Разбойная волна - Rogue wave

Эта статья о волнах-убийцах, которые, как известно, наносят серьезный ущерб судам в открытой воде, но которые, как представляется, имеют повсеместный характер и не ограничиваются океанами. Для цунами и приливная волна явления (как с отверстия и гонки ), см. соответствующие статьи. Для использования в других целях см. Разбойная волна (значения).
В Волна Драупнера одиночная гигантская волна, измеренная в первый день нового 1995 года, наконец подтвердила существование необычных волн, которые ранее считались почти мифическими.[1]
Фотография 1943 года большой волны, разбивающейся о островок Роколл, в северной части Атлантического океана. Пик Роколла составляет около 17 м (56 футов) над уровнем моря, а высота брызг оценивается примерно в 52 м (170 футов).

Разбойные волны (также известен как причудливые волны, чудовищные волны, эпизодические волны, убийственные волны, экстремальные волны, кроссовки, и аномальные волны) необычно большие, неожиданные и внезапно появляющиеся поверхностные волны это может быть чрезвычайно опасно даже для больших корабли такие как океанские лайнеры.[2]

Волны-бродяги представляют значительную опасность по нескольким причинам: они редки, непредсказуемы, могут появиться внезапно или без предупреждения и могут столкнуться с огромной силой. Волна длиной 12 м (39 футов) в обычной «линейной» волновой модели имела бы разрывное давление 6 метрических тонн на квадратный метр [т / м2] (59 кПа; 8.5 psi ). Хотя современные корабли спроектированы так, чтобы выдерживать волну набегания 15 т / м.2 (150 кПа; 21 фунт / кв. Дюйм), волна-убийца может затмить обе эти фигуры с разрывным давлением 100 т / м2 (0,98 МПа; 140 фунтов на кв. Дюйм).[3]

В океанография, волны-убийцы более точно определяются как волны, рост более чем вдвое больше значительная высота волны (ЧАСs или SWH), который сам определяется как среднее значение наибольшей трети волн в волновой записи. Следовательно, волны-убийцы не обязательно являются самыми большими волнами на воде; они, скорее, необычно большие волны для данного состояние моря. Волны-бродяги, кажется, не имеют единственной явной причины, но возникают там, где физические факторы, такие как сильный ветер и сильные течения, заставляют волны слиться в одну исключительно большую волну.[2]

Беспорядочные волны могут возникать не только в воде, но и в других средах. По всей видимости, они повсеместны в природе, а также обнаружены в жидких гелий, в квантовой механике,[4] в нелинейной оптике и в СВЧ резонаторах, в конденсации Бозе – Эйнштейна,[5] в тепле и диффузии[6] и в финансах.[7] Недавние исследования были сосредоточены на оптические волны-убийцы которые облегчают изучение явления в лаборатория. В статье 2015 года изучалось поведение волны вокруг волны-убийцы, в том числе оптической, и Волна Драупнера и пришел к выводу, что «мошеннические события не обязательно возникают без предупреждения, но часто им предшествует короткая фаза относительного порядка».[8] Исследование 2012 года подтвердило существование океанических бродяги, инверсия волн-убийц, где глубина отверстия может более чем в два раза превышать высоту значительной волны.

Задний план

Волны-бродяги - это явление открытой воды, в котором ветры, токи, нелинейный такие явления как солитоны, и другие обстоятельства вызывают кратковременное формирование волны, которая намного больше, чем "средняя" большая возникающая волна ( значительная высота волны или "SWH") того времени и места. Основная физика, которая делает возможными такие явления, как волны-убийцы, заключается в том, что разные волны могут распространяться с разной скоростью, и поэтому они могут «накапливаться» при определенных обстоятельствах, известных как «конструктивное вмешательство ". (В глубоком океане скорость гравитационная волна пропорционален квадратному корню из его длины волны, т.е., расстояние от пика до пика между соседними волнами.) Однако другие ситуации также могут вызвать волны-убийцы, особенно ситуации, когда нелинейные эффекты или эффекты нестабильности могут заставить энергию перемещаться между волнами и концентрироваться в одной или очень нескольких очень больших волнах, прежде чем вернуться к «нормальным» условиям.

Когда-то считавшиеся мифическими и не имеющими веских доказательств их существования, теперь доказано, что волны-убийцы существуют и являются естественным океанским явлением. Сообщения очевидцев от моряков и повреждения, нанесенные судам, уже давно говорят о том, что они имеют место. Первым научным доказательством их существования стала запись волны-убийцы платформой Горм в центральной Северное море в 1984 году. Заметная волна была обнаружена с высотой волны 11 метров (36 футов) в относительно низком море.[9] Однако внимание научного сообщества привлекло цифровое измерение волны-убийцы на Платформа Драупнера в Северном море 1 января 1995 г .; называется "Волна Драупнера, "на нем была зафиксирована максимальная высота волны 25,6 метра (84 фута) и пиковая высота 18,5 метра (61 фут). Во время этого события платформе были нанесены незначительные повреждения, которые были нанесены намного выше уровня моря, что подтверждает достоверность сделанных показаний. направленным вниз лазерным датчиком.[1]

Их существование с тех пор подтверждено видео и фотографиями, спутниковые снимки, радар поверхности океана,[10] стереоволновые системы визуализации,[11] датчики давления на морском дне и океанографические исследовательские суда.[12] В феврале 2000 г. британское океанографическое исследовательское судно RRS Открытие, плавание в Роколл Желоб к западу от Шотландии встретил самые большие волны, когда-либо зарегистрированные научными приборами в открытом океане, с SWH 18,5 метра (61 фут) и отдельными волнами до 29,1 метра (95 футов).[13] «В 2004 году ученые, используя трехнедельные радиолокационные изображения со спутников Европейского космического агентства, обнаружили десять волн-убийц, каждая 25 метров (82 фута) или выше».[14]

Волна-убийца - это естественное океанское явление, которое не вызвано движением суши, длится недолго, возникает в ограниченном месте и чаще всего происходит далеко в море.[2] Волны-убийцы считаются редкими, но потенциально очень опасными, поскольку они могут включать спонтанное образование массивных волн, выходящих далеко за рамки обычных ожиданий. конструкторы кораблей, и может превзойти обычные возможности океанских судов, которые не предназначены для таких встреч. Следовательно, волны разбойников отличаются от цунами.[2] Цунами вызываются массовым перемещением воды, часто в результате внезапное движение из дно океана, после чего они с большой скоростью распространяются по большой площади. Они почти незаметны на большой глубине и становятся опасными только по мере приближения к береговой линии, когда дно океана становится мельче;[15] следовательно, цунами не представляют угрозы для судоходства в море. (Единственные корабли, потерянные в 2004 азиатское цунами были в порту.) Они также отличаются от мегацунами, которые представляют собой одиночные массивные волны, вызванные внезапным ударом, например удар метеора или оползни в замкнутых или ограниченных водоемах. Они также отличаются от волн, описываемых как "столетние волны ", который является чисто статистический предсказание самой высокой волны, которая может произойти за столетний период в конкретном водоеме.

В настоящее время доказано, что волны-бродяги являются причиной внезапной гибели некоторых океанских судов. Хорошо задокументированные примеры включают грузовое судно РС München, потеряна в 1978 году.[16] Волна-убийца была причастна к потере других судов, включая Ocean Ranger, который был полупогружной мобильный морская буровая установка затонувший в канадских водах 15 февраля 1982 года.[17] В 2007 году Национальное управление океанических и атмосферных исследований США составило каталог из более чем 50 исторических инцидентов, вероятно, связанных с волнами-убийцами.[18]

История знаний о волнах-убийцах

Торговое судно работает в сильном море, когда впереди нависает огромная волна, ок. 1940. Огромные волны обычны в Бискайский залив.

Мифический статус

В 1826 году французский ученый и морской офицер капитан Жюль Дюмон д'Юрвиль сообщил о волнах высотой до 108 футов (33 м) в Индийском океане с тремя коллегами в качестве свидетелей, однако коллега-ученый публично высмеял его. Франсуа Араго. В то время считалось, что волна не может превышать 30 футов (9 м).[19][20] Автор Сьюзен Кейси писала, что это недоверие в основном возникло из-за того, что очень мало людей видели волну-изгоя, и до появления стальных кораблей с двойным корпусом в 20-м веке «люди, столкнувшиеся с волнами-изгоями длиной 100 футов, обычно не были вернуться, чтобы рассказать об этом людям ".[21]

Состояние знаний до волны Драупнера 1995 г.

Необычные волны уже много лет изучаются научно (например, Джон Скотт Рассел с Волна перевода, исследование 1834 г. солитон волна), но они не были концептуально связаны с рассказами моряков о встречах с гигантскими океанскими волнами, поскольку последние считались научно неправдоподобными.

С 19 века океанографы, метеорологи, инженеры и конструкторы кораблей использовали статистические данные. модель известный как Функция Гаусса (или Гауссово море или стандартная линейная модель) для прогнозирования высоты волны, исходя из предположения, что высоты волн в любом данном море плотно сгруппированы вокруг центрального значения, равного среднему значению наибольшей трети, известному как значительная высота волны.[22] Модель предполагает, что в штормовом море со значительной высотой волны 12 метров (39 футов) никогда не будет волны выше 15 метров (49 футов). Это предполагает, что одна из 30 метров (98 футов) действительно может произойти, но только раз в десять тысяч лет (при высоте волны 12 метров (39 футов)). Это основное предположение было хорошо принято (и признано приблизительным). Использование гауссовой формы для моделирования волн было единственной основой практически каждого текста по этой теме в течение последних 100 лет.[22][23][когда? ]

Первая известная научная статья о «Волнах-причудах» была написана профессором Лоуренсом Дрейпером в 1964 году. В этой статье, которая была описана как «основополагающая статья», он задокументировал усилия Национального института океанографии в начале 1960-х годов по регистрации высота волны, и самая высокая волна, зарегистрированная в то время, составляла около 20 м (67 футов). Дрейпер также описал странные волновые дыры.[24][25][26]

Однако даже в середине 1990-х годов самые популярные тексты по океанографии, такие как текст Пири, не содержали никаких упоминаний о волнах-изгоях или волнах-опасностях.[27] Даже после волны Драупнера 1995 года популярный текст о Океанография Гросс (1996) лишь упомянул о волнах-убийцах и просто заявил, что «при чрезвычайных обстоятельствах могут образовываться необычно большие волны, называемые волнами-убийцами», без каких-либо дополнительных подробностей.[28]

Волна Драупнера

Интересно, что современные исследования не только не высмеивают рассказы старых моряков об огромных волнах, но и подтверждают, что такие монстры могут возникать, и что высота волн может значительно превышать максимальные значения, принятые в ответственных кругах.

Профессор Лоуренс Дрейпер (1971)[26]

В 1995 году убедительные научные доказательства существования волн-убийц пришли с записью того, что стало известно как Волна Драупнера. В Драупнер Э одна структура в опорном комплекса газопровода управляется Статойл около 160 километров (100 миль)58 ° 11′19.30 ″ с.ш. 2 ° 28′0,00 ″ в.д. / 58.1886944 ° с.ш. 2.4666667 ° в. / 58.1886944; 2.4666667 от берега и к западу к юго-западу от южной оконечности Норвегии.[29][30][31] Платформа Draupner E - первая крупная нефтяная платформа курточного типа, прикрепленная к морскому дну ковшовым фундаментом вместо свай и системой якорного отсоса.[31] В качестве меры предосторожности оператор (Statoil) оснастил платформу обширным набором приборов. Приборы непрерывно контролируют движения платформы, в частности любое движение фундамента во время штормов. Ультрасовременные приборы, установленные на платформе, позволяют непрерывно измерять шесть ключевых параметров:[31]

  • высота волны
  • наклон волны
  • волна удерживать
  • давление на фундамент ковша
  • напряжение в стойках платформы
  • ускорение на палубе и фундаменте

Буровая установка была построена так, чтобы выдерживать расчетную волну 1 из 10000 лет с прогнозируемой высотой 20 м (64 фута), а также была оснащена современным лазерным регистратором волн на нижней стороне платформы. В 3 часа дня. 1 января 1995 г. он зарегистрировал волну-убийцу длиной 26 м (85 футов). т.е.На 6 м (21 фут) выше, чем прогнозируемая 10 000-летняя волна, которая ударила по буровой установке со скоростью 72 км / ч (45 миль в час). Это было первое подтвержденное измерение необычной волны, которая более чем в два раза выше и круче, чем ее соседи, с характеристиками, выходящими за рамки любой известной волновой модели. Волна регистрировалась всеми датчиками, установленными на платформе.[31] и это вызвало огромный интерес в научном сообществе.[29][31]

Современные знания с 1995 г.

После появления волны Драупнера исследования в этой области получили широкое распространение.

Первое научное исследование, всесторонне доказывающее существование волн-уродов, которые явно выходят за пределы диапазона гауссовых волн, было опубликовано в 1997 году.[32] Некоторые исследования подтверждают, что наблюдаемое распределение высоты волн в целом хорошо соответствует Распределение Рэлея, но на мелководье во время событий с высокой энергией чрезвычайно высокие волны встречаются реже, чем предсказывает эта конкретная модель.[14] Примерно с 1997 года большинство ведущих авторов признали существование волн-убийц с оговоркой, что волновые модели не могут воспроизводить волны-убийцы.[19]

Исследователи Statoil представили в 2000 году доклад, в котором собраны доказательства того, что необычные волны не были редкостью для типичной или слегка негауссовой популяции морской поверхности (классический экстремальные волны), а скорее они были типичными реализациями редкой и сильно негауссовой популяции волн на морской поверхности (урод экстремальные волны).[33] На первом семинаре Rogue Waves 2000, прошедшем в Бресте в ноябре 2000 года, присутствовал семинар ведущих исследователей мира.[34]

В 2000 году британское океанографическое судно RRS Открытие зарегистрировал 29-метровую волну у побережья Шотландии недалеко от Роколл. Это было научно-исследовательское судно, оснащенное высококачественными приборами. Последующий анализ показал, что в условиях сильной штормовой силы со средней скоростью ветра 21 метр в секунду (41 кН) судовой регистратор волн измерял отдельные волны до 29,1 метра (95,5 футов) от гребня до впадины и максимальную значительную высоту волны. 18,5 метров (60,7 футов). Это были одни из самых больших волн, зарегистрированных научными приборами того времени. Авторы отметили, что современные модели прогнозирования волнения известный значительно недооценивать экстремальные состояния моря для волн с существенный высота (Hs) выше 12 метров (39,4 футов). Анализ этого события занял несколько лет, и было отмечено, что «ни один из самых современных прогнозов погоды и волновых моделей - информации, на которую полагаются все суда, нефтяные вышки, рыболовные и пассажирские суда - не предсказал. эти чудовища ". Проще говоря, научной модели (а также метода проектирования кораблей) для описания встреченных волн не существовало. Это открытие было широко освещено в прессе, в которой сообщалось, что «согласно всем теоретическим моделям того времени при данном конкретном наборе погодных условий не должно было существовать волн такого размера».[2][13][29][35][36]

В 2004 г. ЕКА Проект MaxWave выявил более десяти отдельных гигантских волн высотой более 25 метров (82 фута) в течение короткого трехнедельного периода исследований в ограниченной области Южной Атлантики. Спутники ERS ЕКА помогли установить широкое распространение этих "волн-изгоев".[37][38] К 2007 году с помощью спутниковых радиолокационных исследований было дополнительно доказано, что волны с высотой от гребня до впадины от 20 метров (66 футов) до 30 метров (98 футов) возникают гораздо чаще, чем считалось ранее.[39] Теперь известно, что волны-убийцы возникают во всех океанах мира много раз каждый день.

Таким образом, признание существования волн-убийц (несмотря на то, что их нельзя правдоподобно объяснить с помощью простых статистических моделей) является очень современной научной парадигмой.[40] Сейчас хорошо известно, что волны-убийцы - обычное явление. Профессора Ахмедиева Австралийский национальный университет, один из ведущих мировых исследователей в этой области, заявил, что в мировой океан в любой момент существует около 10 волн-убийц.[41] Некоторые исследователи предполагают, что примерно три из каждых 10000 волн в океанах достигают статуса изгоев, но в некоторых местах, например, в прибрежных бухтах и ​​устьях рек, эти экстремальные волны могут составлять три из каждых 1000 волн, потому что энергия волн может быть сфокусирована.[42]

Волны разбойников также могут возникать в озера. Явление, известное как «Три сестры», происходит в Озеро Верхнее когда образуется серия из трех больших волн. Вторая волна ударяет по палубе корабля до того, как рассеется первая волна. Третья набегающая волна добавляет к двум накопленным обратным потокам и внезапно переполняет палубу корабля тоннами воды. Это явление является одной из различных теорий относительно причины опускания ССЭдмунд Фицджеральд на озере Верхнем в ноябре 1975 г.[43]

Что касается экстремальных явлений, волн-убийц и теории солитонов
Они считаются важнейшими открытиями математической и экспериментальной физики двадцатого и двадцать первого веков.

Группа оптических наук, Австралийский национальный университет[44]

Серьезные исследования феномена волн-убийц начались только после волны Драупнера 1995 г. и активизировались примерно с 2005 г. Одной из замечательных особенностей волн-убийц является то, что они всегда появляются из ниоткуда и быстро исчезают без следа. Недавние исследования показали, что могут также существовать «супер-волны-изгоев», которые в пять раз превышают среднее состояние моря. Волны-изгоя теперь стали почти универсальным термином, данным учеными для описания изолированных волн большой амплитуды, которые возникают чаще, чем ожидалось для нормальных, распределенных по Гауссу, статистических событий. Волны-бродяги, по-видимому, вездесущи в природе и не ограничиваются океанами. Они появляются в других контекстах и ​​недавно были описаны в жидком гелии, в нелинейной оптике и в микроволновых резонаторах. В настоящее время морскими исследователями общепризнано, что эти волны принадлежат к определенному типу морских волн, не учитываемых традиционными моделями морских ветровых волн.[45][46][47][48]

В 2012 году исследователи из Австралийский национальный университет доказал существование дыры с волнами-убийцами, инвертированный профиль волны-убийцы. Их исследования создали дыры с волнами-убийцами на поверхности воды в резервуаре с водными волнами.[49] В морском фольклор, истории о дырах-изгоях так же распространены, как и истории о волнах-изгоях. Они вытекают из теоретического анализа, но никогда не были подтверждены экспериментально.

В 2019 году исследователям удалось создать волну со сходными характеристиками с волной Драупнера (крутизна и обрыв) и пропорционально большей высотой, используя несколько волновых цепей, встречающихся под углом 120 градусов. Предыдущие исследования убедительно показали, что волна возникла в результате взаимодействия волн с разных направлений («пересечения морей»). Их исследование также показало, что поведение при разрушении волн не всегда соответствовало ожиданиям. Если волны встречались под углом менее 60 градусов, то вершина волны «ломалась» в стороны и вниз («погружающийся разбойник»). Но примерно с 60 градусов и выше волна начала ломаться вертикально вверх, создавая пик, который не уменьшал высоту волны, как обычно, а вместо этого вырос это («вертикальная струя»). Они также показали, что таким образом можно воспроизвести крутизну волн-убийц. Наконец, они заметили, что оптические инструменты, такие как лазер, используемый для волны Драупнера, могут быть несколько сбиты с толку из-за брызг на вершине волны, если они разорвутся, и это может привести к неопределенности около 1–1,5 метра в высоте волны. . Они пришли к выводу «что начало и тип обрушения волн играют значительную роль и существенно различаются для пересекающихся и непересекающихся волн. Важно отметить, что разрушение становится менее ограничивающим по амплитуде гребня для достаточно больших углов пересечения и включает образование почти вертикальных струй».[50][51]

Изображения из моделирования волны Драупнера 2019 года, показывающие, как формируется крутизна волны и как разбивается гребень волны-убийцы, когда волны пересекаются под разными углами. (Щелкните изображение, чтобы увидеть его в полном разрешении)
  • В первом ряду (0 градусов) гребень ломается по горизонтали и погружается, ограничивая размер волны.
  • В среднем ряду (60 градусов) характерен некоторый подъем вверх.
  • В третьем ряду (120 градусов), описанном как наиболее точное моделирование волны Драупнера, волна разбивается вверх, как вертикальная струя, а высота гребня волны не ограничивается обрушением.

Исследовательские усилия

В настоящее время ведется ряд исследовательских программ, посвященных волнам-убийцам, включая:

  • В ходе проекта MaxWave исследователи из Исследовательского центра GKSS, используя данные, собранные ЕКА спутники, идентифицировал большое количество радиолокационных сигнатур, которые были изображены как свидетельства волн-убийц. В настоящее время ведутся дальнейшие исследования для разработки более совершенных методов преобразования радиолокационных эхосигналов в высоту поверхности моря, но в настоящее время этот метод не доказан.[37][52]
  • В Австралийский национальный университет, работая в сотрудничестве с Гамбургский технологический университет и Туринский университет, проводят эксперименты по нелинейной динамике, пытаясь объяснить так называемые волны-убийцы. Видео «Лего Пират» широко использовалось и цитировалось для описания того, что они называют «супер волнами-изгоями», которые, как показывают их исследования, могут быть до пяти раз больше, чем другие волны вокруг них.[53][54][55]
  • Европейское космическое агентство продолжает исследования волн-убийц с помощью радиолокационных спутников.[56]
  • Лаборатория военно-морских исследований США, научное подразделение ВМФ и Корпуса морской пехоты опубликовало результаты своей работы по моделированию в 2015 году.[56][57][58]
  • Массачусетский Институт Технологий. Исследования в этой области продолжаются. Два исследователя из Массачусетского технологического института, частично поддерживаемые Консорциумом военно-морского инженерного образования (NEEC), рассмотрели проблему краткосрочного прогнозирования редких, экстремальных волн на воде и разработали и опубликовали свое исследование по эффективному инструменту прогнозирования волн около 25 волн. периоды. Этот инструмент может дать судам и их командам двух-трехминутное предупреждение о потенциально катастрофическом ударе, позволяя экипажу некоторое время прекратить важные операции на судне (или морской платформе). В качестве яркого примера авторы приводят посадку на авианосец.[58][59][60]
  • Колорадский университет и Стелленбосский университет.[56][61]
  • Киотский университет.[62]
  • Технологический университет Суинберна в Австралии недавно опубликовали работу о вероятностях волн-убийц.[63]
  • Оксфордский университет. В 2014 году Департамент технических наук опубликовал всесторонний обзор науки о волнах-убийцах.[64][65] В 2019 году команда из университетов Оксфорда и Эдинбурга воссоздала волну Драупнера в лаборатории.[66]
  • Университет Западной Австралии.[64]
  • Таллиннский технический университет в Эстонии.[67]
  • Проект Extreme Seas финансируется ЕС.[67][68]
  • Университет Умео. Группа исследователей из Университета Умео в Швеции в августе 2006 г. показала, что нормальный стохастический Ветровые волны могут внезапно вызвать огромные волны. Нелинейная эволюция неустойчивостей исследовалась посредством прямого моделирования нестационарной системы нелинейных уравнений.[69]
  • Лаборатория экологических исследований Великих озер. В 2002 году GLERL провела исследование, которое развеяло давние утверждения о том, что волны-убийцы встречаются редко.[12]
  • Университет Осло. Проводил исследования по следующим вопросам: состояние моря и вероятность волн-убийц во время Престижная авария; Нелинейные ветровые волны, их модификация приливными течениями и применение в прибрежных водах Норвегии; Общий анализ реалистичных океанских волн (GROW); Моделирование течений и волн для морских сооружений и экстремальных волновых явлений; Быстрые расчеты крутых поверхностных волн в трех измерениях и сравнение с экспериментами; и Очень большие внутренние волны в океане.[70]
  • Национальный центр океанографии в Соединенном Королевстве.[71]
  • Институт океанографии Скриппса В Соединенных Штатах.[72]
  • Ритмаре проект в Италии.[73]

Причины

Экспериментальная демонстрация генерации волн-убийц с помощью нелинейный процессы (в малом масштабе) в волновой танк.
Решение линейной части нелинейного Уравнение Шредингера описывающий эволюцию сложной волновой оболочки на большой глубине.

Поскольку феномен волн-убийц все еще является предметом активных исследований, преждевременно говорить четко, каковы наиболее распространенные причины и могут ли они варьироваться от места к месту. Области наивысшего предсказуемого риска оказываются там, где сильная текущий бежит против основного направления движения волн; область рядом Мыс Агульяс у южной оконечности Африки - одна из таких областей; теплый Agulhas Current идет на юго-запад, а преобладающие ветры западные ветры. Однако, поскольку этот тезис не объясняет существование всех обнаруженных волн, вероятно, существует несколько различных механизмов с локализованными вариациями. Предлагаемые механизмы для волн-уродов включают следующее:

Дифракционный фокусировка
Согласно этой гипотезе, форма берега или форма морского дна направляет несколько небольших волн, чтобы встретиться в фазе. Их высота гребня вместе создает причудливую волну.[74]
Фокусировка токами
Волны одного тока переходят во встречный ток. Это приводит к сокращению длины волны, вызывая обмеление (т. Е. Увеличение высоты волны) и встречные волны, сжимающиеся вместе в волну-убийцу.[74] Это происходит у побережья Южной Африки, где Agulhas Current противостоит западные ветры.[65]
Нелинейный эффекты (модуляционная неустойчивость )
Кажется возможным, что волна-убийца возникает в результате естественных нелинейных процессов на случайном фоне более мелких волн.[16] В таком случае предполагается, что может образоваться необычный, нестабильный тип волны, который «высасывает» энергию из других волн, вырастая до почти вертикального монстра, прежде чем стать слишком нестабильным и вскоре после этого схлопнется. Одна простая модель для этого - волновое уравнение, известное как нелинейное уравнение Шредингера (NLS), при котором нормальная и точно поддающаяся учету (по стандартной линейной модели) волна начинает «впитывать» энергию волн непосредственно вперед и назад, уменьшая их до незначительной ряби по сравнению с другими волнами. NLS можно использовать в глубоководных условиях. На мелководье волны описываются Уравнение Кортевега – де Фриза или Уравнение Буссинеска. Эти уравнения также имеют нелинейный вклад и показывают решения в виде уединенных волн. Мелкомасштабная волна-убийца, соответствующая нелинейному уравнению Шредингера (решение Peregrine), была создана в лабораторном резервуаре для воды в 2011 году.[75] В частности, изучение солитоны, и особенно Солитоны сапсана, поддержали идею о том, что в водоемах могут возникать нелинейные эффекты.[65][76][77][78]
Нормальная часть волнового спектра
Волны-бродяги - это вовсе не уроды, а часть обычного процесса генерации волн, хотя и редкая крайность.[74]
Конструктивная интерференция элементарных волн
Беспорядочные волны могут быть результатом конструктивной интерференции (дисперсионной и направленной фокусировки) элементарных трехмерных волн, усиленных нелинейными эффектами.[11][79]
Ветровая волна взаимодействия
Хотя маловероятно, что ветер сам по себе может генерировать волну-убийцу, его эффект в сочетании с другими механизмами может дать более полное объяснение феномена волн-убийц. Когда ветер дует над океаном, энергия передается на поверхность моря.Когда сильный ветер от шторма дует в направлении, противоположном океанскому течению, силы могут быть достаточно сильными, чтобы случайным образом генерировать волны-убийцы. Теории механизмов нестабильности для генерации и роста ветровых волн - хотя и не о причинах возникновения волн-убийц - представлены Филлипсом.[80] и Майлз.[65][81]
Тепловое расширение
Когда устойчивая группа волн в столбе теплой воды движется в столб холодной воды, размер волн должен измениться, потому что в системе должна сохраняться энергия. Таким образом, каждая волна в группе волн становится меньше, потому что холодная вода удерживает больше энергии волны в зависимости от плотности. Волны теперь разнесены дальше друг от друга, и из-за гравитации они распространятся на большее количество волн, чтобы заполнить пространство и стать стабильной волновой группой. Если устойчивая группа волн существует в холодной воде и движется в толщу теплой воды, волны будут становиться больше, а длина волны будет короче. Волны будут искать равновесие, пытаясь сместить амплитуду волн под действием силы тяжести. Однако, начиная со стабильной волновой группы, волновая энергия может сместиться к центру группы. Если и передняя, ​​и задняя часть волновой группы смещают энергию к центру, она может стать волной-убийцей. Это может произойти, только если волновая группа очень большая.[нужна цитата ]

Пространственно-временная фокусировка, наблюдаемая в уравнении NLS, также может происходить, когда нелинейность устранена. В этом случае фокусировка происходит в первую очередь из-за прихода в фазу разных волн, а не из-за каких-либо процессов передачи энергии. Дальнейший анализ волн-убийц с использованием полностью нелинейной модели Р. Х. Гиббса (2005) ставит этот режим под сомнение, поскольку показано, что типичная группа волн фокусируется таким образом, чтобы создать значительную стену из воды за счет уменьшения рост.

Волна-убийца и глубокая впадина, обычно наблюдаемая до и после нее, могут длиться всего несколько минут, прежде чем либо сломаться, либо снова уменьшиться в размерах. Помимо одной волны-убийцы, волна-убийца может быть частью волнового пакета, состоящего из нескольких волн-убийц. Такой мошенник группы волн наблюдались в природе.[82]

Есть три категории волн-уродов:

  • "Стены воды" перемещаются по океану на расстояние до 10 км (6 миль).[нужна цитата ]
  • «Три сестры», группы из трех волн[83]
  • Одиночные, гигантские штормовые волны, в четыре раза превышающие высоту штормовых волн и схлопывающиеся через несколько секунд.[84]

Научные приложения

Возможность искусственного стимулирования феноменов волн-убийц привлекла финансирование исследований от DARPA, агентство Министерство обороны США. Бахрам Джалали и другие исследователи в UCLA изучил микроструктурированный оптические волокна у порога солитон суперконтинуум генерации и наблюдаемых явлений волн-убийц. После моделирования эффекта исследователи объявили, что они успешно охарактеризовали надлежащие начальные условия для генерации волн-убийц в любой среде.[85] Дополнительные работы, выполненные в оптике, указали на роль нелинейной структуры, называемой Солитон сапсана это может объяснить те волны, которые появляются и исчезают, не оставляя следов.[86][87]

Сообщенные встречи

Основная статья: Список волн-убийц

Многие из этих столкновений только сообщаются в средствах массовой информации и не являются примерами волн-убийц в открытом океане. Часто в популярной культуре угрожающая огромная волна вольно обозначается как волна-убийца, хотя не было (и чаще всего не может быть) установлено, что зарегистрированное событие является волной-убийцей в научном смысле - т.е. совершенно иной природы по характеристикам, чем окружающие волны в этом состояние моря и с очень малой вероятностью возникновения (согласно Гауссовский процесс описание как действительное для теория линейных волн ).

В этом разделе представлен ограниченный выбор заметных инцидентов.

19 век

  • Маяк острова Игл (1861 г.) - вода разбила стекло восточной башни сооружения и затопила его, создав волну, которая преодолела 40-метровый (130 футов) обрыв и захлестнула 26-метровую башню.[88]
  • Маяк на островах Фланнан (1900) - три смотрителя маяка исчезли после шторма, в результате которого поврежденное волной оборудование было найдено на высоте 34 метра (112 футов) над уровнем моря.[89][90]

20 век

  • СС Кронпринц Вильгельм 18 сентября 1901 г. - Самый современный немецкий океанский лайнер своего времени (победитель Синяя лента ) был поврежден огромной волной во время первого рейса из Шербура в Нью-Йорк. Волна ударила по кораблю в лоб.[91]
  • RMS Lusitania (1910) - Ночью 10 января 1910 года 23-метровая волна ударила по носу корабля, повредив палубу полубака и разбив окна мостика.[92]
  • Путешествие Джеймса Кэрда (1916) – Сэр Эрнест Шеклтон столкнулся с волной, которую он назвал «гигантской», когда пилотировал спасательную шлюпку с острова Элефант на остров Южная Георгия.[93]
  • RMS Гомерический (1924) - Удар 24-метровой (80 футов) волной во время плавания через ураган у восточного побережья США, ранив семь человек, разбив множество окон и иллюминаторов, унеся одну из спасательных шлюпок и сломав стулья и т. прочая фурнитура от их креплений.[94]
  • Военный корабль США "Рамапо" (АО-12) (1933) - Треугольник на высоте 34 метра (112 футов).[95]
  • RMSКоролева мэри (1942) - Расширен 28-метровой волной и кратко обозначен примерно на 52 градуса перед медленным восстановлением.[19]
  • СС Микеланджело (1966) - В надстройке разорвана дыра, разбито тяжелое стекло на высоте 24 метров (80 футов) над ватерлинией, три человека погибли.[95]
  • ССЭдмунд Фицджеральд (1975) - Заблудился Озеро Верхнее. В отчете береговой охраны обвиняется попадание воды в люки, которые постепенно заполняют трюм, или, как альтернатива, ошибки в навигации или картировании, вызывающие повреждение от попадания на косяки. Однако другой корабль неподалеку, ССАртур М. Андерсон, в то же время был поражен двумя волнами-убийцами и, возможно, третьей, и это, похоже, совпало с затоплением около десяти минут спустя.[43]
  • РСMünchen (1978) - Затерялся в море, оставив только разрозненные обломки и признаки внезапного повреждения, включая экстремальные силы на высоте 20 метров (66 футов) над уровнем воды. Хотя, вероятно, было задействовано более одной волны, это остается наиболее вероятным опусканием из-за необычной волны.[16]
  • Эссо Лангедок (1980) - Волна от 25 до 30 метров (от 80 до 100 футов) накрыла палубу с кормы французов. супертанкер около Дурбан, Южная Африка, и был сфотографирован первым помощником, Филиппом Лижуром.[96][97]
  • Маяк Фастнет - Поражена 48-метровой волной в 1985 году. [98]
  • Волна Драупнера (Северное море, 1995) - Первая волна-убийца, подтвержденная научными данными, имела максимальную высоту 25,6 метра (84 фута).[99]
  • RMSКоролева Елизавета 2 (1995) - Столкнулся с 29-метровой волной в Северной Атлантике во время Ураган Луис. Мастер сказал, что он «вышел из тьмы» и «выглядел как Белые скалы Дувра."[3] Газеты того времени описывали круизный лайнер как попытку "серфить "почти вертикальная волна, чтобы не утонуть.

21-го века

Количественная оценка воздействия волн-убийц на суда

Утрата РСMünchen в 1978 году предоставил некоторые из первых физических доказательств существования волн-убийц. München был современным грузовым судном с несколькими водонепроницаемыми отсеками и опытным экипажем. Она потерялась со всей командой, и обломки так и не нашли. Единственным найденным доказательством была спасательная шлюпка по правому борту, которую некоторое время спустя удалось извлечь из плавучих обломков. Спасательные шлюпки свисали с носовой и кормовой части на 20 метров (66 футов) над ватерлинией. Штифты были согнуты назад от носа к корме, что указывало на то, что висящую ниже спасательную шлюпку ударила волна, которая прошла от носа к корме корабля и оторвала шлюпку от корабля. Для создания такой силы волна должна быть значительно выше 20 метров (66 футов). Во время расследования существование волн-убийц считалось настолько статистически маловероятным, что почти невозможно. Следовательно, расследование Морского суда пришло к выводу, что суровая погода каким-то образом вызвала «необычное событие», которое привело к затоплению судна. München.[16][107]

В 1980 г. MV Дербишир погибла во время тайфуна Орхидея к югу от Японии вместе со всей своей командой. В Дербишир был построен в 1976 году комбинированным судном для перевозки нефти и руды. При валовой регистровой тонне 91 655 он был и остается крупнейшим британским судном, когда-либо потерянным в море. Обломок был обнаружен в июне 1994 года. Исследовательская группа использовала дистанционно управляемый автомобиль, чтобы сфотографировать обломки. В 1998 году был опубликован частный отчет, который побудил британское правительство возобновить официальное расследование затопления. Правительственное расследование включало всесторонний опрос Океанографический институт Вудс-Хоул, который сделал 135 774 снимка крушения во время двух съемок. Официальное судебно-медицинское расследование пришло к выводу, что судно затонуло из-за разрушения конструкции, и сняло с экипажа любую ответственность. В частности, в отчете подробно описана последовательность событий, которые привели к разрушению конструкции судна. Третий всесторонний анализ был впоследствии проведен Дугласом Фолкнером, профессором морской архитектуры и океанической инженерии в Университет Глазго. В его отчете 2001 г. Дербишир с развивающейся наукой о причудливых волнах, заключив, что Дербишир почти наверняка был разрушен волной-убийцей.[108][109][110][111][112]

В 2004 году была зафиксирована экстремальная волна, урезавшая Адмиралтейский волнорез, Олдерни на Нормандских островах. Эта волнорез выходит в Атлантический океан. Пиковое давление, зарегистрированное установленным на берегу датчиком, составило 745 килопаскалей [кПа] (108,1 фунт / кв. Дюйм). Это давление намного превосходит любые критерии проектирования современных судов, и эта волна уничтожила бы практически любое торговое судно.[9]

Работа Смита в 2007 году подтвердила предыдущую судебно-медицинскую работу Фолкнера в 1998 году и определила, что Дербишир подвергался гидростатическому давлению «статического напора» воды около 20 метров (66 футов) с результирующим статическим давлением 201 килопаскаль (18,7 кН / кв.м).[nb 1] Это фактически 20 метров зеленой воды (возможно, супер волна-убийца)[nb 2] течет по судну. Палубные грузовые люки на Дербишир были определены как ключевой момент отказа, когда волна-убийца захлестнула корабль. Конструкция люков допускает только статическое давление менее 2 метров (6,6 футов) воды или 17,1 килопаскалей (1,59 кН / кв. Футов),[№ 3] Это означает, что нагрузка от тайфуна на люки более чем в десять раз превышала расчетную. Судебно-структурный анализ обломков корабля Дербишир в настоящее время широко считается неопровержимым.[39]

Кроме того, сейчас известно, что быстро движущиеся волны также оказывают чрезвычайно высокое динамическое давление. Известно, что падающие или разрушающиеся волны могут вызвать кратковременные всплески импульсного давления, называемые пиками Гифла. Они могут достигать давления 200 кПа (19 кН / кв. Фут) (или более) в течение миллисекунд, что является достаточным давлением, чтобы привести к хрупкому разрушению мягкой стали. Признаки отказа этого механизма были также найдены на Дербишир.[108] Смит задокументировал сценарии, при которых может возникнуть гидродинамическое давление до 5650 килопаскалей (525 кН / кв. Футов) или более 500 метрических тонн на 1 квадратный метр (11 кв. Футов).[№ 4][39]

Стандарты дизайна

В ноябре 1997 г. Международная морская организация (IMO) приняла новые правила, касающиеся требований к живучести и конструкции навалочных судов длиной 150 метров (490 футов) и выше. Переборка и двойное дно должны быть достаточно прочными, чтобы судно могло пережить затопление в одном трюме, если погрузка не ограничена.[113]

Сейчас это широко распространено[кем? ] что волны-убийцы представляют значительную опасность по нескольким причинам: они редки, непредсказуемы, могут появиться внезапно или без предупреждения и могут столкнуться с огромной силой. 12-метровая (39 футов) волна в обычной «линейной» модели будет иметь разрывное усилие 6 метрических тонн на квадратный метр [т / м2] (8,5 фунтов на кв. Дюйм). Хотя современные суда спроектированы таким образом, чтобы (как правило) выдерживать разбивающуюся волну 15 т / м2, волна-убийца может затмить обе эти фигуры с разрывной силой, намного превышающей 100 т / м2.[3] Смит представил расчеты с использованием общих структурных правил (CSR) Международной ассоциации классификационных обществ (IACS) для типичного балкера, которые являются согласованными.[№ 5][39]

Питер Челленор, ведущий ученый в этой области из Национальный центр океанографии в Великобритании, в книге Кейси в 2010 году цитируется: «У нас нет этой случайной беспорядочной теории для нелинейных волн. Вовсе». Он добавил: «Люди активно работали над этим, по крайней мере, последние 50 лет. У нас даже нет начала теории».[29][35]

В 2006 году Смит предложил изменить рекомендацию 34 Международной ассоциации классификационных обществ (МАКО), касающуюся стандартных данных о волнах, таким образом, чтобы минимальная расчетная высота волны была увеличена до 65 футов (19,8 м). Он представил анализ того, что было достаточно доказательств, чтобы сделать вывод о том, что волны высотой 66 футов (20,1 м) могут возникать за 25 лет существования океанских судов, и что волны высотой 98 футов (29,9 м) менее вероятны, но не исключены. вопрос. Следовательно, критерий проектирования, основанный на волнах высотой 36 футов (11,0 м), кажется неадекватным, если учесть риск потери экипажа и груза. Смит также предложил включить динамическую силу волновых ударов в структурный анализ.[114]Норвежские морские стандарты теперь учитывают экстремально суровые волновые условия и требуют, чтобы волна в течение 10 000 лет не подвергала опасности целостность судов.[115] Розенталь отмечает, что по состоянию на 2005 год волны-убийцы не учитывались явно в Правилах классификационных обществ для проектирования судов.[115] Например, DNV GL, один из крупнейших в мире международных органов по сертификации и классификационных обществ, обладающий основными знаниями в области технической оценки, консультирования и управления рисками, публикует свои Принципы расчетной нагрузки конструкции, которые по-прежнему в значительной степени основаны на «значительной высоте волны» и на январь 2016 г. любой учет волн-убийц.[116]

Исторически сложилось так, что военно-морские силы США исходили из того, что самая большая волна, с которой можно столкнуться, составляет 21,4 м (70 футов). Смит заметил в 2007 году, что военно-морской флот теперь считает, что могут возникать более крупные волны, и теперь признается возможность экстремальных волн, которые более крутые (то есть не имеют более длинных волн). Военно-морскому флоту не пришлось вносить какие-либо фундаментальные изменения в конструкцию кораблей из-за новых знаний о волнах более 21,4 м (70 футов), потому что они строятся по более высоким стандартам.[39]

Во всем мире существует более 50 классификационных обществ, каждое со своими правилами, хотя большинство новых судов построено в соответствии со стандартами 12 членов Международная ассоциация классификационных обществ, в котором реализованы два набора общих структурных правил; один для нефтяных танкеров и один для балкеров; в 2006 году. Позже они были унифицированы в единый свод правил.[117]

Смотрите также

Сноски

  1. ^ Эквивалентно 20500 кгс / м2 или 20,5 т / м2.
  2. ^ Период, термин супер волна-убийца в то время еще не был изобретен исследователями ANU.
  3. ^ Эквивалентно 1744 кгс / м2 или 1,7 т / м2.
  4. ^ Эквивалентно 576 100 кгс / м2 или 576,1 т / м2.
  5. ^ Смит представил расчеты для гипотетического балкера длиной 275 м и водоизмещением 161 000 метрических тонн, при котором расчетное гидростатическое давление на 8,75 м ниже ватерлинии будет 88 кН / м2 (8,9 т / м2). Для того же носителя расчетное гидродинамическое давление будет 122 кН / м2 (12,44 т / м2).

использованная литература

  1. ^ а б Хейвер, Сверре (2003). Событие Freak wave в куртке Draupner 1 января 1995 г. (PDF) (Отчет). Statoil, Tech. Представитель PTT-KU-MA. Получено 2015-06-03.
  2. ^ а б c d е «Волны-разбойники - Монстры глубин: огромные, чудовищные волны, возможно, не так редки, как раньше думали». Журнал "Экономист". 17 сентября 2009 г.. Получено 2009-10-04.
  3. ^ а б c "Уродливые волны" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-04-14. (1.07 МиБ ), Маяк #185, Skuld, Июнь 2005 г.
  4. ^ Бродячие квантовые гармонические колебания, Джихан Байиндир, Physica A 547, 124462, 1 июня 2020 г.
  5. ^ Динамика неавтономных волн-убийц в конденсате Бозе – Эйнштейна Ли-Чен Чжао, Анналы физики 329, 73-79, 2013
  6. ^ Блуждающие волны тепла и диффузии, Джихан Байиндир, Хаос, солитоны и фракталы 139, 110047, октябрь 2020 г.
  7. ^ Финансовые волны-изгои, Ян Жен-Я, Сообщения по теоретической физике 54, 5, 2010
  8. ^ Предсказуемость мошеннических событий, Саймон Биркхольц, Карстен Бре, Айхан Демиркан и Гюнтер Штайнмайер, Письма с физическими проверками 114, 213901, 28 мая 2015 г.
  9. ^ а б "Rogue Waves: четырнадцатая гавайская зимняя мастерская" Аха Хулико " (PDF). Soest.hawaii.edu. Океанография. 3 сентября 2005. С. 66–70.. Получено 16 апреля, 2016.
  10. ^ "Странные волны из космоса". Новости BBC. 22 июля 2004 г.. Получено 22 мая, 2010.
  11. ^ а б Бенетаццо, Альвизе; Барбариоль, Франческо; Бергамаско, Филиппо; Торселло, Андреа; Карниэль, Сандро; Склаво, Мауро (2015-06-22). "Наблюдение экстремальных морских волн в пространственно-временном ансамбле". Журнал физической океанографии. 45 (9): 2261–2275. Bibcode:2015JPO .... 45.2261B. Дои:10.1175 / JPO-D-15-0017.1. ISSN  0022-3670.
  12. ^ а б "Отчет о задании - Лаборатория экологических исследований Великих озер NOAA - Анн-Арбор, Мичиган, США". Glerl.noaa.gov. Получено 16 апреля, 2016.
  13. ^ а б Холлидей, Наоми П. (март 2006 г.). «Были ли экстремальные волны в желобе Роколл крупнейшими из когда-либо зарегистрированных?». Письма о геофизических исследованиях. 33 (5): L05613. Bibcode:2006GeoRL..33.5613H. Дои:10.1029 / 2005GL025238.
  14. ^ а б Лэрд, Энн Мари (декабрь 2006 г.). «Наблюдаемая статистика экстремальных волн». Докторская диссертация, Монтерей, Калифорнийская военно-морская аспирантура: 2.
  15. ^ «Физика цунами». NOAA.gov. Министерство торговли США. 27 января 2016 г.. Получено 29 января 2016. Их нельзя почувствовать на борту кораблей, и их нельзя увидеть с воздуха в открытом океане.
  16. ^ а б c d "Freak Wave - краткое содержание программы". www.bbc.co.uk/. BBC. 14 ноября 2002 г.. Получено 15 января 2016.
  17. ^ Королевская комиссия по морской катастрофе Ocean Ranger (Канада) (1985 год). Безопасность на шельфе Восточной Канады, резюме исследований и семинаров. Комиссия. ISBN  9780660118277.
  18. ^ Лю, Пол С. (2007). "Хронология встреч с причудливыми волнами" (PDF). Геофизика. 24 (1): 57–70. Получено 8 октября, 2012.
  19. ^ а б c Брюс Паркер (13 марта 2012 г.). Сила моря: цунами, штормовые нагоны, бродячие волны и наши поиски предсказания бедствий. Пресса Св. Мартина. ISBN  978-0-230-11224-7.
  20. ^ Ян Джонс; Джойс Джонс (2008). Океанография в дни парусного спорта (PDF). Хейл и Иремонгер. п. 115. ISBN  978-0-9807445-1-4. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-03-02. Получено 2016-01-15. Дюмон д'Юрвиль в своем повествовании выразил мнение, что волны достигают высоты «по крайней мере от 80 до 100 футов». В эпоху, когда высказывались мнения, что ни одна волна не будет превышать 30 футов, оценки Дюмон д'Юрвиля, казалось, были восприняты с некоторым скептицизмом. Никто не был более откровенен в своем отказе, чем Франсуа Араго, который, призывая к более научному подходу к оценке высоты волны в своих инструкциях по физическим исследованиям плавания «Боните», предположил, что воображение играет роль в оценках столь высоких значений. как «33 метра» (108 футов). Позже, в своем отчете 1841 года о результатах экспедиции на Венус, Араго еще раз упомянул о «поистине потрясающих волнах, которыми радуется живое воображение некоторых мореплавателей, покрывая моря».
  21. ^ ""Волна ": возрастающая опасность чудовищных волн". Salon.com. 26 сентября 2010 г.. Получено 26 марта 2018.
  22. ^ а б Карлос Гуэдес Соареш; Т.А. Сантос (3 октября 2014 г.). Морские технологии и инженерия. CRC Press. ISBN  978-1-315-73159-9.
  23. ^ "Экспериментальная станция инженеров водных путей армии США: Техническая записка по прибрежным инженерным сооружениям CETN I-60" (PDF). Chl.erdc.usace.army.mil. Март 1995. Архивировано с оригинал (PDF) 21 февраля 2013 г.. Получено 16 апреля, 2016.
  24. ^ Дрейпер, Лоуренс (июль 1964). ""Урод "Океанские волны" (PDF). Oceanus. 10 (4): 12–15.
  25. ^ Мишель Оланьон, Марк Превосто (20 октября 2004 г.). Rogue Waves 2004: материалы семинара, организованного Ifremer и проведенного в Бресте, Франция, 20-21-22 октября 2004 г., в рамках Brest Sea Tech Week 2004. С. VIII. ISBN  9782844331502.
  26. ^ а б Дрейпер, Лоуренс (июль 1971 г.). «Суровые волновые условия на море» (PDF). Журнал Института навигации. 24 (3): 274–277. Дои:10,1017 / с0373463300048244.
  27. ^ Роберт Гордон Пири (1996). Океанография: современные чтения по наукам об океане. Издательство Оксфордского университета. ISBN  978-0-19-508768-0.
  28. ^ М. Грант Гросс (1 марта 1996 г.). Океанография. Прентис Холл. ISBN  978-0-13-237454-5.
  29. ^ а б c d «Последнее слово: Ужасы на море». theweek.com. 27 сентября 2010 г.. Получено 15 января 2016.
  30. ^ "Factpages, Норвежское нефтяное управление". Норвежское нефтяное управление. Получено 12 сентября 2016.
  31. ^ а б c d е Бьярне Рёсё, Хьелл Хауге (2011-11-08). «Доказательство: чудовищные волны реальны». ScienceNordic. «Draupner E работал в Северном море всего около полугода, когда огромная волна ударила по платформе, как молот. Когда мы впервые увидели данные, мы были убеждены, что это техническая ошибка», - говорит Пер Спарревик. . Он возглавляет отдел подводных технологий, приборов и мониторинга норвежского NGI ... но данные не ошиблись. Когда NGI просмотрел измерения и рассчитал влияние волны, которая ударила по платформе, вывод был ясен: волна, которая ударила по беспилотной платформе Draupner E 1 января 1995 года, была действительно экстремальной.
  32. ^ Скуруп, Дж; Хансен, Н.-Э. O .; Андреасен, К. К. (1 августа 1997 г.). «Негауссовские экстремальные волны в центральной части Северного моря». Журнал морской механики и арктического машиностроения. 119 (3): 146. Дои:10.1115/1.2829061. Район центральной части Северного моря известен наличием очень высоких волн в определенных волновых цепях. Кратковременное распределение этих волновых цугов включает волны, которые намного круче, чем предсказывается распределением Рэлея. Такие волны часто называют «экстремальными волнами» или «волнами-причудами». Проведен анализ экстремальных статистических свойств этих волн. Анализ основан на более чем 12-летних записях волн на месторождении Горм, эксплуатируемом Mærsk Olie og Gas AS, которое расположено в датском секторе центральной части Северного моря. По записям волн было найдено более 400 кандидатов в волну-урод. Было обнаружено, что отношение между максимальной высотой гребня и значительной высотой волны (20-минутное значение) составляет около 1,8, а отношение между экстремальной высотой гребня и экстремальной высотой волны составляет 0,69. Последнее соотношение явно выходит за пределы диапазона гауссовых волн и выше максимального значения для крутых нелинейных длинно-гребневых волн, что указывает на то, что волны-причуды не имеют постоянной формы и, вероятно, имеют коротко-гребневую природу. Экстремальное статистическое распределение представлено распределением Вейбулла с верхней границей, где верхняя граница - это значение для волны обрушения, ограниченной по глубине. По результатам измерений предложена процедура определения высоты гребня волны-убийцы с заданным периодом повторяемости. Также проводится анализ чувствительности экстремального значения высоты гребня.
  33. ^ Хавер С. и Андерсен О. Дж. (2010). Волны уродов: редкие реализации типичной популяции или типичные реализации редкой популяции? (PDF). Proc. 10-я конф. Int. Общество морской и полярной инженерии (ISOPE). Сиэтл: ИЗОП. С. 123–130. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-05-12. Получено 18 апреля 2016.
  34. ^ Разбойные волны 2000. Ифремер и IRCN организовали семинар на тему «Волны-убийцы» 29–30 ноября 2000 г. во время SeaTechWeek 2000, Le Quartz, Брест, Франция. Брест: iFremer. 2000 г.. Получено 18 апреля 2016.
  35. ^ а б Сьюзан Кейси (2010). Волна: В погоне за разбойниками, уродами и гигантами океана. Doubleday Canada. ISBN  978-0-385-66667-1.
  36. ^ Холлидей, Н.П .; Yelland, M.Y .; Pascal, R .; Swail, V .; Тейлор, П.К .; Griffiths, C.R .; Кент, E.C. (2006). «Были ли экстремальные волны в желобе Роколла самыми большими из когда-либо зарегистрированных?». Письма о геофизических исследованиях. 33 (5): L05613. Bibcode:2006GeoRL..33.5613H. Дои:10.1029 / 2005gl025238. В феврале 2000 года те, кто находился на борту британского океанографического исследовательского судна недалеко от Роколла, к западу от Шотландии, испытали самые большие волны, когда-либо зарегистрированные научными приборами в открытом океане. В условиях сильной штормовой силы при средней скорости ветра 21 мс1 судовой волновод измерял отдельные волны на расстоянии до 29,1 м от гребня до впадины и максимальную значительную высоту волны 18,5 м. Полностью сформировавшееся море возникло в необычных условиях, когда западные ветры довали через Северную Атлантику в течение двух дней, в течение которых фронтальная система распространялась со скоростью, близкой к групповой скорости пиковых волн.Измерения сравниваются с ретроспективным прогнозом волн, который успешно моделирует прибытие группы волн, но недооценивает самые экстремальные волны.
  37. ^ а б «Критический обзор потенциального использования спутниковой даты для поиска волн-убийц» (PDF). Труды Европейского космического агентства SEASAR 2006. Апрель 2006 г.. Получено 23 февраля, 2008.
  38. ^ "Наблюдение за Землей: Корабль тонущие чудовищные волны, обнаруженные спутниками ЕКА". www.ESA.int. ЕКА. 21 июля 2004 г.. Получено 14 января 2016.
  39. ^ а б c d е Смит, Крейг (2007). Экстремальные волны и дизайн кораблей (PDF). 10-й Международный симпозиум по практическому проектированию судов и других плавучих сооружений. Хьюстон: Американское бюро судоходства. п. 8. Получено 13 января 2016. Недавние исследования показали, что экстремальные волны, волны с высотой от гребня до впадины от 20 до 30 метров, возникают чаще, чем считалось ранее.
  40. ^ Джон Х. Стил; Стив А. Торп; Карл К. Турекян (26 августа 2009 г.). Элементы физической океанографии: производная Энциклопедии наук об океане. Академическая пресса. ISBN  978-0-12-375721-0.
  41. ^ «Теория разбойных волн для спасения кораблей». Anu.edu.au. 29 июля 2015 г.. Получено 16 апреля, 2016.
  42. ^ Janssen, T. T .; Херберс, Т. Х. С. (2009). «Нелинейная волновая статистика в фокальной зоне». Журнал физической океанографии. 39 (8): 1948–1964. Bibcode:2009JPO .... 39.1948J. Дои:10.1175 / 2009jpo4124.1. ISSN  0022-3670.
  43. ^ а б Вольф, Юлиус Ф. (1979). "Обломки кораблей Верхнего озера", стр. 28. Ассоциация морских музеев озера Верхнее, Дулут, Миннесота, США. ISBN  0-932212-18-8.
  44. ^ «Группа оптических наук - Теоретическая физика - АНУ». HTTPS. Получено 16 апреля, 2016.
  45. ^ Dysthe, К; Крогстад, H; Мюллер, П. (2008). «Годовой обзор гидромеханики»: 287–310. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  46. ^ Хариф, К; Пелиновский, Е (2003). «Физические механизмы явления волны-убийцы». Европейский журнал механики B. 22 (6): 603–634. Bibcode:2003EJMF ... 22..603K. CiteSeerX  10.1.1.538.58. Дои:10.1016 / j.euromechflu.2003.09.002.
  47. ^ Онорато, М; Residori, S; Bortolozzo, U; Монтина, А; Арекки, Ф (10 июля 2013 г.). «Волны-бродяги и механизмы их генерации в различных физических контекстах». Отчеты по физике. 528 (2): 47–89. Bibcode:2013ФР ... 528 ... 47О. Дои:10.1016 / j.physrep.2013.03.001.
  48. ^ Слуняев А; Диденкулова, я; Пелиновский, Е (ноябрь 2011). "Бродячие воды". Современная физика. 52 (6): 571–590. arXiv:1107.5818. Bibcode:2011ConPh..52..571S. Дои:10.1080/00107514.2011.613256. S2CID  118626912. Получено 16 апреля 2016.
  49. ^ Chabchoub, A; Hoffmann, N.P .; Ахмедиев, Н. (1 февраля 2012 г.). «Наблюдение за волновыми ямами-убийцами в водном волновом резервуаре». Журнал геофизических исследований: океаны. 117 (C11): C00J02. Bibcode:2012JGRC..117.0J02C. Дои:10.1029 / 2011JC007636.
  50. ^ Лабораторное воссоздание волны Драупнера и роль обрушения при пересечении морей - Макаллистер и другие - Журнал гидромеханики, 2019, т. 860, стр. 767-786, паб. Издательство Кембриджского университета, DOI 10.1017 / jfm.2018.886
  51. ^ https://arstechnica.com/science/2019/01/oxford-scientists-successfully-recreated-a-famous-rogue-wave-in-the-lab
  52. ^ "Странные волны из космоса". BBC News Online. 22 июля 2004 г.. Получено 8 мая, 2006.
  53. ^ «Лего пират доказывает, выживает, супер волна изгоев». Phys.org. Получено 15 апреля, 2016.
  54. ^ «Морская безопасность». Homelandsecuritynewswire.com. Получено 15 апреля, 2016.
  55. ^ «Лего Пират доказывает, выживает, волна супер разбойников». Scientificcomputing.com. 2012-04-11. Получено 15 апреля, 2016.
  56. ^ а б c Броуд, Уильям Дж. (11 июля 2006 г.). "Бродячие гиганты в море". Нью-Йорк Таймс. Получено 15 апреля, 2016.
  57. ^ "Ученые моделируют волны-бродяги". Maritime-executive.com. Получено 15 апреля, 2016.
  58. ^ а б «Составление стратегии для разбойных монстров морей». Thenewstribune.com. Архивировано из оригинал 24 апреля 2016 г.. Получено 15 апреля, 2016.
  59. ^ Кэтрин Нойес (25 февраля 2016 г.). «Новый алгоритм от Массачусетского технологического института может защитить корабли от волн-убийц на море». Cio.com. Получено 8 апреля, 2016.
  60. ^ Уилл Казинс и Фемистоклис П. Сапсис (5 января 2016 г.). «Приведенные предвестники редких событий в однонаправленных нелинейных волнах на воде» (PDF). Журнал гидромеханики. 790: 368–388. Bibcode:2016JFM ... 790..368C. Дои:10.1017 / jfm.2016.13. HDL:1721.1/101436. S2CID  14763838. Получено 8 апреля, 2016.
  61. ^ Стюарт Торнтон (3 декабря 2012 г.). "Rogue Waves - Национальное географическое общество". Education.nationalgeographic.org. Получено 16 апреля, 2016.
  62. ^ «Введение - Нобухито Мори». Oceanwave.jp. Получено 15 апреля, 2016.
  63. ^ «Вероятность необычной волны выше, чем предполагалось» News in Science (ABC Science) ». Abc.net. 2011-10-05. Получено 15 апреля, 2016.
  64. ^ а б "'Новое исследование показывает, что морские волны бродят без предупреждения - ScienceDaily ». HTTPS. Получено 15 апреля, 2016.
  65. ^ а б c d Томас А. Адкок и Пол Х. Тейлор (14 октября 2014 г.). «Физика аномальных (« бродячих ») океанских волн». Отчеты о достижениях физики. 77 (10): 105901. Bibcode:2014RPPh ... 77j5901A. Дои:10.1088/0034-4885/77/10/105901. PMID  25313170. S2CID  12737418.
  66. ^ Майк МакРэй (23 января 2019 г.). «Ученые воссоздали разрушительную« волну странностей »в лаборатории, и она до странности знакома». Получено 25 января, 2019.
  67. ^ а б Стивен Орнес (11 августа 2014 г.). "Волны-монстры виноваты в морских катастрофах". Smh.com. Получено 16 апреля, 2016.
  68. ^ «Европейская комиссия: CORDIS: Служба проектов и результатов: Резюме периодического отчета - ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ МОРЕ (Дизайн для безопасности судов в экстремальных морях)». Cordis.europa.eu. Получено 16 апреля, 2016.
  69. ^ П. К. Шукла, И. Куракис, Б. Элиассон, М. Марклунд и Л. Стенфло: "Неустойчивость и эволюция нелинейно взаимодействующих водных волн" nlin.CD/0608012, Письма с физическими проверками (2006)
  70. ^ «Механика - математический факультет». Университет Осло, факультет математики и естественных наук. 27 января 2016 г.. Получено 17 апреля, 2016.
  71. ^ Алекс, Кэттрелл (2018). «Можно ли спрогнозировать беспорядочные волны с использованием характерных волновых параметров?» (PDF). Журнал геофизических исследований: океаны. 123 (8): 5624–5636. Bibcode:2018JGRC..123.5624C. Дои:10.1029 / 2018JC013958.
  72. ^ Barnett, T. P .; Кеньон, К. Э. (1975). «Последние достижения в изучении ветрового волнения». Отчеты о достижениях физики. 38 (6): 667. Bibcode:1975РПФ ... 38..667Б. Дои:10.1088/0034-4885/38/6/001. ISSN  0034-4885.
  73. ^ «Флагманский проект RITMARE». Получено 11 октября, 2017.
  74. ^ а б c "Разбойные волны". Центр прогнозов океана. Национальная служба погоды. 22 апреля 2005 г.. Получено 8 мая, 2006.
  75. ^ Адриан Чо (13 мая 2011 г.). «Корабль в бутылке, встречайте Rogue Wave в ванне». Наука сейчас. 332 (6031): 774. Bibcode:2011Наука ... 332Р.774.. Дои:10.1126 / science.332.6031.774-b. Получено 2011-06-27.
  76. ^ «Математика объясняет водные катастрофы - ScienceAlert». Sciencealert.com. 26 августа 2010 г.. Получено 15 апреля, 2016.
  77. ^ «Бристольский университет». Bris.ac.uk. 22 августа 2010 г.. Получено 15 апреля, 2016.
  78. ^ Ахмедиев, Н .; Soto-Crespo, J.M .; Анкевич, А. (2009). «Как возбудить волну-убийцу». Физический обзор A. 80 (4): 043818. Bibcode:2009PhRvA..80d3818A. Дои:10.1103 / PhysRevA.80.043818. HDL:10261/59738.
  79. ^ Феделе, Франческо; Бреннан, Джозеф; Понсе де Леон, Соня; Дадли, Джон; Диас, Фредерик (21.06.2016). «Реальные океанские волны-убийцы объясняются без модуляционной нестабильности». Научные отчеты. 6: 27715. Bibcode:2016НатСР ... 627715F. Дои:10.1038 / srep27715. ISSN  2045-2322. ЧВК  4914928. PMID  27323897.
  80. ^ Филлипс 1957, Журнал гидромеханики
  81. ^ Майлз, 1957 год, Журнал гидромеханики
  82. ^ Фредерик-Моро. Славная тройка, перевод М. Оланьона и Г.А. Chase / Rogue Waves-2004, Брест, Франция
  83. ^ Стремление или Каледонская звезда отчет, 2 марта 2001 г., 53 ° 03' ю.ш. 63 ° 35'з.д. / 53,050 ° ю.ш. 63,583 ° з.д. / -53.050; -63.583
  84. ^ РС Бремен отчет, 22 февраля 2001 г., 45 ° 54' ю.ш. 38 ° 58'з.д. / 45.900 ° ю.ш.38.967 ° з. / -45.900; -38.967
  85. ^ Р. Колин Джонсон (24 декабря 2007 г.). «ЭЭ, работающие с оптическими волокнами, демистифицируют феномен« Rogue Wave »». Electronic Engineering Times (1507): 14, 16.
  86. ^ Киблер, Б .; Fatome, J .; Finot, C .; Millot, G .; Dias, F .; Genty, G .; Ахмедиев, Н .; Дадли, Дж. М. (2010). «Солитон Перегрина в нелинейной волоконной оптике». Природа Физика. 6 (10): 790–795. Bibcode:2010НатФ ... 6..790K. CiteSeerX  10.1.1.222.8599. Дои:10,1038 / nphys1740.
  87. ^ "Солитон Перегрина наконец-то заметил". bris.ac.uk. Получено 2010-08-24.
  88. ^ «Маяк на Орлином острове». Комиссары Irish Lights. Получено 28 октября 2010.
  89. ^ Хасвелл-Смит, Хэмиш (2004). Шотландские острова. Эдинбург: Канонгейт. С. 329–31. ISBN  978-1-84195-454-7.
  90. ^ Манро, Р.В. (1979) Шотландские маяки. Сторновей. Thule Press. ISBN  0-906191-32-7. Манро (1979), страницы 170–1
  91. ^ Нью-Йорк Таймс, 26 сентября 1901 г., стр. 16
  92. ^ Freaquewaves (17 декабря 2009 г.). "Freaque Waves: встреча с RMS Lusitania". freaquewaves.blogspot.com. Получено 26 марта 2018.
  93. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2009-01-06. Получено 2010-01-10.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт), Мюллер и др., "Rogue Waves", 2005 г.
  94. ^ Кербрех, Ричард Де (2009). Корабли White Star Line. Издательство Иана Аллана. п. 190. ISBN  978-0-7110-3366-5.
  95. ^ а б Бродячие гиганты в море, Броуд, Уильям Дж, Газета "Нью-Йорк Таймс, 11 июля 2006 г.
  96. ^ "Тонущие корабли чудовищные волны, обнаруженные спутниками ЕКА", ЕКА News, 21 июля 2004 г., по состоянию на 18 июня 2010 г. [1]
  97. ^ Кастнер, Джеффри. «Морские чудовища». Кабинет Журнал. Получено 10 октября 2017.
  98. ^ "История Fastnet - Экономист Журнал 18 декабря 2008 г. » [2]
  99. ^ esa. "Тонущие корабли чудовищные волны, обнаруженные спутниками ЕКА". esa.int. Получено 26 марта 2018.
  100. ^ Ураган Иван заставляет переосмыслить волну-убийцу, Реестр, 5 августа 2005 г.
  101. ^ "NRL измеряет рекордную волну во время урагана Иван - Лаборатория военно-морских исследований США". www.nrl.navy.mil. 2017-02-17. Получено 26 марта 2018.
  102. ^ Смертельный улов Сезон 2, серия 4 "Finish Line" Дата выхода в эфир: 28 апреля 2006 г .; приблизительное время выхода серии: 0: 40: 00–0: 42: 00. Отредактированный видеоматериал доступен для просмотра в Интернете по адресу Discovery.com В архиве 2009-08-06 на Wayback Machine
  103. ^ «Волны-монстры угрожают спасательным вертолетам» (PDF). (35.7 KiB ), Военно-морской институт США, 15 декабря 2006 г.
  104. ^ "Dos muertos y 16 heridos por una ola gigante en un crucero con destino a Cartagena". La Vanguardia. 3 марта 2010 г.
  105. ^ «Гигантская волна-убийца врезается в корабль у берегов Франции, убивая двух человек». FoxNews. 3 марта 2010. Архивировано с оригинал на 2010-03-06. Получено 2010-03-04.
  106. ^ Мэтью Капуччи (9 сентября 2019 г.). «Ураган Дориан, вероятно, поднял 100-футовую волну-убийцу возле Ньюфаундленда». Вашингтон Пост. Получено 10 сентября, 2019.
  107. ^ Кейт Макклоски (15 июля 2014 г.). Маяк: Тайна хранителей маяка Эйлин-Мор. History Press Limited. ISBN  978-0-7509-5741-0.
  108. ^ а б Фолкнер, Дуглас (1998). Независимая оценка затопления М.В. Дербишир. Транзакции SNAME, Королевский институт военно-морских архитекторов. С. 59–103. Архивировано из оригинал 18 апреля 2016 г. Поэтому отправной точкой для автора был поиск необычной причины. Он рассудил, что нет ничего более экстраординарного, чем сила полностью возникшего и хаотического шторма, поднявшего море. Поэтому он изучил метеорологию вращающихся тропических штормов и необычных волн и обнаружил, что крутые приподнятые волны высотой от 25 до 30 м и более весьма вероятно возникли во время тайфуна Орхидея.
  109. ^ Фолкнер, Дуглас (2000). Разбойные волны - определение их характеристик для морского дизайна (PDF). Мастерская Rogue Waves 2000. Брест: Французский научно-исследовательский институт эксплуатации моря. п. 16. Получено 15 января 2016. В этом документе указывается на необходимость смены парадигмы мышления при проектировании судов и морских установок, чтобы включить подход Survival Design в дополнение к текущим требованиям к проектированию.
  110. ^ Браун, Дэвид (1998). "Утрата Дербишира'" (Технический отчет). Корона. Архивировано из оригинал 22 марта 2013 г.
  111. ^ «Корабли и моряки (безопасность)». Парламентские дебаты (Hansard). Палата общин. 25 июня 2002 г. col. 193WH – 215WH. MV Дербишир был зарегистрирован в Ливерпуле и в то время был самым большим кораблем из когда-либо построенных: он был вдвое больше Титаника.
  112. ^ Lerner, S .; Yoerger, D .; Крук, Т. (май 1999 г.). "Навигация по Дербишир Phase2 Survey » (Технический отчет). Океанографический институт Вудс-Хоул, MA. п. 28. WHOI-99-11. В 1997 году группа по глубоким погружениям океанографического института Вудс-Хоул провела подводную судебно-медицинскую экспертизу британского балкера MV. Дербишир с комплектом подводных аппаратов. В этом отчете описываются навигационные системы и методики, используемые для точного позиционирования судна и транспортных средств. Точная навигация позволяет исследовательской группе контролировать траекторию подводного аппарата для выполнения плана исследования, дает возможность вернуться к конкретным целям и позволяет оценочной группе сопоставлять наблюдения, сделанные в разное время с разных аппаратов. В этом отчете мы суммируем методы, использованные для обнаружения Арго, а также повторяемость этих исправлений навигации. Для определения повторяемости мы выбрали несколько случаев пересечения линий транспортных средств. Регистрируя два изображения из перекрывающихся областей на разных дорожках, мы можем определить истинное смещение положения. Сравнивая смещение положения, полученное из изображений, с смещениями, полученными в результате навигации, мы можем определить ошибку навигации. Средняя ошибка для 123 точек на одной связующей линии составила 3,1 метра, средняя ошибка для более разбросанного выбора из 18 точек составила 1,9 метра.
  113. ^ «Повышение безопасности балкеров» (PDF). ИМО. Архивировано из оригинал (PDF) на 2009-07-07. Получено 2009-08-11.
  114. ^ Смит, Крейг (2006). Экстремальные волны. Джозеф Генри Пресс. ISBN  9780309100625. Существует достаточно доказательств, чтобы сделать вывод о том, что волны высотой 66 футов могут наблюдаться в течение 25 лет существования океанских судов и что волны высотой 98 футов менее вероятны, но не исключены. Следовательно, критерий проектирования, основанный на волнах высотой 36 футов, кажется неадекватным, если учесть риск потери кряка и груза.
  115. ^ а б Розенталь, W (2005). «Итоги проекта MAXWAVE» (PDF). www.soest.hawaii.edu. Получено 14 января 2016. Норвежские морские стандарты учитывают экстремально суровые волновые условия, требуя, чтобы волна в течение 10 000 лет не подвергала опасности целостность конструкции (аварийное предельное состояние, ALS).
  116. ^ «Правила классификации и построения» (PDF). www.gl-group.com/. Гамбург, Германия: Germanischer Lloyd SE. 2011. Архивировано с оригинал (PDF) на 2014-09-12. Получено 13 января 2016. Применяются Общие положения и условия соответствующей последней редакции. См. Правила классификации и постройки, I - Судовые технологии, Часть 0 - Классификация и освидетельствования.
  117. ^ «Международная ассоциация классификационных обществ». МАКО. МАКО. Получено 1 июня 2020.

дальнейшее чтение

внешние ссылки

Проект экстремальных морей

Отчет MaxWave и WaveAtlas

Другой