2021年2月26日
斯科尔理工大学的一名研究人员开发了一个海峡和渠道波浪形成的理论模型，该模型解释了海岸线存在时的非线性效应。这项研究可以改善海浪预测，使海上旅行更安全，保护海岸线基础设施。这篇论文发表在期刊上海洋动力学．
预测海洋表面天气一直是一项具有挑战性和高风险的任务;例如，在1944年6月的诺曼底大作战中，超过4000人死于汹涌的大海，盟军的入侵，在那里，糟糕的预测大大改变了行动的进程。例如，美国国家海洋和大气管理局使用的当前波浪预测模型并不完美，但它们有许多可调参数，以确保合理的良好预测。
然而，正如Skoltech和俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所的高级研究科学家安德烈·普什卡列夫在他的论文中指出的那样，海岸线使情况复杂化:他写道，“现在英吉利海峡的海浪预报仍然和1944年一样困难。”他的研究表明，波浪在水道或海峡中的行为将与在公海中有相当大的不同。
”海岸线产生了不均匀性-波浪能量分布的梯度在边界的零值和离岸的非零值之间。这种梯度引发了平流，它与非线性波的相互作用产生了与风正交的波的特殊效果。”Pushkarev说。
通道的特定条件允许精确地求解描述波动行为的哈塞尔曼方程，该方程是当前模型的近似解，因为它仍然无法用现代计算机求解。Pushkarev对英吉利海峡波浪形成的理论模型表明，湍流的发展与传统模型的预测不符，因为非线性相互作用和波平流导致湍流结构显著不同。由于研究人员观察到的现象与激光辐射有一些相似之处，他们称之为非线性海浪放大器(NOWA)。
”海峡岸线对产生的波浪起到半反射镜的作用，这使得情况类似于传统激光器，而非线性波介质则起到主动谐振器的作用，在某种意义上类似于传统激光器。垂直于风的辐射激发功率随海峡边界反射系数的增加而显著增大。在某种意义上，我们正在处理某种非线性激光。”Pushkarev笔记。
“这个模型利用了哈塞曼方程的精确版本，表明现有的操作海浪天气预报模型没有达到所描述的效果，认为它是一种数值假象。”他补充道。
研究人员说，这种与风垂直的激光波产生的效果不仅可以在海峡中观察到，也可以在具有特定的不均匀风的开放海域中观察到，在那里，风的空间转折点创造了类似于在海岸中观察到的条件。
这项新研究有望解释激浪的性质。激浪是半封闭水体中的一种特殊的驻波，它给港口中的船只带来了一个大问题。但它也表明，在海岸线存在的情况下，对湍流的正确描述将允许出现异常涌浪，这是一种看似不可预测的表面波，即使对大型船只来说也是极其危险的。
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