Реалистичная картина морских волн-убийц

Учёные Института прикладной физики РАН впервые представили реалистичную картину морских «волн-убийц» (неожиданно высоких волн, возникающих без видимых причин). Основанием выполнения данной работы послужил накопленный ими банк данных численного моделирования нелинейной эволюции двумерной поверхности воды с высоким разрешением в пространстве и времени для условий глубокого моря, разных реалистичных профилей спектра волн и разной интенсивности волн. Исследователями был определён характерный портрет морских «волн-убийц». В расчётных данных фокус был сделан на аномально высокие волны, превышающие среднюю высоту как минимум вдвое (рис. 1).

Рис. 1

Абсолютное большинство таких «волн-убийц» представлены высоким гребнем и ложбиной меньшей глубины. Обнаружен новый тип асимметрии аномально высоких волн, возникающих на фоне очень интенсивного волнения, которая заключается в расположении более глубокой ложбины преимущественно позади гребня (рис. 2). Доля «волн-убийц» с такой асимметрией среди общего числа составляет до ¾ в условиях относительно большого разброса волн по направлениям движения. Описанная асимметрия наблюдается в некоторых опубликованных натурных данных, но не обсуждалась в литературе. Экстремальные волны преобладающей формы оказались зеркальны так называемой «волне Лавренова» с глубокой ложбиной впереди гребня, которая считается характерной для условий сильного встречного течения (в частности, для условий течений в районе мыса Игольного). Показано, что события «волн-убийц» могут продолжаться аномально долго (до десяти минут), за это время экстремальные волны пробегают несколько километров. Они соответствуют возникновению групп, в которых коллективная динамика волн заметно отличается от обычного поведения свободных волн, и вероятность возникновения высоких волн возрастает.

Рис. 2

Исследователями продолжен начатый в 2005 году сбор и анализ сведений о наблюдениях «волн-убийц» по публикациям в средствах массовой информации, позволяющий взглянуть на проблему аномально высоких волн более широко. Подготовлен новый каталог наблюдений «волн-убийц» в интервале 2011‒2018 гг. с описанием и анализом событий: их географической привязки, условий возникновения и даже с оценкой степени ущерба от этих событий (рис. 3). Отмечается значительная доля «волн-убийц» в прибрежных районах и на берегу. В практическом плане «волны-убийцы» в прибрежных акваториях могут быть даже более значимыми, чем в открытом океане.

Рис. 3

Исследования поддержаны грантами Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований.

Результаты исследований опубликованы в ряде статей:

  • Диденкулова Е.Г., Пелиновский Е.Н. «Волны-убийцы в 2011‒2018 годах» // Доклады РАН, Науки о Земле, 2020, т. 491, № 1, 97–100.
  • Didenkulova E. Catalogue of rogue waves occurred in the World Ocean from 2011 to 2018 reported by mass media sources // Ocean and Coastal Management 2020, vol. 188, 105076.
  • Слюняев А.В., Кокорина А.В. «Численное моделирование «волн-убийц» на морской поверхности в рамках потенциальных уравнений Эйлера» // Изв. РАН Физика атмосферы и океана, 2020, т. 56, № 2, 2102–23.
  • Slunyaev A.V. Effects of coherent dynamics of stochastic deep-water waves // Phys. Rev. E. 2020. V. 101. 062214.
  • Kokorina A., Slunyaev A. Lifetimes of rogue wave eventsin direct numerical simulations of deep-water irregularsea waves // Fluids. 2019. V. 4. Paper 70.
  • Slunyaev A., Kokorina A. Account of occasional wave breaking in numerical simulations of irregular water waves in the focus of the rogue wave problem // Water Waves. 2020. V. 2, 243–262.