Variationer i havbunden skaber freak havbølger

Florida State University -forskere har fundet ud af, at pludselige variationer i havbunden kan forårsage farlige havbølger, der kaldes useriøse eller freak -bølger - bølger så katastrofale, at de engang blev antaget at være figurerne i søfarendes fantasi.

"Det er enorme bølger, der kan forårsage massiv ødelæggelse af skibe eller infrastruktur, men de er ikke præcist forstået, "sagde Nick Moore, assisterende professor i matematik ved Florida State og forfatter til et nyt studie om useriøse bølger.

Undersøgelsen er offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsvæske .

Engang betragtet som en myte, disse bølger har stubbet det videnskabelige samfund i flere årtier.

I årenes løb, forskere over hele kloden har undersøgt en række forskellige faktorer, de troede kunne bidrage til disse bølger, herunder havbunden, vind-excitation og et fænomen kaldet Benjamin-Feir, hvor afvigelser fra en periodisk bølgeform forstærkes af ikke-linearitet.

De fleste af de undersøgelser, der fokuserede på havbunden, betragtede kun blide skråninger, og de få undersøgelser, der skubbede skråningerne til større ekstremer, baserede sig primært på computersimuleringer.

"Der var en relativ underrepræsentation af virkelige data, som du kan få fra laboratorieforsøg, hvor du omhyggeligt kan kontrollere de forskellige faktorer, "Sagde Moore." Ofte har du brug for disse virkelige data for at se, om computersimuleringerne overhovedet giver dig fornuftige forudsigelser. "

Moores laboratorieforsøg var de første til at undersøge effekten af ​​pludselige variationer på havbunden på bølgestatistikker.

Sammen med FSU's Geophysical Fluid Dynamics Institute Director Kevin Speer og nu tidligere FSU-studerende Tyler Bolles, Moore skabte et langt kammer med en variabel bund. Ved hjælp af en motor til at generere randomiserede bølger, forskergruppen spores tusinder af bølger for at se, om der opstod nogle mønstre.

Efter at bølgerne havde passeret flere fod med en konstant dybde, de stødte på et trin i bunden af ​​tanken, der repræsenterede en brat ændring i havbunden. Moore og hans kolleger fandt ud af, at bølgerne oprindeligt virkede normale, efter en traditionel klokkekurve. Men da de passerede trinet, bølgernes strukturer ændrede sig markant.

De ændrede bølger fulgte det, der kaldes en gammafordeling, en matematikfunktion, der beskriver bestemte mønstre, der trodser klokkekurven på en bestemt måde.

"Det er overraskende, hvor godt gammafordelingen beskriver bølgerne målt i vores eksperimenter, "Sagde Moore." Som matematiker, det skriger til mig, at der er noget grundlæggende at forstå. "

Eksperimenterne og fremkomsten af ​​denne gammadistribution har ansporet nye undersøgelser af oprindelsen til useriøse bølger.

"Vi skal først forstå dem på et grundlæggende niveau ved at udvikle ny matematik, "Moore sagde." Det næste trin er at bruge den nye matematik til at prøve at forudsige, hvor og hvornår disse ekstreme begivenheder vil forekomme. "