By Коли раптово з океану підіймається гігантська хвиля заввишки до 30 метрів, тобто значно вища від інших хвиль навколо, то навіть найбільші плавзасоби опиняються в небезпеці. Цунамі, наприклад, є наслідком сильних підводних землетрусів, а от походження руйнівних хвиль (rouge waves) невідоме. Ми не вміємо їх передбачати. З’ясування механізму їхнього виникнення має ключове значення для здатності прогнозування, де і коли вони з’являться – пише Рейчел Берков у журналі Scientific American.
Група математиків – Ерік Ванден-Еінден із Нью-Йоркського університету, Джованні Дематтейс і Міґель Онорато, обидва із Туринського університету в Італії, а також Тобіас Графке з Ворицького університету в Великобританії – запропонували новий метод передбачення появи руйнівних хвиль і перевірили його в експериментах, що проводилися у великому басейні. Їхня ідея базується на математичній теорії великих відхилень, яка дозволяє оцінити частоту появи рідкісних подій. Дослідники розглядають руйнівні хвилі як статистичний об’єкт, так званий instanton, певного роду відхилення, яке також виникає внаслідок обчислень у фізиці елементарних частинок, теорії інформації й управлінні ризиками.
Науковці описали свою модель у статті, опублікованій у грудні минулого року в Physical Review X. Тестування проводилося у Норвегії з використанням спеціального басейну завдовжки 270 м, що був оснащений обладнанням, яке збурює хвилі заданих параметрів. Зіштовхуючи між собою хвилі вибраних габаритів, дослідники зауважили сантиметрові прекурсори, які потім розвинулися у вп’ятеро вищі від інших хвилі.
З теорії великих відхилень випливає, що будь-яка комбінація хвиль, яка спричиняє значну зміну висоти, призведе до виникнення великої хвилі характерної форми, не залежно від початкових умов; з математичної перспективи утворення хвиль рідкісного типу повинно завжди відбуватися у найбільш вірогідний спосіб. Вимірювання, здійснені в експериментальному басейні, це підтверджують. “Усі руйнівні хвилі подібні одні на одних, – твердить Ванден-Еінден, – але кожна звичайна хвиля є звичайною у свій власний спосіб”.
Модель, яку створила група, “дозволяє погодити між собою дві найважливіші теорії, які застосовувалися досі для пояснення виникнення великих і руйнівних хвиль”, – каже Алвісе Бенетадджо, дослідник з Італійського інституту морських наук, який не брав участі в дослідженні. Перша теорія припускає, що великі хвилі походять від менших, які поєднуються і додаються, а друга – що зміни форми хвиль посилюють наростаючу різницю висоти. Жодна із цих концепцій не могла пояснити попередніх спостережень і експериментів.
Нові розрахунки пояснюють обидва явища, внесок яких змінюється залежно від стану води, а також дозволяє оцінити ймовірність виникнення і висоту руйнівних хвиль для будь-якого стану океану. Вчені твердять, що після адаптації моделі до реальних умов океану, із врахуванням наявних вітрів, течій і руху в різних напрямках, вона стане інтегральним знаряддям у системі прогнозування для кораблів, веж та платформ.
“Потрібно ще провести чимало експериментів, особливо в польових умовах, – пояснює Бенетадджо. – Це найкращий дослідний полігон”.
