En University of Melbourne-expedition till de sydligaste vattnen som omger Antarktis har upptäckt att vinden driver bildandet av kolossala oseriösa vågor och att dessa oförutsägbara vågor förekommer oftare än forskare tidigare hade trott – vilket ger viktig information för att informera framtida oseriösa vågor.
En skurkvåg är en enda dyning som är mycket högre än närliggande vågor, vilket kan skada fartyg eller kustnära infrastruktur. Havsvågor är bland de mest kraftfulla naturkrafterna på jorden, och eftersom globala trender tyder på att havsvindar kommer att blåsa hårdare på grund av klimatförändringar, kan havsvågorna bli mer kraftfulla.
I en studie publicerad i Physical Review Letters , fann forskargruppen ledd av professor Alessandro Toffoli att oseriösa vågor uppstår från starka vindkrafter och oförutsägbara vågformsmönster, vilket bekräftar en idé som tidigare bara demonstrerats i laboratorieexperiment.
Professor Toffoli sa:"Rogue vågor är kolossala - dubbelt så höga som närliggande vågor - som verkar till synes från ingenstans."
Med hjälp av den senaste tekniken och påbörjade en expedition till en av jordens mest flyktiga oceaniska riken, använde forskargruppen en ny teknik för tredimensionell avbildning av havsvågor. Genom att använda stereokameror ombord på den sydafrikanska isbrytaren SA Agulhas II under Antarktisexpeditionen 2017 fångade de sällsynta insikter om vågornas beteende i denna avlägsna region.
Deras metod, som efterliknade mänsklig vision genom sekventiell avbildning, gjorde det möjligt för teamet att rekonstruera den vågiga havsytan i tre dimensioner, vilket gav oöverträffad klarhet i havsvågornas dynamik.
Den första vetenskapliga mätningen av en skurkvåg var den 25,6 meter långa Draupner-vågen, som registrerades i Nordsjön 1995. 16 misstänkta skurkvågincidenter har rapporterats under 2000-talet.
"Antarktis hackiga hav och vilda vindar kan få stora vågor att "självförstärka", vilket resulterar i oseriösa vågfrekvenser som forskare hade teoretiserat i flera år, men ännu inte kunnat verifiera i havet, säger professor Toffoli.
Med utgångspunkt i numeriska studier och laboratoriestudier, som hade föreslagit vindens roll i bildandet av oseriösa vågor, har forskargruppens observationer gett validering av dessa teorier i den faktiska oceaniska miljön.
"Våra observationer visar nu att unika havsförhållanden med oseriösa vågor uppstår under vågornas "unga" stadie – när de är mest känsliga för vind. Detta tyder på att vindparametrar är den felande länken, säger professor Toffoli.
"Vinden skapar en kaotisk situation där vågor av olika dimensioner och riktningar samexisterar. Vind får unga vågor att växa högre, längre och snabbare. Under denna självförstärkning växer en våg oproportionerligt på bekostnad av sina grannar.
"Vi visar att unga vågor visar tecken på självförstärkning och större sannolikhet att bli oseriösa på grund av vinden. Vi spelade in vågor dubbelt så höga som deras grannar en gång var sjätte timme", sa professor Toffoli.
"Detta speglar laboratoriemodeller:att havsförhållanden som är teoretiskt mer benägna att självförstärka producerar fler oseriösa vågor. Däremot upptäckte vi inga oseriösa vågor i mogna hav, som inte påverkas av vind."
Professor Toffoli betonade den avgörande betydelsen av att integrera vinddynamik i prediktiva modeller för oseriösa vågprognoser.
"Detta visar att när forskare utvecklar verktyg för att förutsäga oseriösa vågor måste forskarna ta vinden i grundlig hänsyn."
Mer information: A. Toffoli et al, Observations of Rogue Seas in the Southern Ocean, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.154101. På arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2310.01841
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev , arXiv
Tillhandahålls av University of Melbourne
