Когда циклоны или другие сильные океанические штормы обрушиваются на сушу, их гигантские волны обрушиваются на береговую линию и иногда наносят значительный ущерб.
Теперь международная группа исследователей проанализировала многомесячные данные о больших прибрежных волнах, чтобы получить новые идеи, которые могут помочь улучшить конструкции различных прибрежных сооружений, от морских портов до дамб, чтобы лучше противостоять разрушительным волнам.
В исследовании, опубликованном 28 октября в журнале Scientific Reports, исследователи сообщают о сочетании математической модели для описания образования больших волн с реальными измерениями, проведенными на мелководье недалеко от побережья Ирландии, где волны Сообщалось, что они ударялись о берег с силой, достаточной для перемещения 100-тонных камней.
В этой работе мы проанализировали реальные данные, чтобы показать, что в течение нескольких месяцев, измеряя различные штормовые явления, мы обнаруживаем, что экстремальные волны, которые мы наблюдали в прибрежных данных, имеют тенденцию в среднем меньше, чем волны-убийцы, которые мы наблюдали в глубокой воде, но они имеют схожие характеристики», - сказал Франческо Феделе, доцент Технологического института гражданского и экологического строительства Джорджии.
Эти большие прибрежные волны по-прежнему вызваны конструктивной интерференцией - эффектом волн, приходящих во всех различных направлениях и в основном встречающихся в одной точке и накапливающихся, образуя большую волну, а также нелинейностями второго порядка, которые искажают синусоидальную форма волн должна иметь более острые гребни и более мелкие впадины», - сказал Феделе.
В исследовательскую группу также входили М. Азиз Тайфун, почетный профессор Кувейтского университета, Фредерик Диас, профессор Дублинского университетского колледжа, и Джеймс Хертерих, постдокторант, акси в Университетском колледже Дублина.
В исследовании, спонсируемом Ирландским научным фондом, исследователи проанализировали измерения, полученные с помощью устройства акустического доплеровского профилировщика течений (ADCP), которое в течение нескольких месяцев находилось на дне океана у мыса Киллард весной 2015 года. острова Аран весной 2017 года. За это время устройство смогло зафиксировать данные о двух сильных штормах, вызвавших большие прибрежные волны.
Недавний шторм Дорис, обрушившийся на ирландское побережье в феврале 2017 года, вызвал волны высотой до 43 футов от пика до впадины, а более ранний шторм в 2015 году вызвал волны еще выше, до 73 футов. в соответствии с измерениями ADCP, который испускает звуковые импульсы и измеряет силу звука, отражающегося от плавающих частиц, для расчета высоты воды.
Исследователи использовали эти данные для сравнения со статистическими моделями Тайфуна-Феделе и Боккотти, используемыми для объяснения буйных океанских волн, возникающих в гораздо более глубоких водах. Эти модели использовались для анализа двух известных реальных волн-убийц, Андреа и Драупнера, которые наблюдались на нефтяных платформах в Северном море в 1995 и 2007 годах, а также волны-убийцы Килларда, наблюдавшейся у побережья Ирландии в 2014 году.
«Мы смогли расширить эти статистические модели, которые в значительной степени проверены для волн в глубоких водах, для описания прибрежных волн-убийц», - сказал Феделе.
Сравнение смоделированных профилей глубоководных волн-убийц и профилей волн, созданных на основе данных, собранных для прибрежных волн, показало одинаковый профиль для всех, предполагая, что прибрежные волны генерируются во многом так же, как и Глубоководные, сказал Феделе.
Но что касается прибрежных волн, то при разбивании волн теряется часть их энергии, сказал он.
«Как только вы попадаете на мелководье, повышенная нелинейность делает волны менее дисперсионными, и усиливается тенденция к разбиванию волн», - сказал Феделе. «Большая часть энергии рассеивается, образуя белые шапки, которые разбиваются о берег».
Исследование может послужить основой для проектирования прибрежных сооружений, построенных таким образом, чтобы противостоять силам волн с течением времени.
Для тех, кто хочет спроектировать прибрежные сооружения, вам необходимо знать, какая самая большая волна разобьется в прибрежной зоне за время существования сооружения - какая самая большая волна из многих миллионов волн или более это произойдет», - сказал Феделе. «И как только вы получите эти знания, используя эти статистические методы, вы сможете спроектировать конструкцию, способную выдержать самую высокую волну».
Феделе сказал, что следующие шаги исследования будут включать изучение физической механики точки, когда волны разбиваются либо о берег, как в случае с прибрежными волнами, либо когда глубоководные волны-убийцы прорываются в открытая вода.
Этот материал основан на работе, поддержанной Научным фондом Ирландии. Любые мнения, выводы и выводы или рекомендации, изложенные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения спонсоров.