Kæmpe slyngelbølger:Ekspeditionen i det sydlige Ocean afslører vind som nøgleårsag

En University of Melbourne-ekspedition til de sydligste farvande, der omkranser Antarktis, har opdaget, at vinden driver dannelsen af ​​kolossale slyngelbølger, og at disse uforudsigelige bølger forekommer hyppigere, end forskerne tidligere havde troet – hvilket giver kritisk information til at informere fremtidige slyngelbølgeforudsigelsesmodeller.

En slyngelbølge er en enkelt dønning, der er meget højere end nærliggende bølger, som kan beskadige skibe eller kystinfrastruktur. Havbølger er blandt de mest kraftfulde naturkræfter på Jorden, og da globale tendenser tyder på, at havvinde vil blæse hårdere på grund af klimaændringer, kan havbølger blive kraftigere.

I en undersøgelse offentliggjort i Physical Review Letters , fandt forskerholdet ledet af professor Alessandro Toffoli ud af, at slyngelbølger dukker op fra stærke vindstyrker og uforudsigelige bølgeformsmønstre, hvilket bekræfter en idé, der tidligere kun er demonstreret i laboratorieforsøg.

Professor Toffoli sagde:"Slyngelske bølger er kolossale - dobbelt så høje som nabobølger - som tilsyneladende kommer ud af ingenting."

Ved at bruge state-of-the-art teknologi og påbegynde en ekspedition til en af ​​Jordens mest flygtige oceaniske riger, implementerede forskerholdet en ny teknik til tredimensionel billeddannelse af havbølger. Ved at betjene stereokameraer ombord på den sydafrikanske isbryder SA Agulhas II under Antarktis-ekspeditionen i 2017 fangede de sjældne indsigter i bølgernes adfærd i denne fjerntliggende region.

Deres metode, der efterlignede menneskeligt syn gennem sekventiel billeddannelse, gjorde det muligt for holdet at rekonstruere den bølgede havoverflade i tre dimensioner, hvilket gav en hidtil uset klarhed i havbølgernes dynamik.

Den første videnskabelige måling af en slyngelbølge var den 25,6 meter lange Draupner-bølge, registreret i Nordsøen i 1995. 16 formodede slyngelbølgehændelser er blevet rapporteret i det 21. århundrede.

"Antarktis hakkende hav og vilde vinde kan få store bølger til at 'selvforstærke', hvilket resulterer i slyngelagtige bølgefrekvenser, som forskere havde teoretiseret i årevis, men endnu ikke kunne verificere i havet," sagde professor Toffoli.

Med udgangspunkt i numeriske og laboratorieundersøgelser, som havde foreslået vindens rolle i dannelsen af ​​slyngelbølger, har forskerholdets observationer givet validering af disse teorier i det faktiske oceaniske miljø.

"Vores observationer viser nu, at unikke havforhold med useriøse bølger opstår under det 'unge' stadie af bølger - når de reagerer mest på vind. Dette tyder på, at vindparametre er det manglende led," sagde professor Toffoli.

"Vinden skaber en kaotisk situation, hvor bølger af forskellige dimensioner og retninger sameksisterer. Vind får unge bølger til at vokse højere, længere og hurtigere. Under denne selvforstærkning vokser en bølge uforholdsmæssigt på bekostning af sine naboer.

"Vi viser unge bølger, der viser tegn på selvforstærkende og større sandsynlighed for at blive useriøse på grund af vinden. Vi registrerede bølger dobbelt så høje som deres naboer en gang hver sjette time," sagde professor Toffoli.

"Dette afspejler laboratoriemodeller:at havforhold, der teoretisk set er mere tilbøjelige til selvforstærkning, producerer flere slyngelbølger. I modsætning hertil opdagede vi ingen slyngelbølger i modne hav, som ikke påvirkes af vind."

Professor Toffoli understregede den kritiske betydning af at integrere vinddynamik i prædiktive modeller for slyngelbølgeforudsigelser.

"Dette viser, at når de udvikler værktøjer til at forudsige slyngelbølger, er forskere nødt til at tage vinden grundigt i betragtning."

Flere oplysninger: A. Toffoli et al., Observations of Rogue Seas in the Southern Ocean, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.154101. På arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2310.01841

Journaloplysninger: Physical Review Letters , arXiv

Leveret af University of Melbourne