos rodarían o saltarían y no surgiría estructura alguna. Pero basta una irregularidad para que el campo de velocidades del viento cambie, lo que modifica el transporte de la arena. Se inicia un proceso inestable de realimentación positiva en la que la irregularidad inicial tiene como resultado crear más irregularidad y esto, a su vez, modifica de nuevo el campo de velocidades y…bueno. Ya lo entendéis. El caso es que, de algún modo, se alcanza un punto de equilibrio donde la realimentación se convierte en negativa. Y entonces surge el orden. A fin de cuentas, cuando miramos la distribución de la arena estamos viendo la representación gráfica del campo de presiones y de su resultante, el campo de velocidades del viento. Eventualmente, conociendo la geometría del terreno es posible implementar las ecuaciones diferenciales (¡horror!) para resolver el sistema y visualizarlo en una pantalla de ordenador. Pero, hay que reconocerlo, en la playa mola más. Por ejemplo, fijaos en la siguiente imagen:

Ver la distribución de la arena es casi como ver la solución de un sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales, ¿no?

Lo que os decía. Es como ver el resultado de la resolución de un sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Estos sistemas tienen una solución general que se particulariza al aplicar las condiciones de contorno. Pues en este caso, las condiciones de contorno las impone el muro que separa la manga de la playa del paseo. Por un lado, el viento siempre ha de ser paralelo al muro (no puede atravesarlo), lo que modifica la orientación de los ripples. Por otra parte, tiene que cumplirse la condición de continuidad: la velocidad justo sobre el muro tiene que ser cero, por lo que decrece desde la zona de campo abierto hacia él (del mismo modo que la velocidad del agua en río es mayor en el centro del cauce). Al reducirse la velocidad del viento se pierde capacidad de transporte y, cuando ésta cae por debajo cierto umbral, ya no puede transportar la arena, que se acumula justamente en ese umbral. Se introduce así una discontinuidad en un proceso por lo demás, continuo. Fijaos, también, en la depresión que aparece en la zona superior central de la imagen:está justo en la bisectriz del ángulo formado por los muros. También se aprecia otra similar más cerca de la esquina, sobre la misma línea. Y ya  junto a la esquina un vórtice formado por el cambio de dirección del viento impide el escape de partículas ligeras (básicamente basura) que se acumula allí sin poder escapar. Lo ponemos comentado y descansamos mentalmente:

...pero si lo explico, mejor. Fiajos en el cambio de dirección del viento para adaptarse a las condiciones de contorno impuestas por el viento, al umbral a partir del cual el viento cambia de dirección, al umbral donde pierde capacidad de transporte y otras características más difíciles de explicar, como las depresiones que indican puntos donde la velocidad cae localizadamente

Los ripples migran y tuvimos ocasión de comprobarlo. Aquí un tren de ripples invade el paseo:

Esto ripples se acababan convirtiendo en ripples barjánides (con forma de croissant), que migraban tal y como lo hacen este tipo de dunas. Lo grabé en vídeo entre el alborozo de los jóvenes ayudantes de campo.

También nos es posible observar el fenómeno de la deflacción: el viento transporta las partículas por debajo de cierto tamaño, dejando atrás las más pesadas, que acaban formando un pavimento en el fondo de una depresión. También cómo la arena húmeda a causa del nivel freático, más cohesiva, impone un límite a la profundidad que se puede alcanzar por medio de la deflacción.

Las partículas que el viento no puede arrastrar acaban formando un pavimento. Fijaos también cómo la arena empapada de agua del freático es más cohesiva y no puede ser arrastrada, imponiendo un límite a la profundidad que la deflacción puede alcanzar. También fijaos en cómo la alineación de ripples de la esquina superior izquierda refleja el cambio de dirección del viento para 'doblar la esquina', migrando sobre la pasarela de madera.

También podemos ver la sombra eólica que producen los objetos, zonas de flujo turbulento producidas por el despegue de las líneas de campo. La depresión es sólo aparente: no es que se haya retirado arena, sino que no se ha depositado. La profundidad de la sombra nos da la medida de la cantidad de arena puesta en movimiento por el viento. También podemos ver como el viento ‘intuye’ la presencia de la farola, pues la sombra también se proyecta antes del objeto: es justo la zona donde se separan las líneas de campo para rodear el poste.

Sombra eólica proyectada por una farola

Y un detalle:

Delante de un objeto hay un punto a partir del cual las líneas de corriente se spearan para rodearlo. Es como si el viento 'anticipase' el objeto.

Así que si os toca pasar un tiempo en la playa, ya sabéis: al menos podéis observar como cambian los ripples según gira el viento. Con una cerveza en la mano, claro.

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