Теперь международная группа исследователей проанализировала данные о больших прибрежных волнах за несколько месяцев, чтобы предоставить новые идеи, которые могут помочь улучшить конструкции различных прибрежных сооружений, от морских портов до морских дамб, чтобы лучше противостоять разрушительным волнам.
В исследовании, опубликованном 28 октября в журнале Scientific Reports, исследователи сообщают об объединении математической модели для описания образования больших волн с реальными измерениями, выполненными на мелководье недалеко от побережья Ирландии, где, как сообщается, волны падали. берег с достаточной силой, чтобы сдвинуть 100-тонные камни.
«В этой работе мы проанализировали реальные данные, чтобы показать, что в течение нескольких месяцев, измеряя различные штормовые явления, мы обнаружили, что экстремальные волны, которые мы наблюдали в прибрежных данных, как правило, в среднем меньше, чем волны-убийцы. мы наблюдали в глубоководных районах, но они имеют схожие характеристики », – сказал Франческо Феделе, доцент Технологической школы гражданского строительства и окружающей среды Джорджии.
"Эти большие прибрежные волны по-прежнему вызваны конструктивной интерференцией – эффектом волн, идущих во всех разных направлениях, которые в основном встречаются в одной точке и накапливаются, образуя большую волну, а также нелинейностями второго порядка, которые искажают синусоидальную форму волн до имеют более острые гребни и более мелкие впадины ", – сказал Феделе.
В исследовательскую группу также вошли М. Азиз Тайфун, почетный профессор Кувейтского университета, Фредерик Диас, профессор Дублинского университетского колледжа, и Джеймс Хертерих, научный сотрудник, акси Университетского колледжа Дублина.
В исследовании, спонсируемом Научным фондом Ирландии, исследователи проанализировали измерения, полученные с помощью устройства акустического доплеровского профилировщика течения (ADCP), которое было развернуто в течение нескольких месяцев на дне океана у мыса Киллард весной 2015 года и у островов Аран весной.
2017 г. За это время устройство смогло получить данные о двух сильных штормах, вызвавших большие прибрежные волны.
Более поздний 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, согласно измерениям ADCP, который работает, испуская звуковые импульсы и измеряя силу звука, отражающегося от плавающих частиц, для расчета высоты воды.
Исследователи использовали эти данные для сравнения со статистическими моделями Тайфун-Феделе и Боккотти, используемыми для объяснения океанских волн-изгоев, возникающих в гораздо более глубоких водах. Эти модели использовались при анализе двух известных реальных волн-убийц, Андреа и Драупнера, наблюдавшихся на нефтяных платформах в Северном море в 1995 и 2007 годах, а также волны-убийцы Килларда, наблюдавшейся у берегов Ирландии в 2014 году.
«Мы смогли расширить эти статистические модели, которые в значительной степени подтверждены для волн в глубоких водах, для описания прибрежных волн-изгоев», – сказал Феделе.
Сравнение смоделированных волновых профилей глубоководных волн-убийц и волновых профилей, сгенерированных данными, собранными для прибрежных волн, показало схожий профиль для всех, предполагая, что прибрежные волны генерировались почти так же, как и глубоководные, Феделе сказал.
Но для прибрежных волн разбиение волн уносит часть их энергии, сказал он.
"Как только вы попадаете на мелководье, повышенная нелинейность делает волны менее рассеивающими, и тенденция к разбиванию волн усиливается.,"Феделе сказал. "Большая часть энергии рассеивается, образуя белые шапки, которые разбиваются о берег."
Исследование может стать основой для проектирования прибрежных сооружений, которые построены так, чтобы противостоять силам волн с течением времени.
«Людям, которые хотят проектировать прибрежные сооружения, необходимо знать, какая самая большая волна разобьется в прибрежной зоне в течение срока службы сооружения – какая самая большая волна из всех миллионов или более волн, которые произойдут, "Феделе сказал. "И как только у вас появятся эти знания, используя эти статистические методы, вы сможете спроектировать структуру, способную выдержать самые высокие волны."
Феделе сказал, что следующие этапы исследования будут включать изучение физической механики точки, когда волны разбиваются, либо о берег, как в случае прибрежных волн, либо когда глубоководные волны-изгои прорываются в открытой воде.
Этот материал основан на работе, поддержанной Ирландским научным фондом.
Любые мнения, выводы, выводы или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения спонсоров.