Distribuzione delle altezze d'onda di fronte ad una diga a muro

Le onde periodiche sono contraddistinte da due proprietà: regolarità, ciò è stessa forma, altezza e periodo, e cilindricità, ossia fronti d’onda infinitamente lunghi.
Diversamente, le onde generate dal vento sono irregolari, perchè ciascuna onda ha un’altezza, un periodo e una forma generalmente diversa dall’onda che la segue, e non-cilindriche, in quanto i fronti d’onda hanno un’estensione finita. L’irregolarità `e dovuta alla dispersione di energia su una banda di frequenza, e quindi `e legata allo spettro di frequenza E(!); mentre la non-cilindricità è associata alla dispersione su un ventaglio di direzioni di propagazione, ciò è alla dispersione direzionale D.
Gli effetti di queste due grandi differenze si riscontrano in termini di interazione con strutture marittime, ad esempio con una parete verticale di lunghezza infinita (riflessione) o semi-infinita (diffrazione). In seguito verrà dimostrato come, nel caso di wind waves, davanti ad una parete infinitamente lunga, nodi e antinodi spariscano del tutto a distanza di circa una lunghezza d’onda dalla diga, a differenza del caso di onde periodiche in cui essi (nodi e antinodi) si ripetono in maniera indefinita via via che ci si allontana dalla parete. Da cosa dipende tale differenza? La risposta si ottiene introducendo il concetto di onde irregolari 2-D (“long-crested waves”), ossia onde senza dispersione direzionale. Confrontando i risultati, relativi al caso della riflessione, tra onde 2-D, senza dispersione, e onde 3-D, con dispersione (“short-crested waves”), si evince che la differenza tra onde 3-D e onde periodiche non dipende dalla dispersione, ma dalla larghezza dello spettro di frequenza, e quindi dall’irregolarità delle onde generate dal vento; infatti, anche annullando la dispersione direzionale, la predetta grande differenza resta tale e quale. Se, quindi, si volesse studiare in laboratorio un fenomeno che dipende esclusivamente dallo spettro di frequenza, come la riflessione, risulterebbe superfluo ricorrere alle dispendiose onde 3-D. La generazione di queste ultime richiederebbe, infatti, una batteria di piccole piastre oscillanti, con azionamenti non-periodici e complessamente correlati fra loro; mentre generare onde 2-D richiederebbe un’unica piastra oscillante azionata in modo non-periodico.
Si evince, quindi, che le onde 2-D sono l’anello di congiunzione tra le onde periodiche (specie primitiva) e onde 3-D generate dal vento (specie evoluta). In tema di riflessione, infatti, le onde 2-D si comportano come le onde 3-D; mentre, in tema di diffrazione, le onde 2-D sono molto vicine alle onde periodiche.