Vědci by mohli brzy předpovědět podvodné vlny oceánu

Nebezpečné divoké vlny nejsou náhodné – jsou předvídatelné

Podle Avery Schuyler Nunn upravil Sarah Lewin Frasier

Prvního dne roku 1995 byla Draupnerova platforma zemního plynu v Severním moři zasažena pod šedivou oblohou něčím, co dlouho odsunuta do námořního folklóru: 84stopá vodní stěna, která vrhala masivní vybavení přes palubu a pokřivené ocelové podpěry. „Draupnerova vlna“ poskytla první jasný důkaz, že darebné vlny byly velmi skutečné.

O tři desetiletí později vědci odhalili část fyziky za těmito anomáliemi. Nedávná analýza 27 505 měření vln Severního moře, zaznamenaných za 18 let laserovými senzory na ropné a plynové platformě, odhaluje, jak může podivná přírodní fyzika oceánských vln vytvořit osamělého obra, když se protne několik sérií (neboli „vlaků“) vln. Studie, zveřejněna v Vědecké zprávypopisuje, jak tento jev může zesílit výšku konkrétní vlny ve srovnání s výškou jejích sousedů. Také identifikuje zřetelný „otisk prstu“ ve vlnových datech – opakující se interferenční vzor, ​​který se objeví, když se dva nebo více vlnových vlaků sbíhají a vzájemně se posilují – signalizující, kdy se s největší pravděpodobností objeví zlotřilý obr.

Pokud vědci dokážou detekovat tyto signatury včas, mohou se extrémní vlny změnit z nepředvídatelných hrůz na předvídatelná nebezpečí. „Naše civilizace kriticky závisí na námořních a pobřežních aktivitách a je zde obrovská mezinárodní společnost výzkumné úsilí zaměřené na pochopení nepoctivých vln,“ říká fyzický oceánograf z Keele University Victor Shrira, který se na studii nepodílel. „Dokonce ani ty největší nádoby a struktury nejsou imunní.“

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceňované žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a nápadech, které formují náš dnešní svět.

Zásadní je, že nová studie pomohla objasnit, co jsou darebné vlny ne. Výzkumníci je často generovali v laboratořích vyvoláním „modulační nestability“: nasměrováním umělých vln do úzkých kanálů, dokud se katastroficky nenahromadí. Autor studie Francesco Fedele, aplikovaný matematik na Georgia Institute of Technology, revidoval tyto modely v minulé práci– a jeho zjištění naznačují, že tento laboratorní proces nevysvětluje, co se děje v otevřeném oceánu.

„Představte si, že dav na stadionu odchází dlouhou úzkou chodbou,“ říká Fedele. „Lidé vzadu se tlačí dopředu a někteří dokonce přelézají ostatní a hromadí se v tlačenici,“ říká. „Je to jako divoká vlna v nádrži s vlnami. Ale pokud se dveře stadionu otevřou na širé pole, lidé se rozprostřou a nedojde k žádnému hromadění. To je otevřený oceán – tam se zlotivé vlny neřídí stejnou fyzikou.“

Místo toho nečestné vlny zahrnují jemný výstřední charakter přírody. Skutečné oceánské vlny nejsou dokonale hladké sinusové křivky; jejich vrcholy mají tendenci být strmější a ostřejší, zatímco jejich údolí se stávají širšími a ploššími. Vědci nazývají tuto vestavěnou nakloněnost „asymetrie vázaných vln“ a věděli o ní přinejmenším od 80. let 20. století, ale podle Fedeleho ji často zavrhli jako menší detail. Nová analýza naznačuje, že když se vlnobití několika vln překrývají v určitých vzorech, mohou se tyto naostřené hřebeny dramaticky naskládat a vytvořit jedinou vysokou vodní stěnu – a studie také nabízí měřitelný vzor předchůdce tohoto typu skládání.

Podle nového výzkumu by detekce konkrétního otisku prstu, který může vést až k nečestné vlně, mohla vědcům a námořníkům pomoci předpovídat tato monstra až minutu předtím, než zaútočí. Takové signatury byly zaznamenány v novějších datech: například při jedné bouři v Severním moři v roce 2023 zachytily kamery 55 stop dlouhou vlnu, jejíž růst lze vysledovat k těmto výmluvným interferenčním vzorům.

„Věřím, že tato studie může být dalším krokem v předpovídání nečistých vln a pomoci plavidlům, která jim mohou být vystavena,“ říká Coral Moreno, inženýrka námořní logistické společnosti EDT Offshore, která se studie nezúčastnila. Navrhuje také širokou řadu plováků nebo bójí, které by mohly být použity ke sběru ještě více dlouhodobých dat pro předpovědi. Výzkumníci studie doufají, že jako zlepšuje se umělá inteligence, sběr dat a satelitybudou schopni detekovat tyto otisky prstů ve světových oceánech – proměnit to, co kdysi vypadalo jako podivné nehody, v něco spolehlivě předvídatelného.

Je čas postavit se za vědu

Pokud se vám tento článek líbil, rád bych vás požádal o podporu. Scientific American sloužil jako obhájce vědy a průmyslu již 180 let a právě teď může nastat nejkritičtější okamžik v této dvousetleté historii.

Byl jsem a Scientific American předplatitel od mých 12 let a pomohlo mi to utvářet můj pohled na svět. SciAm vždy mě vzdělává a těší a vzbuzuje úctu k našemu obrovskému, krásnému vesmíru. Doufám, že to udělá i vám.

Pokud vy přihlásit se k odběru Scientific Americanpomáháte zajistit, aby se naše pokrytí soustředilo na smysluplný výzkum a objevy; že máme zdroje na podávání zpráv o rozhodnutích, která ohrožují laboratoře v USA; a že podporujeme začínající i pracující vědce v době, kdy hodnota samotné vědy zůstává příliš často nepoznaná.

Na oplátku získáte zásadní zprávy, strhující podcastyskvělá infografika, nepřehlédnutelné newsletteryvidea, která musíte vidět, náročné hrya nejlepší vědecké psaní a zpravodajství. Můžete dokonce darovat někomu předplatné.

Nikdy nebyl důležitější čas, abychom vstali a ukázali, proč na vědě záleží. Doufám, že nás v této misi podpoříte.