有名な日本の「フリークウェーブ」がラボで再現

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新しい研究によると、異常な波、水面の壁は予測不可能で巨大なため、船を簡単に破壊して沈めることができます。

たとえば、1995年1月1日、ノルウェー沿岸のDraupner石油プラットフォームの近くを襲ったDraupnerの異常波を考えてみましょう。その波は信じられないほどの高さ84フィート(25.6メートル)の高さ、または互いの上に積み重ねられた4匹の大人のキリンの高さに達しました。もう1つの有名なローグウェーブは、19世紀の木版画「偉大な波」と呼ばれる日本の画家、葛飾北斎によって描かれています。

これらの異常な波がなぜ突然警告なしに出現するのかを理解するために、イギリス、スコットランド、オーストラリアの研究者の国際チームは、ラボのタンクでドラウプナー波のスケーリングされたクレストを再現しました。

チームは、ローグウェーブのレシピを正常にデコードしました。約120度の角度で交差する2つの小さなウェーブグループが必要なだけであることがわかりました。

南極海のベロニクサラノが見た、ローグウェーブブレイク。 (画像クレジット:Copyright V. Sarano)

発見は科学者の異常波の理解を「単なる伝承から信頼できる現実世界の現象へと変化させる」と研究主任研究員であるイギリスのオックスフォード大学工学部の研究助手であるマークマカリスター氏は声明で述べた。 「研究室でドレープナー波を再現することにより、この現象の潜在的なメカニズムを理解するために一歩近づきました。」

典型的な状況下で海の波が砕けると、波の頂点で知られる波の頂点での流体の速度(水の速度と方向)が、波の速度自体を超えると、マカリスター氏はLive Scienceにメールで伝えた。これにより、頂上の水が波を追い越し、波が砕けると下向きに衝突します。

ただし、波が大きな角度(この場合は120度)で交差すると、波を壊す動作が変化します。波が交差すると、波頭の下の水平方向の流体速度がキャンセルされるため、結果として生じる波は、クラッシュすることなく、より高く成長することができます。 「このように、急降下は発生せず、ビデオに示すように、上向きのジェットのような破壊が発生します。一見すると、この2番目のタイプの破壊は波の高さを同じように制限するものではありません」とMcAllisterは述べています。

つまり、大きな角度で波が交差すると、ドロープナーフリークウェーブや北斎のグレートウェーブのようなモンスターウェーブを作成できます。

ただし、ウェーブグループが不正になるために、必ずしも120度の正確な角度で会う必要はありません。

「ドレープナー波の場合、120度の角度がそのような波をサポートするために必要だった」とMcAllisterは言った。しかし、「より一般的に言えば、海を横断する量がいくらでも急な波をサポートします。」

この調査結果は、「以前は観測されていなかった、波浪破壊の現在の最先端の理解とは大幅に異なる波浪破壊行動」を研究している、上級著者であるTS van den Bremer教授、工学科学部准教授オックスフォード大学は声明で述べた。

チームは彼らの仕事が将来の研究の土台を築くことを望んでおり、いつの日か科学者がこれらの壊滅的な波を予測するのを助けるかもしれないと彼らは言った。

ウェットとワイルドの実験は、エジンバラ大学のFloWave Ocean Energy Research施設で行われました。

ドラウプナー波の実験室での再現。 (画像クレジット:McAllister、M.L. et al。J. Fluid Mech。(2019); CC BY 4.0)

「FloWave海洋エネルギー研究施設は、円周全体に取り付けられた造波機を備えた円形の波流盆地である」とエジンバラ大学の工学部の研究員であるサムドライコットは声明で述べた。 「このユニークな機能により、あらゆる方向から波を発生させることができます。これにより、Draupner波イベントに関連すると思われる複雑な方向性波の状態を実験的に再現することができました。」

この研究は、Journal of Fluid Mechanicsの2月10日号に掲載されます。

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