Een Skoltech-onderzoeker heeft een theoretisch model van golfvorming in zeestraten en kanalen ontwikkeld dat rekening houdt met niet-lineaire effecten in de aanwezigheid van een kustlijn. Dit onderzoek kan golfvoorspelling verbeteren, zeereizen veiliger maken en de kustinfrastructuur beschermen. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Oceaan dynamiek .

Het voorspellen van het weer aan de oppervlakte op zee is altijd een uitdagende taak geweest met zeer hoge inzet; bijvoorbeeld, meer dan 4, 000 mensen stierven als gevolg van ruwe zee tijdens Operatie Overlord in Normandië in juni 1944, een geallieerde inval waarbij slechte voorspellingen het verloop van de operatie behoorlijk veranderden. Huidige golfvoorspellingsmodellen gebruikt, bijvoorbeeld, door NOAA in de VS, zijn onvolmaakt, maar ze hebben veel afstembare parameters om een ​​redelijk goede voorspelling te garanderen.

Echter, als Andrei Pushkarev, senior onderzoeker bij Skoltech en Lebedev Physical Institute van de Russische Academie van Wetenschappen merkt in zijn paper op, kustlijnen bemoeilijken de situatie:hij schrijft dat, "golfvoorspellingen in het Engelse Kanaal zijn tegenwoordig nog bijna net zo moeilijk als in 1944." Zijn onderzoek suggereert dat het golfgedrag in geulen of zeestraten behoorlijk zal verschillen van dat in open zee.

"Kustlijnen creëren inhomogeniteit - een gradiënt van de golfenergieverdeling tussen de nulwaarde aan de grens en de niet-nulwaarde off-shore. Deze gradiënt lanceert golfadvectie, en het wederzijdse samenspel met niet-lineaire golfinteractie creëert eigenaardige effecten van het genereren van golven loodrecht op de wind, ', zegt Pushkarev.

De specifieke omstandigheden van de kanalen zorgen voor een nauwkeurige oplossing van de Hasselmann-vergelijking die golfgedrag beschrijft, de ene huidige modellen benaderen omdat het nog steeds onmogelijk is om op te lossen met moderne computers. Pushkarev's theoretische modellering van golfvorming in een Engelse Kanaal-achtige zeestraat toonde aan dat de ontwikkeling van turbulentie niet overeenkwam met de voorspellingen van conventionele modellen, aangezien de turbulentiestructuur significant anders was als gevolg van niet-lineaire interacties en golfadvectie. Aangezien het waargenomen fenomeen enige gelijkenis vertoont met laserstraling, ze noemen het de niet-lineaire oceaangolfversterker, of NOW.

"De zeestraatkusten spelen de rol van de semi-reflecterende spiegels voor gegenereerde golven, waardoor de situatie vergelijkbaar is met conventionele lasers, waarbij de niet-lineaire golfmedia de rol van actieve resonator spelen, in zekere zin vergelijkbaar met de conventionele lasers. De kracht van de loodrecht op de wind geëxciteerde straling neemt aanzienlijk toe met de groei van de reflectiecoëfficiënt van de zeestraatgrenzen. In zekere zin, we hebben te maken met een soort niet-lineaire laser, ' merkt Pushkarev op.

"Dit model, gebruikmakend van de exacte versie van de Hasselmann-vergelijking, laat zien dat bestaande operationele golfweervoorspellingsmodellen het beschreven effect missen, gezien het eerder een numeriek artefact, " hij voegt toe.

De onderzoeker zegt dat dit laserachtige effect van golfopwekking loodrecht op de wind niet alleen kan worden waargenomen in zeestraten, maar ook op open zee met specifieke inhomogene winden, waar ruimtelijke winddraaipunten omstandigheden creëren die vergelijkbaar zijn met die waargenomen in aanwezigheid van kusten.

Het nieuwe onderzoek is veelbelovend in het verklaren van de aard van seiches, eigenaardige staande golven in semi-ingesloten wateren die een groot probleem vormen voor schepen in havens. Maar het suggereert ook dat een correcte beschrijving van turbulentie in de aanwezigheid van kustlijnen schurkengolven mogelijk maakt, schijnbaar onvoorspelbare oppervlaktegolven die zelfs voor grote schepen extreem gevaarlijk zijn.