Feltárult az óriáshullámok keletkezésének titka

Sokáig csak a tengerészlegendák részének tartották az óriáshullámokat, hasonlónak a tengeri szörnyekhez, azonban az elmúlt évtizedekben számos bizonyíték született már a létezésükre.

Az óriáshullámok a tengerek legrémisztőbb és legveszélyesebb jelenségei közé tartoznak.

A környező, eleve hatalmas hullámoknál kétszer nagyobbak, 20-30 méter magasak, és szinte a semmiből tűnnek fel, váratlanul csapnak le a hajókra, illetve időnként a partokra. Az első óriáshullám, amelyet meg tudtak mérni még 1995-ben, 25,6 méter magas volt (ez az Északi-tengeren alakult ki), a 21. században 16 olyan incidensről számoltak be, amelyek óriáshullámhoz köthetőek.

Régóta vita tárgya, hogy miféle folyamat vezet el e rendkívüli hullámok kialakulásához. Az eleve viharos antarktiszi vizeken az átlagnál gyakoribbak, ezért nemrégiben egy antarktiszi expedíciós hajót speciális kamerákkal szereltek fel a vizsgálatuk céljával. Az Agulhas II. nevű dél-afrikai jégtörő sztereó kamerái segítségével rögzítették felvételeken a hullámokat, majd a videók alapján 3D-ben rekonstruálták azokat, és a különös viselkedésüket, dinamikájukat.

A kutatók méréseket is végeztek a megfigyelésekkel párhuzamosan, majd elemezték az adatokat és a felvételeket. Ezek azt mutatták, hogy az óriáshullámok létrejöttében a szél és a megjósolhatatlan hullámmintázat a főszereplő, az elméleti modellek arról árulkodtak, hogy a tenger nemlineáris, rendszertelen dinamikai tulajdonságai lehetővé teszik e hullámok létrejöttét.

A hullámzó antarktiszi vizek és a tomboló szelek azt eredményezik, hogy a nagy hullámok felerősítik önmagukat, így olyan gyakoriságú válnak az óriáshullámok, amit az elméleti szakemberek rég sejtettek, ám élő körülmények közt eddig nem bizonyították. A numerikus szimulációk és a laborkísérletek is a szelek szerepére hívták fel a figyelmet, a kutatók most valós, óceáni helyzetben tett megfigyelésekkel igazolták ezt.

Fiatal hullámnak tekinthetjük azokat, amelyek sebessége kisebb a szélsebességnél, így tarajossá válhatnak, meredekek, és képesek a szél energiáját felvéve gyorsulni. Érett, vagy öreg hullámok azok, amelyek már nem tarajosak, nem meredekek, a sebességük megegyezik a szélsebességgel, így a szél nincs rájuk további befolyással.

A hullámverés kezdeti „fiatal” szakaszában, amikor a tenger felszíne leginkább fogékony a szél hatására, eldől, hogy létrejöhetnek-e az óriáshullámhoz vezető körülmények. „A szél kaotikus helyzetet teremt, amelyben egymás mellett különböző méretű és irányú hullámok születnek. A fiatal hullámok a szél hatására nagyobbakká, hosszabbakká, gyorsabbakká válnak. Ez az az önerősítő folyamat, amelyben egyes hullámok a szomszédaik rovására aránytalanul nagyra növekednek” – magyarázta Alessandro Toffoli professzor, a kutatás vezetője. Az expedíción nagyjából hatóránként rögzítettek a kamerák egy-egy olyan hullámot, ami kétszer magasabb volt a környező hullámoknál, ez pedig a laborkísérleteket tükröző adat.

Kiszámították, hogy a hullámok méretének eloszlása miként tér el a statisztikailag várható eloszlástól akkor, ha fiatal hullámokról van szó, illetve akkor, ha érett hullámokról. Minél nagyobb az eltérés a statisztikai eloszlástól, annál több kiugróan nagy hullám jön létre, és ez adja meg a lehetőségét az óriáshullámoknak is. A jelentősen nagyobb eltérést akkor tapasztalták, amikor fiatal hullámok találkoztak az erős széllel, ha érett hullámok voltak a tengeren, akkor azok eloszlása megfelelt a statisztikában jelzetteknek. Vagyis a kutatóknak sikerült kimutatni, hogy a fiatal hullám a szél hatására válhat óriáshullámmá.

A csapat terve az, hogy még több adatot gyűjtve olyan módszert dolgozzanak ki, amellyel előrejelezhetővé válnak ezek a hullámok, vagyis az, ha egy adott tengerrészen számítani kell a megjelenésükre.