Експедиція з Університету Мельбурна до вод, що оточують найпівденніші точки Антарктиди, виявила, що вітер є ключовим фактором у створенні величезних небезпечних хвиль. Дослідження виявило, що ці непередбачувані хвилі трапляються частіше, ніж вважалося раніше, пропонуючи важливі дані для вдосконалення майбутніх моделей для прогнозування хвиль-шахраїв.
Хвиля-шахрай – це одинична хвиля, яка набагато вище, ніж хвилі поблизу, яка може пошкодити судна або прибережну інфраструктуру. Океанські хвилі є одними з найпотужніших природних сил на Землі, і оскільки глобальні тенденції показують, що океанські вітри дутимуть сильніше через зміну клімату, океанські хвилі можуть стати потужнішими.
У дослідженні, нещодавно опублікованому в Physical Review Letters, дослідницька група під керівництвом професора Алессандро Тоффолі виявила, що хвилі-шахраї виникають від сильного вітру та непередбачуваних форм хвиль, підтверджуючи ідею, яка раніше була продемонстрована лише в лабораторних експериментах.
Технологічні досягнення в дослідженні хвиль
Професор Тоффолі сказав: «Хвилі-шахраї — це колоси — вдвічі вищі за сусідні хвилі, — які виникають, здавалося б, нізвідки».
Використовуючи найсучасніші технології та розпочавши експедицію до одного з найбільш мінливих океанічних царств Землі, дослідницька група запровадила нову техніку для тривимірного зображення океанських хвиль. Використовуючи стереокамери на борту південноафриканського криголама SA Agulhas II під час антарктичної експедиції у 2017 році, вони зафіксували рідкісне уявлення про поведінку хвиль у цьому віддаленому регіоні.
Їхній метод, що імітує людський зір за допомогою послідовного зображення, дозволив команді реконструювати хвилясту поверхню океану в трьох вимірах, забезпечуючи безпрецедентну чіткість динаміки океанських хвиль. Першим науковим вимірюванням хвилі-шахрая була хвиля Драупнера заввишки 25,6 метрів, зареєстрована в Північному морі в 1995 році. У 21 столітті було зареєстровано 16 підозрюваних випадків хвилі-шахрая.
«Неспокійне море Антарктиди та дикі вітри можуть спричинити «самопосилення» великих хвиль, що призведе до неправильної частоти хвиль, яку вчені теоретизували роками, але поки що не змогли перевірити в океані», — сказав професор Тоффолі.
Спираючись на чисельні та лабораторні дослідження, які припустили роль вітру в утворенні хвиль-шахраїв, спостереження дослідницької групи підтвердили ці теорії в реальному океанському середовищі.
Наслідки для майбутніх досліджень
«Наші спостереження тепер показують, що унікальні морські умови з небезпечними хвилями виникають під час «молодої» стадії хвиль — коли вони найбільше реагують на вітер. Це говорить про те, що параметри вітру є відсутньою ланкою», – сказав професор Тоффолі. «Вітер створює хаотичну ситуацію, де співіснують хвилі різних розмірів і напрямків. Вітер змушує молоді хвилі рости вище, довше та швидше. Під час цього самопосилення хвиля непропорційно зростає за рахунок своїх сусідів».
«Ми показуємо, що молоді хвилі демонструють ознаки самопосилення та більшу ймовірність стати шахраями через вітер. Кожні шість годин ми реєстрували хвилі, які вдвічі вищі, ніж їхні сусіди», — сказав професор Тоффолі. «Це відображає лабораторні моделі: морські умови, теоретично більш схильні до самопосилення, створюють більше небезпечних хвиль. На відміну від цього, ми не виявили хвиль-шахраїв у зрілих морях, на які не впливає вітер».
Професор Тоффолі підкреслив критичну важливість інтеграції динаміки вітру в прогностичні моделі для прогнозування хвиль-ізгоїв.
«Це показує, що при розробці інструментів для прогнозування хвиль-шахраїв вченим необхідно ретельно враховувати вітер».