När cykloner eller andra massiva oceanstormar landar, deras gigantiska vågor slår kustlinjer och orsakar ibland utbredd skada.

Nu, ett internationellt team av forskare har analyserat månaders data om stora nearshore -vågor för att ge nya insikter som kan bidra till att förbättra utformningen av en mängd olika kuststrukturer från hamnar till havsväggar för att bättre motstå destruktiva vågor.

I studien publicerad 28 oktober i tidningen Vetenskapliga rapporter , forskarna rapporterar att de kombinerar en matematisk modell för att beskriva bildandet av stora vågor med verkliga mätningar gjorda på grunt vatten strax utanför Irlands kust, där vågor har rapporterats träffa stranden med tillräcklig kraft för att flytta 100 ton stenar.

"I detta arbete har vi analyserat verkliga data för att visa att, under flera månader mäta olika stormhändelser, vi finner att de extrema vågor som vi har observerat i kustdata tenderar i genomsnitt att vara mindre än de oseriösa vågorna vi har observerat på djupt vatten, men de har liknande egenskaper, "sa Francesco Fedele, docent vid Georgia Tech School of Civil and Environmental Engineering.

"Dessa stora havsvågor orsakas fortfarande av konstruktiv störning - effekten av vågor som kommer i alla olika riktningar och i princip möts vid en tidpunkt och hopar sig för att bilda en stor våg, och av andra ordningens olineariteter som snedvrider vågornas sinusformade form för att få skarpare toppar och grundare dalgångar, säger Fedele.

Forskargruppen inkluderade också M. Aziz Tayfun, professor emeritus från Kuwait University, Frederic Dias, professor vid University College Dublin, och James Herterich, en postdoktor, aksi vid University College Dublin.

I studien, som sponsrades av Science Foundation Ireland, forskarna analyserade mätningar som fångades av en akustisk doppler -strömprofiler (ADCP) -enhet som användes under flera månader på havsbotten utanför Killard Point under våren 2015 och utanför Aranöarna under våren 2017. Under den tiden, enheten kunde fånga data från två intensiva stormhändelser som gav stora kustvågor.

Den senaste stormen, Doris, som träffade den irländska kusten i februari 2017, producerade vågor så höga som 43 fot från topp till dal, och den tidigare stormen 2015 orsakade vågorna ännu högre, så hög som 73 fot, enligt mätningarna från ADCP, som fungerar genom att avge ljudpulser och mäta styrkan hos ljud som studsar av flytande partiklar för att beräkna vattnets höjd.

Forskarna använde dessa data för att jämföra med Tayfun-Fedele och Boccottis statistiska modeller som används för att förklara oseriösa havsvågor som förekommer i mycket djupare vatten. Dessa modeller användes i en analys av de två kända verkliga oseriösa vågorna, Andrea och Draupner, observerade vid oljeplattformar i Nordsjön 1995 och 2007, liksom Killard -skurkvågen som observerades utanför Irlands kust 2014.

"Vi kunde utöka dessa statistiska modeller, som i stor utsträckning valideras för vågor i djupt vatten, för att beskriva kustnära skurkvågor, Sa Fedele.

Att jämföra de simulerade vågprofilerna för djuphavets skurkvågor och vågprofilerna som genereras av data som samlats in för närvågor visade en liknande profil för alla, vilket tyder på att närvågorna genererade mycket på samma sätt som de djupt vatten, Sa Fedele.

Men för kustnära vågor, brytningen av vågorna blöder bort en del av deras energi, han sa.

"När du väl kommer in i grunt vatten, de förbättrade olineariteterna gör vågor mindre spridande och tendensen för vågor att bryta intensifieras., "Sade Fedele." Mycket av energin försvinner och bildar vita kepsar som kraschar mot stranden. "

Forskningen kan ge underlag för konstruktioner av kuststrukturer som är byggda för att klara vågornas krafter över tid.

"För människor som vill designa kuststrukturer, du måste veta vad som är den största vågen som kommer att bryta i ett kustområde under strukturens livstid - vad är den största vågen av hur många miljoner vågor eller mer som kommer att hända, "Sa Fedele." Och när du väl har denna kunskap med hjälp av dessa statistiska metoder, du kan utforma strukturen för att klara den högsta vågen. "

Fedele sa att nästa steg i forskningen skulle innebära att man studerade mer om punktens fysiska mekanik när vågor bryter, antingen mot stranden som vid kustvågor, eller när djuphavs oseriösa vågor bryter ut i det öppna vattnet.