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这种巨浪能把海上平台拍成“曲别针”,却一度无法预测

添加时间:2025-12-04 作者: 来源:环球科学 点击:5 收藏 打印 字体:
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图片来源:Unsplash

撰文|埃弗里·斯凯勒·纳恩(Avery Schuyler Nunn)

翻译|巢栩嘉

1995年元旦,在灰蒙蒙的天空下,挪威北海德拉普纳石油平台遭遇了航海传说中才存在的恐怖现象:一道26米高的水墙打在钻井平台上,支撑平台的钢架如折曲别针般扭曲变形。自此,“德拉普纳巨浪”第一次给世人留下确凿的证据:“疯狗浪”(rogue waves)确实存在。

近三十年后,科学家终于解开了异常巨浪背后的物理机制。近期一项研究分析汇总了北海一座平台18年里用激光记录的27 500组浪高数据,发现海洋波浪独特的自然物理特性:多个波列相交时会产生单一的巨浪。

这项研究发表在《科学报告》(Scientific Reports)上,指出这种叠加能把单峰浪高推到邻近波浪的2倍以上。研究还识别出波浪数据中独特的“指纹”, 当两股及以上波列相互增强时,会形成重复性的干涉模式,这标志着最有可能出现疯狗浪。

如果科学家能够提前探测到这些特征信号,极端巨浪或许将从不可预测的恐怖现象转变为可预测的危险。英国基尔大学(Keele University)物理海洋学家维克托·施拉(Victor Shrira,并未参与这项研究)说:“我们的文明极度依赖航运和海上活动,目前国际上正投入大量精力研究疯狗浪,再大的船只和平台在巨浪面前也难以幸免。”

这项新研究的关键在于厘清了疯狗浪的成因误区。此前,研究人员经常在实验室中通过 “调制不稳定”来造浪:将人造波浪导入狭窄的通道,直到它们疯狂地堆积起来形成水浪。美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的应用数学家弗朗切斯科·费代莱(Francesco Fedele,这项研究的通讯作者)在过去的研究中修订了这些模型。结果表明,这种实验室中的模拟实验并不能代表和解释在开阔海洋中发生的情况。

费代莱表示:“想象一下,当球赛散场后,观众被挤进狭长的通道,后方人群推挤前行,部分人甚至爬过他人形成人堆。这就像波浪水槽中的疯狗浪。但如果球场大门直通广场,人群自然分散开来,便不会形成这种波浪。同理,开阔海域的疯狗浪遵循着不同的物理机制。”

疯狗浪的成因源于自然界一个微妙的奇特现象。真实的海洋波浪并非完美的正弦曲线;它们的波峰陡峭尖锐,波谷则宽阔平缓。科学家将这种固有的不对称性称为“束缚波不对称”,该现象自20世纪80年代便已发现,却长期被学界忽视。新的分析表明,当来自不同波列的涌浪以特定模式重叠时,这些尖锐化的波峰能够剧烈地堆叠起来,形成一道高耸的水墙,而且该研究还为这种堆叠提供了一种可测量的前兆模式,用于预测巨浪。

根据这项新研究,只要探测疯狗浪的特定“指纹”,就有望帮助科学家和海员提前最多一分钟预测这些“怪物”。在新近获取的数据中,也验证了疯狗狼的机制特征:例如,在2023年挪威北海的一场风暴中,摄像机捕捉到一个约17米高的巨浪,其增长过程符合干涉模式的预测。

海事物流公司EDT Offshore的工程师科拉尔·莫雷诺(Coral Moreno,并未参与此项研究)表示:“我相信这项研究能把疯狗浪的预报工作再往前推一步,让遇险船只多一条生路。”她还建议使用大范围的浮标或浮筒阵列来收集更多的长期数据,以便更好地预测疯狗浪。该研究团队希望,随着卫星、数据收集和人工智能技术的进步,能在世界各大洋中探测到这些“指纹”,从而将曾经看似偶然的事故转变为可预报的事件。

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