'Gelombang nakal' bisa setinggi 65 kaki, tetapi mereka bukan 'kejadian aneh,' data dari Laut Utara mengungkapkan
Gelombang nakal telah memikat perhatian pelaut dan ilmuwan selama beberapa dekade. Ini Gelombang raksasa, terisolasi yang tiba -tiba muncul di tempat terbuka laut.
Raksasa yang membingungkan ini singkat, biasanya berlangsung kurang dari satu menit sebelum menghilang. Mereka dapat mencapai ketinggian 65 kaki (20 meter) atau lebih besar dan seringkali lebih dari dua kali ketinggian gelombang sekitarnya. Suatu kali mitos bahari, Gelombang nakal sekarang telah diamati di seluruh dunia. Karena mereka sangat tinggi dan kuat, mereka dapat menimbulkan bahaya bagi kapal dan struktur lepas pantai.
Untuk memikirkan kembali apa itu gelombang nakal dan apa yang menyebabkan mereka, Saya berkumpul Tim peneliti internasional. Studi kami, yang diterbitkan di Nature Scientific Reports, menjelaskan Raksasa laut ini menggunakan dataset paling komprehensif dari jenisnya.
Dengan menganalisis 18 tahun pengukuran laser frekuensi tinggi dari platform minyak Ekofisk di Laut Utara Tengah, kami mencapai kesimpulan yang mengejutkan bahwa gelombang nakal tidak hanya kejadian aneh. Mereka muncul di bawah hukum alam laut. Mereka tidak misterius, tetapi agak sederhana.
27.500 negara bagian laut
Kami menganalisis hampir 27.500 catatan gelombang setengah jam, atau negara laut, dikumpulkan antara tahun 2003 dan 2020 di Laut Utara Tengah. Catatan -catatan ini, diambil setiap 30 menit, menggambarkan seberapa tinggi permukaan laut dibandingkan dengan permukaan laut rata -rata. Mereka termasuk badai besar, seperti Andrea Wave Acara di 2007.
Dalam kondisi normal, gelombang muncul dari angin bertiup di atas permukaan laut. Ini seperti ketika Anda meniup secangkir kopi dan membentuk riak kecil di permukaan. Di laut, dengan waktu dan ruang yang cukup, riak -riak itu dapat berubah menjadi gelombang besar.
Kami fokus pada memahami apa yang menyebabkan gelombang tiba -tiba menjadi nakal dan naik jauh di atas gelombang tetangga mereka. Satu teori yang diusulkan didasarkan pada ketidakstabilan modulasional, sebuah fenomena yang dijelaskan oleh model matematika yang kompleks. Saya sudah merevisi model -model ini di masa laluseperti pekerjaan saya menunjukkan bahwa teori ini tidak sepenuhnya menjelaskan apa yang menyebabkan gelombang nakal di lautan terbuka.
Ketika gelombang terperangkap dalam saluran sempit, teori ketidakstabilan modulasional menggambarkan gerakan riaknya dengan baik. Namun, itu mulai berantakan Saat Anda melihat lautan yang sebenarnya. Di lingkungan terbuka seperti Laut Utara, gelombang bebas merambat dari berbagai arah.
Untuk memahami perbedaannya, bayangkan kerumunan penonton meninggalkan stadion setelah pertandingan sepak bola. Jika pintu keluar adalah lorong yang panjang dan sempit dengan dinding tinggi, orang dipaksa untuk bergerak ke satu arah. Mereka yang berada di belakang mendorong ke depan, dan beberapa bahkan mungkin memanjat yang lain, menumpuk di antara dinding -dinding yang membatasi. Tumpukan bencana ini akan menyerupai gelombang jahat, yang disebabkan oleh kurungan mereka.
Sebaliknya, jika keluar stadion terbuka ke lapangan yang luas, penonton dapat menyebar secara bebas ke segala arah. Mereka tidak saling mendorong, dan mereka menghindari tumpukan.
Demikian pula, para peneliti dapat menghasilkan gelombang jahat di saluran terbatas di lab, di mana mereka mematuhi ketidakstabilan modulasional. Tetapi tanpa kurungan saluran, gelombang nakal biasanya tidak akan mengikuti fisika tersebut atau membentuk cara yang sama di laut terbuka.
Tim kami tahu kami harus mempelajari laut terbuka secara langsung untuk mencari tahu apa yang sebenarnya terjadi. Data dunia nyata yang diperiksa tim saya dari Laut Utara tidak sejalan dengan ketidakstabilan modulasional-menceritakan kisah yang berbeda.
Ini hanya hari yang buruk di laut
Kami menganalisis catatan negara laut menggunakan teknik statistik untuk mengungkap pola di balik peristiwa langka ini. Temuan kami menunjukkan bahwa alih -alih ketidakstabilan modulasional, gelombang ekstrem yang diamati lebih mungkin dibentuk melalui proses yang disebut gangguan konstruktif.
Gangguan konstruktif Terjadi ketika dua atau lebih gelombang berbaris dan bergabung menjadi satu gelombang besar. Efek ini diperkuat oleh alami Asimetri gelombang laut – Lambang mereka biasanya lebih tajam dan lebih curam dari palung mereka yang lebih datar.
Gelombang nakal terbentuk ketika banyak gelombang yang lebih kecil berbaris dan lambang mereka yang lebih curam mulai menumpuk, membangun menjadi satu gelombang besar yang secara singkat naik jauh di atas lingkungannya. Yang diperlukan untuk naik perahu yang damai untuk berubah menjadi hari yang buruk di laut adalah saat ketika banyak ombak biasa berkumpul dan menumpuk.
Gelombang-gelombang nakal ini naik dan turun dalam waktu kurang dari satu menit, mengikuti apa yang disebut pola kuasi-deterministik dalam ruang dan waktu. Jenis pola ini dapat dikenali dan dapat diulang, tetapi dengan sentuhan keacakan. Di lautan yang ideal, keacakan itu hampir hilang, memungkinkan gelombang nakal tumbuh hingga ketinggian yang hampir tak terbatas. Tetapi juga perlu selamanya untuk menyaksikan salah satu gelombang ini, karena begitu banyak yang harus berbaris dengan sempurna. Seperti menunggu Fortuna, dewi kebetulan, untuk menggulung satu triliun dadu dan memiliki hampir semuanya mendarat di nomor yang sama.
Di lautan yang sebenarnya, alam membatasi seberapa besar gelombang nakal dapat tumbuh berkat gelombang pecah. Saat gelombang naik dalam tinggi dan energi, ia tidak dapat menahan diri di luar tertentu Point of No Return. Ujung gelombang tumpah dan pecah menjadi busa, atau whitecap, melepaskan energi berlebih.
Pola kuasi-deterministik di balik gelombang nakal
Gelombang nakal tidak terbatas pada laut. Gangguan konstruktif dapat terjadi pada banyak jenis gelombang. Teori umum yang disebut quasi-determinisme gelombangdikembangkan oleh ahli kelautan Paolo Boccottimenjelaskan bagaimana gelombang nakal terbentuk, baik di laut maupun di sistem gelombang lainnya.
Misalnya, untuk air turbulen yang mengalir melalui saluran terbatasgelombang nakal memanifestasikan dalam bentuk lonjakan yang intens, berumur pendek dalam vortisitas-pola berputar pemintalan di air yang beberapa saat tumbuh lebih besar saat mereka bergerak ke hilir.
Sementara gelombang laut tampaknya tidak dapat diprediksi, teori Boccotti menunjukkan bahwa gelombang ekstrem tidak sepenuhnya acak. Ketika gelombang yang sangat besar terbentuk, gelombang di laut di sekitarnya mengikuti pola yang dapat dikenali yang terbentuk melalui gangguan konstruktif.
Kami menerapkan teori Boccotti untuk mengidentifikasi dan mengkarakterisasi pola -pola ini dalam catatan Gelombang Laut Utara yang diukur.
Gelombang raksasa yang diamati dalam catatan ini membawa semacam tanda tangan atau sidik jari, dalam bentuk a kelompok gelombangyang dapat mengungkapkan bagaimana gelombang jahat menjadi hidup. Pikirkan kelompok gelombang seperti paket kecil gelombang yang bergerak bersama. Mereka bangkit, memuncak dan kemudian menghilang melalui gangguan konstruktif. Melacak kelompok -kelompok gelombang ini memungkinkan para peneliti untuk memahami gambaran yang lebih besar dari acara nakal saat terungkap.
Sebagai salah satu contoh, badai yang kuat menghantam Laut Utara pada 24 November 2023. Sebuah kamera di platform Ekofisk menangkap gelombang jahat 55 kaki (17 meter) yang besar. Saya menerapkan teori determinisme kuasi dan Anda memiliki model Untuk menyelidiki asal usul gelombang ekstrem ini. Analisis saya mengungkapkan bahwa acara nakal mengikuti teori-teori ini-determinisme semu dan gangguan konstruktif-dan berasal dari beberapa gelombang yang lebih kecil berulang kali menumpuk bersama.
Menyadari bentuk gelombang nakal dapat membantu para insinyur dan desainer membangun kapal yang lebih aman dan platform lepas pantai – dan lebih baik memprediksi risiko.
Artikel yang diedit ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Baca Artikel asli.
