Onderzoekers van de Florida State University hebben ontdekt dat abrupte variaties in de zeebodem gevaarlijke oceaangolven kunnen veroorzaken die bekend staan ​​​​als schurkenstaten of buitenissige golven - golven die zo catastrofaal zijn dat ze ooit werden beschouwd als de verzinsels van de verbeelding van zeevarenden.

"Dit zijn enorme golven die enorme vernietiging kunnen veroorzaken aan schepen of infrastructuur, maar ze worden niet precies begrepen, " zei Nick Moore, assistent-professor wiskunde aan de staat Florida en auteur van een nieuwe studie over malafide golven.

De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling Vloeistoffen .

Ooit beschouwd als een mythe, deze golven hebben de wetenschappelijke gemeenschap al tientallen jaren verlamd.

Door de jaren heen, onderzoekers over de hele wereld hebben een aantal verschillende factoren onderzocht waarvan zij dachten dat ze zouden kunnen bijdragen aan deze golven, inclusief de zeebodem, windexcitatie en een fenomeen genaamd Benjamin-Feir waarbij afwijkingen van een periodieke golfvorm worden versterkt door niet-lineariteit.

De meeste studies die zich op de zeebodem richtten, beschouwden alleen zachte hellingen, en de weinige studies die de hellingen tot grotere extremen dreven, waren voornamelijk gebaseerd op computersimulaties.

"Er was een relatieve ondervertegenwoordiging van gegevens uit de echte wereld die je kunt krijgen uit laboratoriumexperimenten, waar u de verschillende factoren zorgvuldig kunt controleren, "Zei Moore. "Vaak heb je deze gegevens uit de echte wereld nodig om te zien of de computersimulaties je überhaupt zinnige voorspellingen geven."

Moore's laboratoriumexperimenten waren de eerste die het effect van abrupte variaties op de zeebodem op golfstatistieken onderzochten.

Samen met Kevin Speer, directeur van het Geophysical Fluid Dynamics Institute van FSU en voormalig FSU-student Tyler Bolles, Moore creëerde een lange kamer met een variabele bodem. Een motor gebruiken om gerandomiseerde golven te genereren, het onderzoeksteam volgde duizenden golven om te zien of er patronen naar voren kwamen.

Nadat de golven door enkele voeten van een constante diepte waren gegaan, ze kwamen een trede in de bodem van de tank tegen die een abrupte verandering in de zeebodem vertegenwoordigde. Moore en zijn collega's ontdekten dat de golven aanvankelijk normaal leken, volgens een traditionele klokkromme. Maar toen ze de trede overgingen, de structuren van de golven aanzienlijk veranderd.

De veranderde golven volgden een zogenaamde gammaverdeling, een wiskundige functie die bepaalde patronen beschrijft die de klokkromme op een bepaalde manier trotseren.

"Het is verrassend hoe goed de gammaverdeling de golven beschrijft die in onze experimenten zijn gemeten, "Zei Moore. "Als wiskundige, dat schreeuwt naar mij dat er iets fundamenteels is om te begrijpen."

De experimenten en de opkomst van deze gammadistributie hebben geleid tot nieuw onderzoek naar de oorsprong van malafide golven.

"We moeten ze eerst op een fundamenteel niveau begrijpen door nieuwe wiskunde te ontwikkelen, "Zei Moore. "De volgende stap is om die nieuwe wiskunde te gebruiken om te proberen te voorspellen waar en wanneer deze extreme gebeurtenissen zullen plaatsvinden."