预测海洋异常涌浪

Question

据介绍，异常浪是美国国家海洋和大气管理局“一个巨大的、意想不到的、危险的”海浪。这些也被称为“杀手波”或“畸形波”，是过去民间传说和现在观察的一部分——比如下面这个相当可怕的例子(来自gcaptain.com：

标题:1977年10月，一堵水墙接近斯托尔特冲浪。图片来源:Karsten Petersen, www.global-mariner.com

根据上面链接的NOAA页面，关于这些是如何形成的，有许多理论，它可能是建设性干扰或波能聚焦的结果。2009年《科学美国人》博客文章中报道了另一种理论真正的海怪:寻找异常的海浪是,

“如果一个波浪从东向西传播，而水流从西向东移动，那么一个波浪就开始形成，”吴说，他在一个15米长的水池中研究波浪与水流的相互作用。海浪基本上是顺着水流的墙爬上去的，从一个似乎不知道在哪的地方升起。

这个问题并不是基于异常涌浪背后的实际机制，而是我们如何使用这些模型来预测它们的发生，从科学美国人博客中讨论的理论模型到开发实际经过验证的预测模型。

海洋异常涌浪预报的研究现状如何?

Answer 1

目前已知的导致异常波产生的机制很少，比如你提到的那些，但基本上所有的异常波都是由于大群波的非线性波频散特性造成的。

我可以想象，预测这种波出现的一种方法是用基于Navier-Stokes的波模型来模拟初始波状态的演变，该模型实时捕捉了涉及的非线性动力学。然而，由于我们今天有限的计算能力和数值技术，这在目前是不可能的。

所以我认为问题是:我们是否知道海浪气候的特定特征，最终导致这些所谓的“水墙”?据推测，这些波浪模式可以作为即将到来的异常波浪事件的早期预警指标。

研究表明，由于波包的调制不稳定或色散而产生的孤子与非线性效应和非局部耦合引起的罗格波是一致的。因此，基于对整个海况或传播波的特定包络的光谱分析的方法可能暗示产生异常波的特定波场模式。请参阅下面的来源，以获得有关当前艺术状态的更多信息。然而，目前的答案是，预测超级巨浪在很大程度上仍是未知数。

Akhmediev, Nail，等。《巨浪:早期预警与预测》(2011)。

Akhmediev, N.，等人。"混沌波场中异常波的早期探测"物理通讯A 375.33(2011): 2999-3001。

Onorato, Miguel，等人。“异常涌浪及其在不同物理环境下的产生机制。”物理报告528.2(2013):47-89。

Answer 2

《物理评论快报》最近发表了一篇关于反常事件(包括波浪)的研究流氓事件的可预测性(Birkholz et al. 2015)文摘只有．

利用非线性时间序列分析，结合Draupner平台记录的流氓波数据(Draupner波研究人员利用来自两个光学系统的时间序列，发现了证据，表明尽管涉及湍流，但可以给出一个小的时间警告，正如他们的研究表明的那样

流氓事件并不一定在没有警告的情况下出现，但通常会有一个相对有序的短暂阶段。

这项研究暗示，可以提供一个非常短的警告，正如《新科学家》的摘要文章所述流氓浪啊!新技术可以预测海上奇袭威胁：

意味着异常的海浪是确定的，有少量的可预测性。他说，这是因为异常的海浪是由湍流引起的，湍流很难预测，但它的核心并不是随机的。在最好的情况下，这种冲击波可能会在撞击前10到20秒预测到。