Будучи отвергнутыми как морской миф, причудливые океанские волны, достигающие высоты десятиэтажного многоквартирного дома, стали основной причиной затопления больших кораблей. Результаты спутников ERS ESA помогли установить широко распространенное существование этих "мошеннических" волн и в настоящее время используются для изучения их происхождения.
Суровая погода потопила более 200 супертанкеров и контейнеровозов длиной более 200 метров за последние два десятилетия. Бродячие волны, как полагают, являются основной причиной многих таких случаев.
Моряки, пережившие подобные столкновения, рассказывали замечательные истории. В феврале 1995 года во время урагана в Северной Атлантике во время урагана в Северной Атлантике лайнер крейсера «Королева Елизавета II» встретил 29-метровую мошенническую волну, которую капитан Рональд Уорик назвал «великой стеной воды? это выглядело так, как будто мы шли в Белые Утесы Дувра ».
А в течение недели с февраля по март 2001 года два закаленных туристических крейсера? бремен и каледонская звезда? если их окна моста были разбиты 30-метровыми волнами-изгоями в Южной Атлантике, то бывший корабль оставался дрейфующим без навигации или движения в течение двух часов.
«Инциденты произошли на расстоянии менее тысячи километров друг от друга», - сказал Вольфганг Розенталь, старший научный сотрудник исследовательского центра GKSS Forschungszentrum GmbH, расположенного в Гестахте в Германии, который изучал волны-изгои в течение многих лет. «Вся электроника была отключена на Бремене, когда они дрейфовали параллельно волнам, и до тех пор, пока они не были снова включены, команда думала, что это мог быть их последний день в живых.
«Одно и то же явление могло потопить много менее удачных судов: в среднем два больших корабля тонут каждую неделю, но причина никогда не изучается до такой степени, как авиакатастрофа. Это просто объясняется «плохой погодой».
Были также поражены морские платформы: 1 января 1995 года нефтяная вышка Драупнер в Северном море была поражена волной, высота которой была измерена бортовым лазерным устройством на расстоянии 26 метров, при этом самые высокие волны вокруг него достигли 12 метров.
Объективные радиолокационные данные с этой и других платформ? радиолокационные данные с месторождения Гома в Северном море зафиксировали 466 столкновений с мошенническими волнами за 12 лет - это помогло обратить внимание ранее скептически настроенных ученых, чья статистика показала, что такие большие отклонения от состояния окружающего моря должны происходить только один раз каждые 10000 лет.
Тот факт, что волны-изгои на самом деле происходят относительно часто, имел серьезные последствия для безопасности и экономики, поскольку современные суда и морские платформы построены так, чтобы выдерживать максимальную высоту волн всего 15 метров.
В декабре 2000 года Европейский союз инициировал научный проект под названием MaxWave, чтобы подтвердить широко распространенное распространение волн-изгоев, моделировать их возникновение и рассмотреть их последствия для критериев проектирования судов и морских сооружений. И как часть MaxWave, данные с радарных спутников ERS ESA были впервые использованы для проведения глобальной переписи волн-изгоев.
«Без воздушного охвата от радарных датчиков у нас не было шансов найти что-либо», - добавил Розенталь, который возглавлял трехлетний проект MaxWave. «Все, что мы должны были сделать, это радиолокационные данные, собранные с нефтяных платформ. Поэтому мы были заинтересованы в использовании ERS с самого начала ».
ESA - двойной космический корабль ERS-1 и 2? запущен в июле 1991 и апреле 1995 соответственно? оба имеют радар с синтезированной апертурой (SAR) в качестве основного инструмента.
SAR работает в нескольких разных режимах; в то время как над океаном он работает в волновом режиме, получая 10 на 5 км «изображений» морской поверхности каждые 200 км.
Эти небольшие изображения затем математически преобразуются в усредненные разбивки энергии и направления волн, называемые спектрами океанских волн. ЕКА делает эти спектры общедоступными; они полезны для метеорологических центров для повышения точности моделей прогноза моря.
«Необработанные изображения не предоставляются, но с их разрешением в десять метров мы полагали, что они сами содержат массу полезной информации», - сказал Розенталь. «Спектры океанских волн предоставляют данные о среднем состоянии моря, но на снимках изображены отдельные высоты волн, включая экстремальные значения, которые нас интересовали.
«ЕКА предоставило нам данные за три недели? около 30000 отдельных изображений? выбранный примерно в то время, когда были нанесены удар по Бремену и Каледонской звезде. Изображения были обработаны и автоматически найдены экстремальные волны в Немецком аэрокосмическом центре (DLR) ».
Несмотря на относительно короткий промежуток времени, когда были получены данные, команда MaxWave определила более десяти отдельных гигантских волн по всему земному шару высотой более 25 метров.
«Доказав, что они существуют в большем количестве, чем кто-либо ожидал, следующий шаг - проанализировать, можно ли их предсказать», - добавил Розенталь. «MaxWave официально завершился в конце прошлого года, хотя два направления работы продолжаются? Один из них заключается в улучшении конструкции корабля путем изучения того, как суда потоплены, а другой - в изучении большего количества спутниковых данных с целью анализа возможности прогнозирования ».
Новый исследовательский проект под названием WaveAtlas будет использовать двухлетние изображения ERS для создания всемирного атласа событий-изгоев и проведения статистического анализа. Основным исследователем является Сюзанна Ленер, доцент в отделе прикладной морской физики в Университете Майами, который также работал над MaxWave в DLR, а Розенталь является одним из исследователей проекта.
«Просматривая снимки, вы чувствуете, что летите, потому что вы можете следить за состоянием моря вдоль спутника», - сказал Ленер. «На них также видны другие особенности, такие как льдины, нефтяные пятна и корабли, и поэтому есть интерес использовать их для дополнительных областей исследования.
«Только радиолокационные спутники могут обеспечить действительно глобальную выборку данных, необходимую для статистического анализа океанов, потому что они могут видеть сквозь облака и темноту, в отличие от своих оптических аналогов. Таким образом, в штормовую погоду радиолокационные изображения являются единственной актуальной информацией ».
Пока что некоторые паттерны уже найдены. Бродячие волны часто связаны с местами, где обычные волны встречаются с океанскими течениями и вихрями. Сила тока концентрирует энергию волны, образуя большие волны? Ленер сравнивает его с оптической линзой, концентрируя энергию на небольшой площади.
Это особенно верно в случае общеизвестно опасного течения Агульи у восточного побережья Южной Африки, но обнаружены ассоциации с мошенническими волнами и с другими течениями, такими как Гольфстрим в Северной Атлантике, которые взаимодействуют с волнами, спускающимися из Лабрадорского моря. ,
Однако данные показывают, что волны-изгои также возникают далеко от течений, часто возникающих вблизи погодных фронтов и низких температур. Устойчивые ветры от долгоживущих штормов, превышающих 12 часов, могут увеличить волны, движущиеся с оптимальной скоростью синхронно с ветром? слишком быстро, и они будут двигаться впереди бури и рассеиваться, слишком медленно, и они будут отставать.
«Мы знаем некоторые причины волн-изгоев, но мы не знаем их всех», - заключил Розенталь. Проект WaveAtlas планируется продолжить до первого квартала 2005 года.
Источник: ESA News Release
