你見過二三十米高的大浪嗎？半個世紀(jì)前，人們普遍認(rèn)為這種三十米的大浪，每三萬年才會出現(xiàn)一次。
20米高的「瘋狗浪」并非虛言
Terrifying 20m-tall’ rogue waves’ are actually real
原文作者：Nic Fleming
高達(dá)十層樓的泡沫水墻砸在舷窗上，淹沒了上層甲板的船艙。三十米高的巨浪驟然涌起，將船只像軟木瓶塞一樣拋來拋去，片刻之后，一切平復(fù)，巨浪退回大洋深處。
幾個世紀(jì)以來，水手間都流傳著海中憑空涌現(xiàn)異常巨浪的事。由于鮮有確鑿證據(jù)，巨浪的高度在口耳相傳中越傳越神，因此長期以來，科學(xué)家都把它們視為不足以信的玄虛故事。
約半個世紀(jì)前，有人根據(jù)當(dāng)時科學(xué)家“每30000年才可能會出一次30米的大浪”的說法，將"異常涌浪"的傳說與美人魚和海怪一起歸為神話。
然而，我們現(xiàn)在知道涌浪絕非海事神話。
波是一種使兩點之間能量產(chǎn)生移動的擾動。最常見的波發(fā)生在水中，但還有很多其他種類的波，例如：通過空氣傳播的無線電波。
雖然橫跨大西洋的波浪與電波不同，但它們都遵照相同的原理，并且可用相同的數(shù)學(xué)公式來描述。
傳說中的異常涌浪高度至少是"有效波高"的兩倍，"有效波高"是指在給定時間段內(nèi)前三分之一高波浪的平均值。根據(jù)衛(wèi)星測量，異常涌浪不僅存在，而且還頻繁發(fā)生。
這說明人們以前的觀點大錯特錯，久傳的民間神話實際是確鑿的自然現(xiàn)象。
新的認(rèn)識使得科學(xué)家們又面臨新的難題。鑒于存在的事實，是什么原因?qū)е庐惓Ｓ坷?？對于航海之人來說，它們又能被預(yù)測嗎？
英國數(shù)學(xué)家和海洋學(xué)家希金斯指出，當(dāng)兩個或更多波浪相撞時，會形成更大的波浪。根據(jù)"線性迭加"的原理，新波的高度應(yīng)該只是原波高度的總和。
根據(jù)這種觀點，只有足夠的波浪聚集在一點，異常涌浪才能形成。
然而真相表明，事實可能并不那么簡單。
劍橋大學(xué)波浪動力學(xué)研究學(xué)者本杰明和其學(xué)生費爾在人工實驗室里注意到，雖然波可能始于恒定的頻率和波長，但生成后不久就會發(fā)生變化。
波長較長的會抓住波長較短的。這意味著許多能量最終集中在一個大浪時會瞬間即逝。
芬蘭阿爾托大學(xué)的夏布布說："衛(wèi)星觀測表明，海洋中存在的異常涌浪比線性理論預(yù)測的要多得多，這必有其他原因。"
在過去的20年左右，夏布布等研究人員試圖解釋為什么異常涌浪超乎預(yù)知的如此普遍?；蛟S正如希金斯所指出的那樣，異常涌浪不是線性的，而是非線性系統(tǒng)的一個典型。
非線性方程是輸出變量與輸入變量不成正比的方程。如果波以非線性方式相互作用，則無法通過迭加原高來計算新的波高。相反，一組波中的某一個可能會以吸收其他波的能量而快速高漲。
當(dāng)物理學(xué)家想要研究像原子這樣的微觀系統(tǒng)如何隨時間變化時，他們經(jīng)常使用一種稱為薛定諤方程的數(shù)學(xué)工具。
事實證明，某些薛定諤方程的非線性版本可以用來解釋為何異常涌浪能夠形成。
其基本理論是，當(dāng)波浪變得不穩(wěn)定時，可以通過"竊取"其他波的能量而快速生長。
研究人員已經(jīng)證明，非線性薛定諤方程可以解釋海浪統(tǒng)計模型如何通過能量聚焦突然增長到極端高度。
2016年的一項研究中，夏布布將相同的模型應(yīng)用于更現(xiàn)實，不規(guī)則的海況數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)異常涌浪仍可能發(fā)生。
夏布布說："我們現(xiàn)在能在實驗室環(huán)境中產(chǎn)生仿真的異常涌浪，條件與海洋類似。如果一個非線性系統(tǒng)能夠產(chǎn)生災(zāi)難性的異常涌浪，就不應(yīng)讓海上平臺和船舶的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以線性理論作依據(jù)。"
有人相信，人們不久就可以預(yù)警異常涌浪。
"預(yù)測個別的異常涌浪事件可能是無望或不實際的，因為它需要太多的數(shù)據(jù)和計算能力，但是如果我們能做氣象意義上的預(yù)測呢？"斯坦梅耶說。"也許我們可以預(yù)見，有特定的天氣條件時更容易出現(xiàn)異常涌浪。"
對于坐在孤立的石油鉆井平臺船上或在暴風(fēng)雨下觀察波浪涌出海面的人們來說，幾分鐘的預(yù)警將會是生死攸關(guān)。
