Восточная часть Средиземного моря, большой бассейн, окруженный древними культурными памятниками, также является горячей точкой климатологии. Однако региону уделяется сравнительно мало внимания, когда речь заходит о понимании экстремальных состояний моря, которые вызывают массивные и потенциально катастрофические волны.

Признавая пробел в научных знаниях, международная группа исследователей во главе с Франческо Феделе, адъюнкт-профессором Школы гражданского строительства и охраны окружающей среды Технологического университета Джорджии, исследовала потенциальные опасности для судоходства в Восточном Средиземноморье.

Они смотрели на разбойничьи волны, изучали, как они формируются, и анализировали вероятность того, что судно столкнется с ними во время плавания по бурным водам во время сильных штормов. Их результаты проливают свет на природу экстремальных волн в Средиземном море и могут способствовать развитию технологий прогнозирования аномальных волн и морской навигации в экстремальных погодных условиях.

"Представьте, что в одной точке океана волны идут со многих направлений", - сказал Феделе. "Всегда есть шанс, что они встретятся, увеличатся по амплитуде и создадут огромную волну. Это то, что мы называем мошенническим событием".

Буйные волны уже давно наблюдаются очевидцами в западном Средиземноморье — иногда путешественниками на круизных лайнерах — и, как известно, приводят к разрушению конструкций и гибели людей.

Чтобы изучить ситуацию в Восточном Средиземноморье, Феделе объединился с сотрудниками Технион-Израильского технологического института и Научно-исследовательского института береговой и морской инженерии КАМЕРИ в Хайфе, Израиль. Команда использовала новую теорию пространственно-временных волновых экстремумов и рассмотрела гипотетические сценарии плавания кораблей военно-морского флота Израиля в водах двух крупных штормов, которые произошли в Средиземном море в 2017 и 2018 годах.

Исследователи изучили частоту возникновения случайных волн, с которыми сталкивается наблюдатель в данной точке на поверхности моря, такой как нефтяная вышка. Статистический анализ команды показал, что самые большие наблюдаемые волны во время двух крупных штормов имеют сходные характеристики с катастрофическими волнами Эль-Фаро, Андреа и Драупнера, в которых асимметрия гребней и впадин волн была доминирующим фактором в создании волн-изгоев.

Они обнаружили, что, поскольку бассейн Восточного Средиземноморья характеризуется волнами, приходящими со всех направлений, волны-изгои не "крадут" энергию у соседних волн и не растут за их счет. Этот эффект, известный как модуляционная нестабильность, использовался в прошлом для понимания блуждающих волн. Но, по словам Феделе, это актуально только тогда, когда волны движутся в одном направлении, например, по длинному каналу, и поэтому неприменимо в реалистичных морях.

Проведенный командой новый пространственно-временной анализ наиболее интенсивных состояний моря также продемонстрировал способность прогнозировать потенциальные опасности для судов различных размеров и крейсерских скоростей, плавающих в неспокойных водах проанализированных штормов.

Феделе говорит, что серфер может предложить полезную аналогию для пространственно-временного эффекта волн.

"Как мы знаем, серферы не ждут весь день на одном и том же месте, надеясь, что прибудет большая волна", - сказал он. "Они плавают вокруг определенного района, чтобы увеличить свои шансы столкнуться с большими волнами, и они всегда находят одну. Аналогично, судно, плывущее по волнам, столкнется с большим количеством волн на своем пути, и вероятность столкнуться с волной-изгоем выше, чем это было бы для нефтяной вышки".

Новый анализ волн в пространстве-времени, проведенный командой, также может предсказать потенциальную опасность для навигации судов. Версия модели Феделе уже принята Национальным управлением океанических и атмосферных исследований для WAVEWATCH III, национальной оперативной модели прогнозирования волн. По словам Феделе, такая модель может быть расширена для учета движения судов и других опасностей, и потенциально может принести пользу судоходным компаниям, морской промышленности и прибрежным сообществам.

Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.