对大风暴波的研究可能有助于减轻其对海岸的影响

当飓风或其他大规模海洋风暴降落时，它们的巨浪会打击海岸线，有时会造成广泛破坏。

现在，一个国际研究人员团队分析了近几个月的大型近岸海浪数据，以提供新见解，可以帮助改进从港口到海堤的各种沿海结构的设计，以更好地承受破坏性海浪。

在10月28日发表在《科学报告》杂志上的研究中，研究人员报告说，结合了描述大波浪形成的数学模型和在爱尔兰海岸附近的浅水域进行的实际测量，据报道，海浪袭击了爱尔兰用足够的力量移动100吨岩石。

“在这项工作中，我们分析了真实数据，以表明在几个月的时间里，测量不同的风暴事件，我们发现我们在沿海数据中观察到的极端波平均倾向于小于流浪。我们已经在深水中观察到了，但它们具有相似的特征，”佐治亚理工学院土木与环境工程学院副教授弗朗切斯科·费德勒(Francesco Fedele)说。

“这些大的近岸波仍然是由相长干涉引起的，波的影响来自各个不同方向，基本上会在一个点处汇合并形成一个大波，而二阶非线性会扭曲波的正弦形状，从而产生尖锐的波峰和较浅的波谷” Fedele说。

该研究团队还包括科威特大学名誉教授M. Aziz Tayfun，都柏林大学教授Frederic Dias和都柏林大学aksi博士后研究员James Herterich。

在这项由爱尔兰科学基金会赞助的研究中，研究人员分析了由声学多普勒电流剖面仪(ADCP)装置捕获的测量结果，该装置在2015年春季部署在基拉德角海底和春季在阿兰群岛附近的海底数月2017年。在此期间，该设备能够捕获来自两次强烈风暴事件的数据，这些事件产生了巨大的沿海海浪。

最近的风暴多丽丝(Doris)于2017年2月袭击了爱尔兰海岸，从波峰到波谷产生的海浪高达43英尺，而根据2015年的测量，2015年较早的风暴导致海浪甚至更高，高达73英尺。 ADCP的工作原理是发出声音脉冲并测量从漂浮颗粒反弹回来的声音强度，以计算水的高度。

研究人员使用该数据与Tayfun-Fedele和Boccotti统计模型进行比较，该模型用于解释在更深水中发生的流浪海浪。这些模型用于分析1995年和2007年在北海石油平台上观察到的两个著名的现实世界流氓波Andrea和Draupner，以及2014年在爱尔兰沿海观察到的基拉德流浪。

Fedele说：“我们能够扩展这些统计模型，以描述深海波浪，这些模型在很大程度上验证了深水海浪。”

比较深海流浪的模拟波剖面和由近海浪收集的数据生成的波剖面，发现所有海浪的剖面都相似，这表明近海浪产生的波与深水波产生的波非常相似，费德勒说。

他说，但是对于近岸海浪，海浪的破裂会流失一些能量。

Fedele说：“一旦进入浅水区，增强的非线性将使波的分散性降低，并且波破裂的趋势会加剧。” “大量的能量消散了，形成了白色的帽子，它们撞向了海岸。”

该研究可以为沿海建筑物的设计提供基础，这些建筑物的设计可以承受一段时间的波浪力。

“对于想要设计沿海结构的人，您需要知道在结构的整个生命周期中将在沿海地区破裂的最大波浪是什么—在将发生的数百万波浪或更多波浪中，最大的波浪是什么。”费德勒说。“一旦您掌握了使用这些统计方法的知识，就可以设计结构以承受最高的冲击。”

费德勒说，研究的下一步将包括更多地研究当海浪破裂时的物理力学，如沿海海浪冲向海岸，或当深海无赖浪在开阔水域爆发时。

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