Vågor och vågsystem
Latest updated Saturday, July 4, 2020, 17 comments
This page is currently available in Swedish only. I may find the time to translate it eventually, but in the meantime Google Translate may provide something intelligible.
Vågornas höjd, längd, hastighet och form påverkas av många olika faktorer. Vågdata för svenska kusten. Läs om vad som händer när en våg kommer in på grunt vatten eller påverkas av ström och om interferens, refraktion, diffraktion, reflektion och svall.
Våghöjd
När en luftmassa börjar röra sig över vatten, bildas av friktionen små oregelbundna krusningar på ytan. Över de små topparna uppstår lyftkrafter på samma sätt som över en välvd flygplansvinge. Våghöjden växer. På vågornas läsida bildas luftvirvlar med lägre tryck vilket drar vattnet uppåt och framåt. Vågorna börjar vandra i vindens riktning och ökar stadigt i höjd, längd och hastighet. Vågens utseende beror därför både på vindstyrkan, hur länge det blåser och på hur lång sträcka vågen vandrar.
På sidan om vind finns en tabell över vilka våghöjder man har anledning att vänta sig vid olika vindstyrkor.
Att bedöma våghöjd från en kajak är svårt. Normalt kan man halvera alla uppgifter man får sig berättade och ofta ta även återstoden med en nypa salt.
Det finns egentligen bara en bra referens – när man inte längre kan se horisonten från en vågdal är våghöjden 80-85 cm eller mer (ögonhöjden över vattenytan).
Monstervågor
Bland sjömän har det i alla tider pratats om monstervågor eller ”freak waves” som ute till havs kan bli flera gånger högre än normalvågorna. Vetenskapen har tills nyligen avfärdat detta som skepparhistorier. Men efter att med satellitspaning upptäckt att de finns och att de är ganska vanliga har dessa vågor efterhand blivit accepterad vetenskap. Förklaringen anses finnas i Schrödingerekvationen (en kvantfysikalisk vågteori) – vågsystem kan bli momentant instabila med plötsliga omfördelningar av energin. En våg kan tillfälligt ”stjäla” energi från vågorna intill och nå extrem höjd.
Så nästa gång du slår runt kan du alltid mumla någonting om Schrödinger och freak waves och komma undan med äran i behåll. (Mer om monstervågor här)
Våglängd
Våglängden växer med våghöjden och följaktligen också med tid och avstånd. Till skillnad från höjd fortsätter dock våglängden att öka så länge vågen finns kvar, även sedan vinden lagt sig.
Vågens hastighet är proportionell mot våglängden – hastigheten (km/t) = 4.4 x roten ur våglängden (meter). Gammal dyning (vågor som inte längre drivs av vinden) kan därför med tiden få enorm hastighet och längd. Den största rapporterade våglängden/hastigheten har mätts utanför Kalifornien – 2700 m och 168 km/t (detta gäller vindgenererade vågor – s.k. tsunamis, tex efter jordbävningar i havsbotten kan ha helt andra proportioner med våglängder på flera mil). Våghöjden är då så liten att dyningen knappt är synlig för blotta ögat och ofta gömd under nyare vindvågor. Men inte desto mindre åstadkommer den höga hastigheten dramatiska bränningar mot stranden. Dyning påverkas inte av vinden utan behåller sin kurs under hela sin livslängd.
Våglängder mellan 5 och 10 meter innebär speciella förutsättningar för kanotister. Båten stampar och bromsas upp i motsjö. I medsjö surfar man lätt. 
En 6 meter lång våg rör sig med ungefär 11 km/t. En kajak som paddlas i 7-8 km/t fångas lätt upp och surfar med. En 20 meter lång våg däremot gör över 20 km/t. Då är skillnaden i fart så stor att risken/chansen minskar. Bryter vågen kan det däremot vara svårt att undvika en surf.
Större och längre vågor är över huvud taget lättare att paddla i, under förutsättning att de inte bryter.
Små vågor är normalt sinusoidala, medan större vågor blir cykloidala. När våghöjden blir större än en sjundedel av våglängden eller när toppvinkeln blir mindre än 120° bryter vågen.
När vågor vandrar rör sig vattenpartiklarna i cirklar. Det innebär att vattnet rör sig med vinden på vågtopparna men mot vinden i vågdalarna. Därför är en surfande kajak svår att styra. Det spetsiga förskeppet fastnar i motströmmen nere i vågdalen och medströmmen uppe på vågtoppen tar tag i aktern. I det läget hjälper varken roder eller skädda – eftersom vattnet under aktern rör sig med ungefär samma fart som kajaken – utan bara paddelteknik.
Vågdata för svenska kusten
Följande tabell brukar användas för att förutsäga vågförhållanden vid ost- och västkusten.
Sannolika vågdimensioner längs svenska kusten
Vind-
hastighet
(m/s) |
Sjöhävning |
Medel-
våghöjd
(m) |
Karaktäristisk
våghöjd* |
Nyckfull
våg** |
Medel-
våglängd |
|
| Östersjön (ost long 14°) |
| 3 |
smul sjö |
0,5 |
0,8 |
1,5 |
10 |
| 5 |
svag sjö |
0,8 |
1,3 |
2,4 |
17 |
| 9 |
måttlig sjö |
1,2 |
1,9 |
3,6 |
25 |
| 11 |
grov sjö |
1,6 |
2,6 |
4,8 |
35 |
| 14 |
mkt grov sjö |
2,1 |
3,4 |
6,3 |
45 |
| 18 |
svår |
2,7 |
4,3 |
8,1 |
55 |
| 23 |
mkt svår sjö |
3,5 |
5,6 |
9,3 |
65 |
| 28 |
våldsam |
4,3 |
6,9 |
10,7 |
75 |
| |
|
|
|
|
|
| Skagerack och Kategatts djupare delar |
| 3 |
smul sjö |
0,5 |
0,8 |
1,5 |
10 |
| 5 |
svag sjö |
1,0 |
1,6 |
3,0 |
25 |
| 9 |
måttlig sjö |
1,5 |
2,4 |
4,5 |
35 |
| 11 |
grov sjö |
2,0 |
3,2 |
6,0 |
50 |
| 14 |
mkt grov sjö |
2,5 |
4,0 |
7,5 |
60 |
| 18 |
svår |
3,5 |
5,6 |
9,5 |
75 |
| 23 |
mkt svår sjö |
4,5 |
7,2 |
12,0 |
100 |
| 28 |
våldsam |
6,0 |
9,6 |
>15 |
>100 |
* Med karaktäristisk eller signifikant våghöjd menas genomsnittet av den högsta tredjedelen vågor.
** Nyckfulla vågor är här främst vågor som genom fartskillad interfererar med varandra. Utöver detta finns även olinjära fenomen som kan ge ännu högre vågor men de är genom sin karaktär oförutsägbara.
Vågors uppbyggnadssträcka och tid
Vindhastighet
(m/s) |
Max våghöjd
(m) |
Sträcka
(km) |
tid
(timmar) |
| 5 |
0,8 |
18,5 |
5 |
| 10 |
4,8 |
170 |
16 |
| 15 |
7,2 |
370 |
28 |
| 20 |
12,8 |
740 |
34 |
Sträcka och tid är vad som behövs för att vågorna skall kunna utveckla sin maximala höjd.
Strömt vatten
Motström minskar våglängden och ökar våghöjden. Vågorna blir kortare, brantare och bryter tidigare. Sjön bli krabb och svårpaddlad. Var alltså försiktig där ström och vind möts, som i åmynningar och i sund (Öresund och Kalmar sund till exempel). En ström på 4 km/t kan i vissa fall dubbla våghöjden.
Medström har motsatt verkan. Våglängden ökar och höjden minskar.
Vid fasta föremål, sjömärken, fiskeflaggor, pirar etc kan man se strömmens riktning och fart. Om ett sjömärke ser ut att göra fart genom vattnet, med tydlig bogvåg, är strömman kraftig.
Ibland får man fundera ett varv extra på väderstrecken. En nordlig ström går åt norr – en nordlig vind däremot kommer från norr.
Grunt vatten
När vattendjupet minskar (blir mindre än halva våglängden) börjar vågorna ändra karaktär. Våghastigheten och våglängden minskar och våghöjden ökar och vågfronten blir allt brantare till vågen slutligen bryter.
Det beror på att våghastigheten är proportionell mot vattendjupet - vågfronten bromsas in när den kommer in på grundare vatten och får lägre fart än baksidan av vågen. Våglängden pressas ihop och vattenmängden lyfts på höjden istället. När baksidan ”hinner ifatt” fronten bryter vågen. Ju längre våglängd desto kraftigare blir brottet.
Det är därför gammal dyning som knappt märks ute till havs kan orsaka dånande bränningar vid stranden eller över en grundklack. Det är så de fantastiska surfvågorna i Kalifornien och på Hawaii uppstår – och på Cortez Bank. det är också så tsunamivågor fungerar – de kan vara kilometerlånga och bara några centimeter höga ute till havs, men omvandlas i grunt vatten till korta tiotals meter höga monster som drar långt in på land och fördärvar allt i sin väg.
En gammal uppfattning är att våghöjden först minskar lite (5-10%) innan den börjar öka, när vattnet grundar upp. Det kan kanske utnyttjas för lite lugnare paddling parallellt med stranden.
Att gå in till stranden i bränning kräver vaksamhet. Gå alltid vinkelrätt mot stranden eftersom bränningen är parallella med stranden oavsett vågornas infallsvinkel (också en effekt av att våghastigheten är proportionell mot djupet). Vid en långgrund strand kan man ofta gå in innanför de yttersta brotten som oftast är de värsta. Håll kajaken med aktern mot vågorna vid landningen. Hamnar du tvärs måste du snabbt luta in mot vågen och få ut paddeln, annars finns risk att du snurrar runt i vågfronten! Försök ligga precis bakom vågtoppen när du glider upp på stranden och dra snabbt upp kajaken innan nästa våg dundrar in.
Interferens
Normalt existerar aldrig ett enda vågsystem ensamt. När en front passerar vrider vinden och producerar hela tiden nya system som påverkar (interfererar med) varandra. Dessutom finns ofta gammal dyning med i spelet.
Så här kan det se ut när två vågsystem blandas.
Därför upplever man ofta ett antal höga vågor följda av relativt lugnt vatten. Detta lugnvatten skall man naturligtvis utnyttja för att vända, ändra kurs, läsa kartan, rätta till kapellet och annat som bäst låter sig göras med kajaken i horisontalläge.
Detta är också upphovet till föreställningen att var 7:e våg är extra hög (siffran kan naturligvis vara vad som helst beroende på frekvens och riktning på de ingående vågsystemen – siffran 7 är en kvarleva av primitiv talmagi).
Det innebär att sjön kan vara extra besvärlig timmarna efter en vindkantring.
Problem kan också uppstå om vinden plötslig mojnar efter att ha blåst hårt eftersom våghöjden tillfälligt kan öka när inte vinden pressar ner den.
Refraktion
Refraktion innebär att vågor böjer av när de i sned vinkel kommer in på grunt vatten (på grund av att våghastigheten minskar i den del av vågen som först når grundare vatten). Det gör att bränningar är parallella med stranden och att det bakom öar och uppgrundningar uppstår ett område med oroligt vatten.
Diffraktion
Diffraktion är en störning som uppstår kring pirar, vågbrytare och liknande. Den ger ett mönster av högre och lägre vågor.
Se upp för det område av ökad våghöjd som bildas utanför spetsen.
Reflektion
Ett vågsystem som rör sig vinkelrätt in mot en kaj bildar en stående våg med hög toppig och svårpaddlad sjö.
För att komma lindrigast undan skall man paddla där vågorna är som högst. Förklaringen är denna:
Vid A och C är vågorna visserligen höga men rörelsen är bara vertikal – man åker hiss upp och ner tämligen odramatiskt. Vid B och D ser det lugnt och säkert ut men försöker du paddla där råkar du ut för en oberäknelig sidoström som byter riktning oupphörligen när stora vattenmängder snabbt förflyttas mellan A och C. Det känns som om någon rycker undan mattan man står på. Även en rutinerad paddlare kan få problem.
Så här enkelt är det bara i undantagsfall. Oftast träffar vågorna kajen i sned vinkel. Då uppstår en korsande sjö som är mycket svårläst. Det bästa är då att lägga sin kurs långt från kajen för att slippa den värsta oredan.
Lutar kajen reflekteras mindre energi – vid 30° lutning sker ingen märkbar reflektion
Svallvågor
Fartyg orsakar svallvågor, som kombineras med andra vågsystem precis som om två vågsystem möts.
Värst är inte de stora fartygen. De slösar aldrig bränsle på att dra upp onödig sjö. Svallet är mjukt som en dyning.
Värst är små, deplacerande (sådana som går genom vattnet, inte planar) båtar. Skärgårdarnas nya turbåtar – korta för att kunna lägga till i småhamnar, snabba för att spara tid - håller man helst viss distans till. De nya lite större turkatamaranerna som börjar dyka upp här och var kan också dra upp stort svall. Drivs de med vattenjetaggregat kommer svallet lite förrädiskt en bit bakom båten.
Svall innebär normalt inga problem för kajaker. Problem uppstår normalt bara när svall samverkar med andra vågsystem eller om man möter svall över ett grundområde. Då kan det vara lättast att gå sakta rakt mot vågorna.
Största problemet med svall är när man rastar. Passerar ett stort fartyg en bit bort tar det kanske 10-15 minuter innan svallet kommer, precis lagom för att man skall ha hunnit glömma fartyget. En stund senare vadar man omkring i strandvattnet bland brottsjöarna och försöker rädda kajak, paddel, flytväst, luckor och annat. Efter ett par sådana upplevelser lägger man kajakerna ovanför svallgränsen, som oftast kan identifieras genom en rand av smått flytande skräp – småpinnar, kvistar, torr tång, döda sjöstjärnor mm. Vid stränder där det snabbt blir djupt kan svallgränsen ligga förvånansvärt långt upp från vattnet.
