Волны-убийцы: смерть под парусом

Столетиями моряки рассказывали о неожиданно возникающих гигантских волнах, способных потопить корабль. Ученые не воспринимали эти истории всерьез. До самых недавних пор некоторые океанологи отрицали существование громадных волн-убийц в открытом море, считая недостоверными свидетельства перепуганных очевидцев. Из-за углубления, которое всегда предшествует волне, возникает ощущение большей, чем на самом деле, высоты водной гряды. Это ощущение усиливается еще и тем, что корабль располагается не горизонтально, то есть параллельно подошве волны, а наклонен к ней. В итоге высота может сильно преувеличиваться.

Но с началом добычи нефти из морского шельфа появилась объективная информация: приборы на буровых платформах стали время от времени фиксировать приход одиночной гигантской волны, резко превышающей средний уровень волнения. Подобные всплески систематически наблюдаются сейчас и спутниками, осуществляющими мониторинг океана.

Волны-убийцы изучает ведущий научный сотрудник Нижегородского ГТУ Ирина Диденкулова.

В чем разница между цунами и волнами-убийцами?

У них разный масштаб, и характер появления разный. Источник цунами — землетрясение или оползень. От цунами очень много разрушений. Волны-убийцы отличаются от обычных волн только амплитудой. Их опасность — в неожиданности.

Цунами легче прогнозировать. Во всяком случае, те цунами, что вызваны землетрясениями: происходит землетрясение, дальше оцениваются его параметры. На основе этих расчетов смотрят, какая может быть сгенерирована волна цунами, и моделируют распространение этой волны. Затем — по мере распространения волны — численные расчеты сравнивают с данными буев, через которые эта волна проходит. В результате расчетные данные уточняются. Это можно сделать быстро и успеть предупредить жителей всех побережий, которые затронет цунами. Но это с цунами от землетрясений. А, например, для цунами, вызванных оползнями, точных прогнозов пока не делается.

Стоит ли ждать реально работающей системы прогноза цунами и волн-убийц?

Никакая система не может стартовать мгновенно. Она придумана, теперь ее надо тестировать, переводить в штатный режим. Думаю, нам потребуется лет пять как минимум.

Где стоит опасаться одиночных волн, только в открытом море?

Не только — возникать они могут как в открытом море, так и вблизи берега и даже на берегу. Я как раз больше интересуюсь именно последними двумя разновидностями. «Волна-убийца» — вполне конкретный термин. Это волна, высота которой в два раза превышает значительную высоту волны (некую величину, характерную для данного состояния моря, среднее от 1/3 самых высоких волн). То есть это просто необычный выброс — он может быть как в земном океане, так и в атмосфере Солнца.

Получается, при безветрии и штиле волна-убийца может быть всего два сантиметра высотой?

С точки зрения статистики да, это так. Но когда речь идет не о науке, а еще и о безопасности, то учитываются, конечно, дополнительные условия: например, волна не должна быть ниже стольких-то метров. Для прогнозов это второе условие особенно важно и должно применяться с учетом устойчивости каждого конкретного объекта. Для одной прибрежной конструкции она будет одной, а для наземной — совсем другой, и для разных кораблей тоже будет различаться.

Математические модели нужно проверять. Как строятся ваши наружные эксперименты?

Экспериментальный бассейн в нашей лаборатории мы пока строим, но я работала в других — в английском и немецком. Как правило, это длинный канал, заканчивающийся береговым модулем. По такому каналу мы гоним волну и смотрим, что с ней происходит на берегу. Особенно интересно было работать в огромном 300-метровом Ганноверском бассейне. Это как раз тот случай, когда размер имеет значение. От генератора волн до «берега» мне приходилось ездить на велосипеде, пешком довольно долго, а я, признаться, как-то с велосипедами не очень дружу — боялась. Но к концу эксперимента уже освоилась.

Натурные эксперименты мы тоже проводили прямо на берегу. Там схема работы похожая. Измеряем волну на каком-то расстоянии от суши и на берегу. Из инструментов используем эхолоты, датчики давления, а на берегу очень часто ставим камеры высокого разрешения или видеокамеры, по которым потом можно отследить динамику каждой конкретной волны.

И все же с трудом верится, что появление волн-убийц вообще можно прогнозировать…

Тут есть два подхода. Один состоит в том, чтобы отслеживать условия, в которых образование волны-убийцы наиболее вероятно. Определение таких условий и есть главная задача, для решения которой нужно учитывать результаты численных и лабораторных экспериментов, механизмы возбуждения волн-убийц, а также данные натурных наблюдений. Задача сложная, так как механизмов довольно много и они могут накладываться друг на друга. Волны-убийцы способны формироваться путем сложения нескольких волн, когда они догоняют друг друга или приходят с разных направлений (иногда даже более чем с двух), за счет взаимодействия с течениями, берегом, друг с другом, а также в результате собственной естественной эволюции. При развитии такого подхода мы сможем оповещать людей о высокой вероятности встречи с волной-убийцей в данном регионе.

Другой же подход состоит в том, чтобы инструментально засечь волну-убийцу на достаточном расстоянии от охраняемого объекта (будь то прибрежная инфраструктура или судно) и в кратчайшее время предсказать ее дальнейшее поведение. Причем сделать это в кратчайшие сроки, чтобы в случае необходимости успеть провести эвакуацию людей из опасной зоны или совершить маневр судна. Это уже срочный прогноз, и тут речь идет не о вероятности, а о конкретной приближающейся угрозе. В моей группе мы работаем над развитием обоих этих подходов.

Чего же удалось достичь?

Мне как-то приснился кошмар: у меня защита, передо мной комиссия, и они меня строго спрашивают: «А что ты сделала нового в науке?» И холодный пот по спине. Если серьезно, то я думаю, что самые интересные результаты у нас по волнам-убийцам. Вообще, наша заслуга в том, что мы продемонстрировали со всей определенностью — у берега тоже бывают волны-убийцы. Да и продвинулись мы за последнее время в этой области очень существенно. Если еще несколько лет назад не было толком понятно, когда, откуда и почему они берутся, то сейчас акцент уже сместился в сторону прогноза, а значит, недалек тот день, когда мы сможем их предсказывать.

_{Фото: AGE / Legion-media, Solent News, SPL, Alamy (x2) / Legion-media, iStock (x2), SPL / Legion-media}

_{Материал впервые опубликован июне 2016, частично обновлен в ноябре 2021}