Последние технологии позволили учёным обнаружить в море волны-изгои, благодаря чему легенды стали реальностью. Первым и самым известным измерением стала волна Драупнера — 25,6-метровое чудовище, зафиксированное в Северном море 1 января 1995 года.
Несмотря на наблюдения, мы до сих пор не знаем, как часто возникают волны-изгои, и можем ли мы их предсказать. Записи волн-изгоев не содержат конкретных характеристик, отличающих море вокруг них, поэтому мы не можем проводить сравнения или предсказывать необходимые условия.
Наша команда отправилась на южноафриканском ледоколе S.A. Agulhas-II в погоню за волнами-изгоями через Южный океан, где могучие ветры формируют самые свирепые волны Земли.
Что создаёт волны-изгои?
В случайной среде океанских волн есть несколько механизмов, которые приводят к появлению волн-изгоев. Одним из основных источников является наложение нескольких волн в одном и том же месте и в одно и то же время. В результате энергия концентрируется, что приводит к образованию высоких волн.
При постоянных условиях в океане волны-изгои, генерируемые таким образом, могут возникать раз в два дня в определённом месте. Но океан динамичен, поэтому условия редко бывают постоянными длительное время, что снижает вероятность возникновения волн-изгоев. Наложение волн может быть минимальным или вообще отсутствовать даже во время длительных и сильных штормов.
Численные и лабораторные исследования показывают, что сильные ветры также способствуют развитию волн-изгоев, поскольку они сильнее давят на некоторые и без того высокие формы волн. Однако ветер редко учитывается при анализе волн-изгоев.
Ветер побуждает океанские волны расти всё выше, длиннее и быстрее. На этом этапе волны «молоды» и жаждут ветра. Когда скорость волн превышает скорость ветра, они перестают ускоряться под его воздействием и переходят в «зрелую» стадию полного развития.
Благодаря этому процессу ветер создаёт хаотичную ситуацию, в которой сосуществуют волны разных размеров и направлений.
Наши недавние наблюдения показывают, что уникальные морские условия с волнами-изгоями могут возникать во время «молодой» стадии — когда волны особенно чутко реагируют на ветер. Это позволяет предположить, что параметры ветра могут быть недостающим звеном. Однако необходимо учитывать и другое.
Мощные волны усиливают друг друга
Океанские волны — одна из самых мощных природных сил Земли, и в будущем они могут стать ещё мощнее из-за изменения климата. Если волновое поле обладает экстремальным количеством энергии — когда волны крутые и большинство из них имеют одинаковую амплитуду, длину и направление, — то другой механизм может вызвать образование волн-изгоев.
Этот механизм предполагает обмен энергией между волнами, что приводит к «самоусилению», когда одна волна растёт непропорционально за счёт соседних. Теоретически, как показывают исследования, это может увеличить вероятность возникновения волн-изгоев в 10 раз.
Хотя самоусиление проявляется в виде белых крапов — пенистых, выветривающихся гребней бурных волн, — до сих пор не было доказательств того, что оно может повысить вероятность возникновения волн-изгоев в океане.
Недавние эксперименты показывают, что ветер может сделать экстремальные события, такие как волны-изгои, более распространёнными. Однако этот аспект не был тщательно изучен.
Что же мы обнаружили в Южном океане?
На протяжении всей экспедиции мы использовали новый метод трёхмерной визуализации для сканирования поверхности океана. Он имитирует человеческое зрение: близко расположенные датчики записывают последовательности одновременных изображений. Затем компьютерные алгоритмы сопоставляют их пары и реконструируют трёхмерную глубину — волнистую поверхность.
Когда наше судно прошло через несколько штормов, датчики фиксировали данные на разных стадиях роста волн — от ранних стадий молодых волн, подпитываемых ветром, до зрелых волн, на которые он не влияет.
Наши результаты показывают, что молодые волны демонстрируют признаки самоусиления и повышенную вероятность возникновения волн-изгоев. Раз в шесть часов мы фиксировали волны в два раза выше, чем их соседи.
Это отражает данные лабораторных моделей: условия моря, теоретически более склонные к самоусилению, должны порождать больше волн-изгоев.
В отличие от этого, в зрелых морях вероятность появления волн-изгоев не увеличивается. В этих условиях мы не обнаружили ни одной.
Наши результаты опровергают прежние представления о том, что самоусиление не меняет вероятности появления волн-изгоев в океане. Мы также показали, что при разработке инструментов для прогнозирования волн-изгоев необходимо тщательно учитывать ветер. В конце концов, это естественная особенность открытого моря.
__________
Чтобы оперативно и удобно получать все наши публикации, подпишитесь на канал Epoch Times Russia в Telegram
