Przełom po trzech dekadach badań
Mijały lata, a zagadka gigantycznych fal wciąż pozostawała nierozwiązana. Dopiero teraz, po trzydziestu latach analiz, międzynarodowy zespół pod kierunkiem Francesco Fedele z Georgia Tech publikuje wnioski, które podważają dotychczasowe założenia. Badacze przeanalizowali najobszerniejszy w historii zbiór danych oceanicznych, by udowodnić, że fale-olbrzymy nie są wynikiem egzotycznych procesów. Co więcej, okazuje się, że mechanizmy ich powstawania są częścią naturalnego funkcjonowania oceanu. 24-metrowa ściana wody, która spadła na platformę Draupner, nie tylko zniszczyła stalowe barierki i porozrzucała ciężki sprzęt. Jej najważniejszym aspektem stały się precyzyjne pomiary, które po raz pierwszy potwierdziły to, o czym marynarze opowiadali od stuleci.
Czytaj też: Trzy razy więcej wody niż w oceanach. Głęboko pod powierzchnią kryje się gigantyczny zbiornik
Przez dziesięciolecia w środowisku naukowym dominowało przekonanie o niestabilności modulacyjnej jako głównym sprawcy. Teoria zakładała, że niewielkie zaburzenia w regularnych falach mogą prowadzić do powstania ekstremalnie wysokich fal. Najnowsze analizy 27 500 zapisów falowych z lat 2003-2020 definitywnie obaliły to wyjaśnienie w warunkach otwartego morza. Jak wskazuje Fedele, którego badania ukazały się na łamach Scientific Reports, mechanizm niestabilności modulacyjnej sprawdza się głównie w ograniczonych warunkach laboratoryjnych. Na otwartych wodach, gdzie energia rozchodzi się wielokierunkowo, sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Dane z Morza Północnego nie wykazały żadnych śladów tej teorii w powstawaniu prawdziwych fal-olbrzymów.
Jak naprawdę rodzą się morscy giganci i co oznaczają wyniki ostatnich badań
Badacze zidentyfikowali dwa kluczowe procesy odpowiedzialne za powstawanie tych zjawisk. Pierwszy to tzw. skupianie liniowe. Gdy fale o różnych prędkościach i kierunkach spotykają się w jednym punkcie, sumują swoją energię. Drugim czynnikiem są nieliniowości drugiego rzędu, które prowadzą do charakterystycznego spłaszczenia doliny fali przy jednoczesnym wyostrzeniu jej grzbietu. Ten proces może zwiększać wysokość dużych fal nawet o 15-20 procent. Co ciekawe, każda taka fala pozostawia specyficzny “odcisk palca”. Jest to charakterystyczny układ fal przed i po szczycie, który ujawnia mechanizm jej powstania. Naukowcy zaobserwowali też konkretne warunki sprzyjające tworzeniu się gigantów: stany morza z niewielkim rozproszeniem kierunkowym (około 30 stopni), duże rozproszenie częstotliwości oraz wody o określonej głębokości.
Czytaj też: Lasery ujawniły fenomen ukryty pod wodą. Fale robią coś niezwykłego
Zrozumienie mechanizmów powstawania fal-olbrzymów ma fundamentalne znaczenie dla bezpieczeństwa. Narodowa Służba Oceaniczna i Atmosferyczna (NOAA) oraz koncern Chevron już wykorzystują modele Fedele do przewidywania obszarów największego ryzyka. Sam naukowiec pracuje obecnie nad algorytmami uczącymi się, które analizują dziesiątki lat danych w poszukiwaniu subtelnych wzorców poprzedzających ekstremalne zdarzenia. Te odkrycia zmieniają zasady projektowania statków, platform wiertniczych i konstrukcji przybrzeżnych. Jak trafnie zauważa główny autor badań, choć fale-olbrzymy to ekstremalne zjawiska, stanowią one naturalny element oceanicznego ekosystemu. Kluczem nie jest ich wyeliminowanie, lecz nauczenie się przewidywania i odpowiedniego przygotowania.