E1995年9月11日早上,巡航班轮伊丽莎白女王队在南安普顿到纽约的路上,是由飓风路易斯的尾部抨击,在纽芬兰海岸的某处。仿佛敏感其即将灭亡,Luis最后一次镀锌,抽搐着生命,并将北大西大西洋鞭打到130英里/小时的风和40英尺的波浪中。这一切都没有对船长,罗纳德沃里克的过度担忧,这是一个30年的帆船资深人士熟悉汹涌的大海。路易斯几乎没有意想不到的;自从离开英格兰以来,这艘船稳步跟踪了风暴的道路。“这对我们来说是公平的游戏,”退休的商作召回,从他在英国萨默塞特的家中回忆起来。“我们是一个跨大西洋班轮。”
晚餐时,沃里克建议船上的乘客说,夜间情况可能会有些不稳,要把任何不值钱的东西都放在船舱里。然后,他做了任何一个船长在波涛汹涌的海上都会做的事情。随着船驶入海浪,沃里克将速度放慢了几节。它被称为“浮向”,其理念是尽可能轻轻地渡过海浪,同时保持足够的速度以保持转向控制。在舰桥下方很远的地方,狂风呼啸,拍打着装甲窗户,几名乘客在一家酒吧里临时守夜。
刚过凌晨2时,沃里克和他的军官突然看到水和抽搐白色泡沫汹涌的怪物,在不久的距离。“如果你站在QE2的桥梁,”他说,“你的眼睛的海拔高度为90脚。”从他们可以通过在大雨倾盆的黑暗辨别,若隐若现的波峰高达桥本身。华威,谁说,他从来没有遇到过任何东西如此之大,在之前的海洋,说,这是因为如果他们的标题为“多佛白崖”。
这个波浪的异常度仍然困扰着沃里克。
大约一分钟后,第二轮量化宽松(QE2)的前甲板遭遇了冲击。沃里克说:“我们没有做得太过分。”“我们实际上经历了它。”一连串的震动穿透了整艘船。水墙砸在船的甲板上,钢板弯曲约18英寸。不过,这些都在这艘船的运行范围之内。“我们并没有被打倒,”他说。“大多数乘客都在床上。”
但这一波异常的浪潮仍然困扰着沃里克。对于一个在北海的老手来说,40英尺高的海浪,那种会吓到我们大多数人的海浪,并不是什么不寻常的事。但突然出现的一股巨浪是其他巨浪的两倍还多,这是非常罕见的。沃里克遭遇了异常汹涌的巨浪。
我在通常的说法中,“异常涌浪”指的是任何异常大的浪。但异常涌浪的绝对规模不一定很大,也不一定与强风暴有关。德国Geesthacht海岸研究所所长Burkard Baschek将其定义为任何统计上极端的海浪。“(异常涌浪)至少是所谓的显著浪高的两倍,”他说。显著波高被定义为任何给定时刻最大的三分之一波浪的平均值,“如果你在那里,观察海洋状态,你可以用眼睛看到的波。”
这意味着你可能经历过异常涌浪而没有注意到。如何?“如果你在风平浪静的环境中,”Baschek说,“海浪有一米高,突然你遇到了两米高的海浪,那又怎样?”事实上,巴切克说,在世界海洋的某个地方,每天有一个巨浪是异常涌浪。在加州大学洛杉矶分校(UCLA),他从一个数量的分析数据浮标美国西海岸,全球数据推断,估计船拖网北大西洋(比如QE2)将“遇到20 - 30的超级巨浪在25年的使用寿命,”约一年。
流氓波,在基部,数学对象意味着水手,那么科学家,却迟迟没有掌握它们的性质。后期到19世纪,水手的传说和科学之间的界限可能是因为模糊的雾结合的视野,与知名期刊上的目击报告例行‘海上怪物’。到了20世纪中叶,虽然,大多数怪物已经被驱散或解释,但不是疯狗浪,它今天继续被误识别和不完全理解。即使是文明最著名的海浪之一,北斋的神奈川附近的巨浪,通常被误解为海啸 - 木刻甚至被用作联合国教科文组织海啸警告标志的象征 - 当几位学者所说,它实际上更有可能是流氓浪潮。1,2
疯狗浪的科学初具规模在60年代初,而不是在海边,但在波箱,基本上是一个长,浅槽以“桨”,用于产生不同的频率,在剑桥大学工程系的波。在那里,物理学家和流体动力学专家T.布鲁克本杰明,由名为吉姆·菲尔,是有麻烦试图证明一些科学家一直以为,一个研究生资助:稳定性的所谓的“斯托克斯波,”何许乌尔波,或原型波,流体动力学,由著名的19世纪的剑桥大学理论数学家乔治·加布里埃尔·斯托克斯。Stokes, inspired by a British engineer’s faintly astonished report of a “solitary heap of water,” pushed along by a slowing boat, that had maintained its speed and shape for nearly two miles as it traveled through a canal, looked for an equation that could describe a wave propagating in shallow water without changing shape.3.
人们想当然地认为斯托克斯的“波列”基本上是稳定的。但是在波浪水槽中工作的工程师——测试船舶的水动力学和类似的东西——正在寻找不稳定性。4当他们开始寻找稳定的时候,费尔和本杰明注意到一些奇怪的事情。他们的同事J.C.R.亨特写道,他们两人“观察到在造波器上产生的波是如何从频率和波长不变的常规波列开始的,但在水槽下面大约5米处开始形成频率和波长不同的波组。”5想这可能是与波发生硬件问题,他们首先制定出一个解决方案,以保持频移离。然后,他们搬到一个更大的油箱,具有可编程的造波机。但结果是一样的。作为波向下移动的罐,它是由较高和较低频率的“边带”冲击。重要的是,这些边带的幅度,或高度成倍增长,因为他们走下来的坦克。
这种效果,现在被称为“本杰明 - FEIR不稳定”,为如何盗窃模式提供了一个暗示。作为J.B. Zirker在他的书中描述了,海浪科学在美国,波群一旦找到一种调制的最佳点,就会从自身窃取能量,产生一个高波——比正常的波动力学所预期的要高——然后“返回”到原波。他写道:“边带的高度呈指数级增长,但主波最终解体。”“以前没有人见过,也没有人想到过这样的事情。”
最终使Rogue波的概念如此引人注目,这并不简单地,他们可以增长到意想不到的高度,但它们比预期的更频繁发生。哈佛大学的物理学家埃里克海尔解释说,这是对大浪创造的大部分思考受到M.S.的影响Longuet-higgins,指出的数学家和海洋学家,他是在一项研究中写道的,试图“从理论上学习随机,移动高斯表面的统计特性”。换句话说,海洋。
“他的理论是基于波的随机叠加,”海勒说。“他在大范围内均匀地把它们加起来,然后问有多少不走运的加法会导致大浪。”这是一个线性过程。据海勒说,只有一个问题:“(现实中)有更多的反常波动事件,超出了理论的解释范围。”人们脑子里突然灵光一闪——这一定是非线性进化!”
所以疯狗浪撞向随机分布的波高的长期“海高斯”的模式。他们不是已经有人思想,新的可能性,如所谓的“塔伊丰分配”(巧合听起来像“台风”,而是被命名为一个土耳其学者)都获得了货币预测的可能性相当长尾巴疯狗浪。
O研究异常涌浪的最大好处之一不是来自实验室,而是来自海洋本身。在1995年第二轮量化宽松政策被巨浪击中的那个晚上,还有另一个目击者,他从一个深度沉浸的位置体验了巨浪:“44139号浮标”,这是一个由位于哈利法克斯的加拿大部队气象办公室(Canadian Forces Meteorological Office)监测的带有仪器的浮动信标。它在折磨期间生成的统计图表很简单,但令人不寒而栗。这里的波浪高度呈锯齿状,沃里克曾与40英尺高的巨浪搏斗。但随后,随着没有预期的积累,出现了一个戏剧性的峰值,跃至页面顶部,几乎是字面上的“破表”。同样突然的是,它又俯冲下来,就好像它从未出现过一样。
像44139一样的浮标,配备加速度计和其他测量装置,为水手账户和估算主导的竞技场带来了精确度。在他们出现之前,测量波浪的高度是一个不精确的过程。一个早期,并且复杂,努力涉及通过光的反射从飞机和数学估算波高的努力。6
但是浮标远非完美。他们得到的波比下去,或敲在他们的边。还有选择偏差的问题。大多数仪表浮标靠近岸边,Baschek说,而最大的疯狗浪发生更频繁地在开放的海洋。并非所有的浮标可以测量波的方向。和已捕获的QE2,或者在另一个著名的例子早些时候在同一年的大波的测量,一个30米长的波的石油平台Draupner离海岸上拍摄的挪威都是单点测量。“这是一个浮标或雷达点,”他说。“但你不知道的坝顶长度是什么。如果你衡量一个流氓波,它是一个局部喷雾,或者它会在数英里?多长时间持续? Does this rogue wave form right before your buoy and fall apart right after that? This is also something you don’t know.”
文明中最著名的海浪之一经常被误解为海啸。
作为一种引人注目的提醒,即使是其更复杂和更强大的测量能力,仍然赶上了海洋的巨大性,它只是在2011年的那种长期涉嫌,但从未观察过的“合并海啸的现象”“-two波浪(非线性地形成)变得(线性地)变得更强大的一个终于在野外观察到,感谢卫星在海啸上绕过卫星。捕获合并海啸是一个“1000万机会”随机观察,作为调查员。7
由于这些原因,即使在这个网络数据和超级计算机模拟的时代,一些关于异常涌浪的最佳数据仍然来自在海上工作的男男女女。
我n 2010年1月,螃蟹船早期黎明(在它发生的情况下)致命捕捞在阿拉斯加的圣保罗镇附近,一名男子被海浪袭击,据说海浪的高度是原来的两倍……
全文将于2014年秋季发表鹦鹉螺季度。订阅今天!
Tom Vanderbilt在其他主题中写了设计,技术,科学和文化。
参考文献
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3.Zirker, J.B.海浪科学约翰霍普金斯大学出版社(2013)。
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7.Buis, A. & Cole, S。美国国家航空航天局发现日本海啸海浪合并,能量倍增。NASA.gov(2011)。
8.观点:光学异常波的需求。物理3.,101(2010)。
*由于编辑错误,标题拼错了Nail Akhmediev的名字作为出版.











