Forskning om store stormbølger kan hjælpe med at mindske deres indvirkning på kyster

Når cykloner eller andre massive oceaniske storme lander, deres kæmpe bølger slår kystlinjer og forårsager undertiden udbredt skade.

Nu, et internationalt forskerteam har analyseret måneders data om store nearshore -bølger for at give ny indsigt, der kan hjælpe med at forbedre designet af en række forskellige kyststrukturer fra havne til havmure for bedre at modstå ødelæggende bølger.

I undersøgelsen offentliggjort 28. oktober i tidsskriftet Videnskabelige rapporter , forskerne rapporterer, at de kombinerer en matematisk model til at beskrive dannelsen af ​​store bølger med virkelige målinger taget på lavt vand lige ud for Irlands kyst, hvor der er rapporteret om, at bølger har ramt kysten med nok kraft til at flytte 100 ton sten.

"I dette arbejde har vi analyseret reelle data for at vise, at i løbet af flere måneder måle forskellige stormhændelser, vi finder, at de ekstreme bølger, som vi har observeret i kystdataene, i gennemsnit har en tendens til at være mindre end de useriøse bølger, vi har observeret på dybt vand, men de har lignende egenskaber, "sagde Francesco Fedele, en lektor ved Georgia Tech School of Civil and Environmental Engineering.

"Disse store nærkystbølger er stadig forårsaget af konstruktiv interferens - effekten af ​​bølger, der kommer i alle forskellige retninger og dybest set mødes på et tidspunkt og hober sig op for at danne en stor bølge, og ved anden ordens ulineariteter, der forvrænger den sinusformede bølger til at have skarpere kamme og lavere trug, "sagde Fedele.

Forskerteamet omfattede også M. Aziz Tayfun, professor emeritus fra Kuwait University, Frederic Dias, professor ved University College Dublin, og James Herterich, en postdoktor, aksi på University College Dublin.

I undersøgelsen, som blev sponsoreret af Science Foundation Ireland, forskerne analyserede målinger fanget af en akustisk doppler -strømprofil (ADCP), der blev indsat i flere måneder på havbunden ved Killard Point i foråret 2015 og ud for Aran -øerne i foråret 2017. I løbet af denne tid, enheden var i stand til at fange data fra to intense stormhændelser, der producerede store kystbølger.

Den nyere storm, Doris, som ramte den irske kyst i februar 2017, producerede bølger så høje som 43 fod fra top til trug, og den tidligere storm i 2015 forårsagede bølger endnu højere, så højt som 73 fod, ifølge målingerne fra ADCP, som virker ved at udsende lydpulser og måle styrken af ​​lyde, der hopper af flydende partikler for at beregne vandets højde.

Forskerne brugte disse data til at sammenligne med Tayfun-Fedele og Boccotti statistiske modeller, der blev brugt til at forklare useriøse havbølger, der forekommer i meget dybere vand. Disse modeller blev brugt i en analyse af de to berømte sølle bølger i den virkelige verden, Andrea og Draupner, observeret på olieplatforme i Nordsøen i 1995 og 2007, samt Killard -skurkbølgen observeret ud for Irlands kyst i 2014.

"Vi var i stand til at udvide disse statistiske modeller, som stort set er valideret til bølger på dybt vand, at beskrive kystnære skurkbølger, "Sagde Fedele.

Sammenligning af de simulerede bølgeprofiler for dybhavsskurkens bølger og bølgeprofilerne genereret af data indsamlet for nærkystbølgerne viste en lignende profil for alle, tyder på, at nearshore -bølgerne genererede meget på samme måde som dem på dybt vand, Sagde Fedele.

Men for nærkystbølger, bølgernes brud bløder noget af deres energi væk, han sagde.

"Når du kommer i lavt vand, de forbedrede ikke -lineariteter gør bølger mindre spredte, og tendensen til, at bølger bryder, intensiveres., "Fedele sagde." Meget af energien spredes og danner hvide hætter, der styrter mod kysten. "

Forskningen kan danne grundlag for design af kyststrukturer, der er bygget til at modstå bølgernes kræfter over tid.

"For folk, der ønsker at designe kyststrukturer, du skal vide, hvad der er den største bølge, der vil bryde i et kystområde i løbet af strukturens levetid - hvad er den største bølge ud af, hvor mange millioner bølger eller mere der vil ske, "Sagde Fedele." Og når du har denne viden ved hjælp af disse statistiske metoder, du kan designe strukturen til at modstå den højeste bølge. "

Fedele sagde, at de næste trin i forskningen ville indebære at studere mere om punktets fysiske mekanik, når bølger bryder, enten mod kysten som ved kystbølger, eller når dybe hav uhyggelige bølger bryder ud i det åbne vand.