부정파

Rogue wave
이 기사는 자연 현상에 관한 것이다.그 외의 용도는, 「로그 웨이브(동음이의)」를 참조해 주세요.
1940년 캘리포니아 비스케이 만(Biscay 만)에서 큰 파도가 눈앞에 다가옴에 따라 거친 바다에서 노동하고 있는 상선

흉포한 파도(괴물파, 괴물파, 일화파, 킬러파, 극단파, 이상파라고도 함)는 비정상적으로 크고 예측할 수 없으며 갑자기 나타나는 표면파이며 선박, 심지어 큰 [1]파도에도 매우 위험할 수 있습니다.쓰나미는 깊은 바다에서 거의 눈에 띄지 않는 쓰나미와 구별되며, 다른 현상(지진 등)에 의한 물의 이동에 의해 발생한다.해안가에 나타나는 사나운 파도를 운동화 [2]파동이라고 부르기도 한다.

해양학에서 악성파도는 파도의 높이가 유의파 높이(Hs 또는 SWH)의 두 배 이상인 파도로 보다 정밀하게 정의되며, 그 자체는 파도의 가장 큰 1/3의 평균으로 정의됩니다.그러므로, 사나운 파도는 반드시 물에서 발견되는 가장 큰 파도는 아니다; 오히려, 그들은 주어진 바다 상태에서는 이례적으로 큰 파도다.악성 파도는 하나의 뚜렷한 원인이 있는 것 같지는 않지만, 강풍과 강한 조류와 같은 물리적 요인이 파도를 합쳐 예외적으로 큰 단일 [1]파도를 만들 때 발생합니다.

악성 파도는 [3]물 이외의 매체에서 발생할 수 있습니다.그것들은 자연 어디에나 있는 것으로 보이며 액체 헬륨, 양자 역학,[4] 비선형 광학, 마이크로파 공동,[5] 보스-아인슈타인 응축,[6] 열과 확산,[7] 그리고 금융 [8]분야에서도 보고되었다.

2012년 연구는 악성 파도의 반대인 해양 악성 구멍의 존재를 뒷받침했다. 이 구멍의 깊이는 유의한 파도의 두 배 이상에 이를 수 있다.악성 구멍은 수조 실험을 통해 재현됐지만 실제 세계에서는 [9]확인되지 않았다.

배경

일반적으로 쓰나미로 묘사되지만, 호쿠사이에 의한 가나가와 앞바다의 대파도의 명목상의 파도는 큰 악성 파도의 일례일 가능성이 높다.

악성 파동은 바람, 조류, 솔리톤과 같은 비선형 현상 및 기타 상황에서 해당 시간과 장소의 "평균" 큰 파동(SWH)보다 훨씬 큰 파동이 잠시 형성되는 개방수 현상입니다.부정한 파동과 같은 현상을 가능하게 하는 기본적인 기초 물리학은 다른 파동이 다른 속도로 이동할 수 있고, 그래서 그들은 "건설적 간섭"으로 알려진 특정 상황에서 "확대"할 수 있다는 것이다. (심해에서 중력파의 속도는 파장의 제곱근에 비례하며, 피크 대 피크 거리 b)인접 파장을 분리한다.)그러나 다른 상황도 악성 파동을 일으킬 수 있으며, 특히 비선형 효과나 불안정 효과가 에너지를 파동 간에 이동시키고 "정상" 상태로 돌아가기 전에 하나 또는 극소수의 매우 큰 파동에 집중시킬 수 있는 상황입니다.

한때는 신화적이고 존재에 대한 확실한 증거가 부족하다고 여겨졌던 악성 파도는 이제 존재하며 자연적인 해양 현상으로 알려져 있다.선원들의 목격자들의 진술과 선박에 가해진 손상은 오래 전부터 그것이 일어났다고 주장해 왔지만, 그들의 존재에 대한 최초의 과학적 증거는 1984년 북해 중부의 곰 플랫폼에 의한 악성 파도의 기록과 함께 나왔다.비교적 낮은 [10]해수 상태에서 11m(36ft) 높이의 돌출된 파도가 감지되었습니다.그러나 과학계의 관심을 끈 것은 1995년 1월 1일 북해의 드라우프너 플랫폼에서 디지털로 측정한 것으로, "드라우프너 파동"이라고 불리며, 기록된 최대 파고는 25.6 미터(84 피트), 최고 높이는 18.5 미터(61 피트)였다.이 과정에서 해저 훨씬 위의 플랫폼에 경미한 손상이 가해져 하향 레이저 [11]센서에 의한 판독의 유효성이 확인되었습니다.

그들의 존재는 또한 비디오와 사진, 위성 이미지, [12]해양 표면의 레이더, 스테레오 파장 [13]이미징 시스템, 해저 압력 변환기,[14] 해양학 연구선에 의해 확인되었다.2000년 2월, 영국 해양학 연구선인 RRS Discovery호는 스코틀랜드 서쪽의 로콜 트로프를 항해하다가 SWH 18.5m(61ft)와 최대 29.1m(95ft)[15]의 개별 파도로 외양의 과학 기구에 의해 기록된 가장 큰 파도를 만났다.2004년 과학자들은 유럽우주국(European Space Agency) 인공위성의 레이더 이미지를 이용해 각각 25미터([16]82피트) 이상의 10개의 악성 파도를 발견했다.

악천후는 육지의 이동에 의해 발생하지 않고, 잠깐 동안만 지속되며, 제한된 장소에서 발생하며, 대부분의 경우 [1]먼 바다에서 발생한다.악성 파도는 드물지만 잠재적으로 매우 위험한 것으로 간주되는데, 이는 선박 설계자들의 통상적인 예상을 훨씬 뛰어넘는 거대한 파도의 자발적 형성을 수반할 수 있고, 그러한 조우용으로 설계되지 않은 원양 선박의 통상적인 능력을 압도할 수 있기 때문이다.그러므로 사나운 파도는 쓰나미와 [1]구별된다.쓰나미는 종종 해저의 갑작스러운 움직임으로 인해 발생하는 대량의 물 이동에 의해 발생하며, 그 후 넓은 지역에 빠른 속도로 전파된다.깊은 물에서는 거의 눈에 띄지 않고 해안선에 가까워지고 해저도 [17]얕아질 때만 위험해진다. 따라서 쓰나미는 해상 운송에 위협이 되지 않는다(예: 2004년 아시아 쓰나미에서 유일하게 손실된 선박은 항구에 있었다).그것들은 또한 메가쓰나미와는 구별되는데, 메가쓰나미는 운석 충돌이나 제한된 수역 내의 산사태와 같은 갑작스러운 충격에 의해 야기되는 단일 거대한 파동이다.또한 특정 수역에서 100년 동안 발생할 가능성이 가장 높은 파동을 순수하게 통계적으로 예측한 "100년 파동"이라고 설명하는 파동과는 다르다.

거친 파도가 일부 원양 선박의 갑작스런 상실의 원인이라는 것이 이제 증명되었다.잘 문서화된 예로는 [18]1978년에 분실된 화물선 MS München이 있다.1982년 [19]2월 15일 캐나다 해역에서 침몰한 반잠수 이동식 해상 시추 장치인 오션 레인저호를 포함한 다른 선박의 손실에 악성 파도가 연루되어 있다.2007년 미국 국립해양대기청(NOAA)은 악성 [20]파도와 관련된 50개 이상의 역사적 사건 목록을 작성했다.

부정파 지식 이력

초기 보고서

1826년 프랑스 과학자이자 해군 장교인 쥘 뒤몽 뒤르빌 선장은 동료 3명과 함께 인도양에서 33미터(108피트) 높이의 파도를 목격자로 보고했지만 동료 과학자 프랑수아 아라고에게 공개적으로 조롱당했다.그 시대에는 어떤 파도도 9미터(30피트)[21][22]를 넘을 수 없다고 널리 알려져 있었다.작가 수전 케이시는 20세기의 강철로 된 이중 굴착선이 등장하기 전까지 "100피트(30미터)의 악랄한 파도와 마주친 사람들은 보통 그것에 [23]대해 사람들에게 알리기 위해 돌아오지 않았다"고 썼다.

1995년 이전의 조사

특이한 파도는 수년 동안 과학적으로 연구되어 왔지만 (예를 들어, 존 스캇 러셀의 번역 파동, 솔리톤 파동에 대한 1834년 연구), 개념적으로 거대한 악랄한 파도와 마주친 선원들의 이야기와는 관련이 없었다.

19세기 이후, 해양학자, 기상학자, 엔지니어 및 선박 설계자들은 주어진 바다의 파고가 가장 큰 1/3의 평균과 같은 중심 값 주위에 긴밀하게 그룹화되어 있다는 가정 하에 파고를 예측하기 위해 가우스 함수(또는 가우스 해 또는 표준 선형 모델)로 알려진 통계 모델을 사용해 왔다.는 유의파고라고 [24]알려져 있습니다.파고가 12미터(39피트)인 폭풍우 바다에서는 15미터(49피트)를 넘는 파도가 거의 일어나지 않을 것임을 이 모델은 시사한다.이는 30미터(98피트) 중 하나가 실제로 발생할 수 있음을 시사합니다. 그러나 만년에 단 한 번뿐입니다.이 기본적인 가정은 근사치라고 인정되긴 했지만 잘 받아들여졌다.파동을 모델링하기 위해 가우스 형식을 사용하는 것은 지난 100년 [24][25][when?]동안 이 주제에 대한 거의 모든 텍스트의 유일한 기초였다.

"괴짜 파동"에 대해 알려진 최초의 과학 기사는 1964년 로렌스 드레이퍼 교수에 의해 쓰여졌다.그 논문에서 그는 1960년대 초 국립해양학연구소가 파고를 기록하기 위해 노력한 것과 그 당시 기록된 가장 높은 파고는 약 20미터(67피트)였다.드레이퍼는 이상한 파도의 [26][27][28]구멍도 묘사했다.

하지만, 1990년대 중반까지도, 피리가 쓴 것과 같은 해양학 관련 대부분의 인기 있는 문서에는 악당이나 기괴한 [29]파도에 대한 어떠한 언급도 포함되어 있지 않았다.1995년 드라우프너 파동 이후에도 그로스(1996)의 오셔노그래피 관련 인기 교재에는 악성 파도에 대한 언급만 있을 뿐 더 이상의 [30]세부 사항은 제시하지 않고 "유별나게 큰 파도는 형성될 수 있다"고만 적혀 있었다.

1995년 드라우프너 파동

Draupner 파동을 보여주는 측정된 진폭 그래프(가운데 스파이크)

드라우프너파(또는 새해파)는 측정기기에 의해 검출된 최초의 악성파였다.이 파도는 1995년 노르웨이 [31][a]남단에서 남서쪽으로 약 160km(100mi) 떨어진 북해에 위치한 가스관 지원 단지인 드라우프너 플랫폼의 유닛 E에서 기록됐다.

이 장비는 20미터(64피트) 높이의 계산된 10,000년 중 하나의 파동을 견딜 수 있도록 제작되었으며 플랫폼 하부에 레이저 레인지 파인더 파동 기록기를 포함한 최첨단 센서 세트가 장착되었습니다.1995년 1월 1일 오후 3시, 이 장치는 최대 파고가 25.6미터(84피트)인 악성 파도를 기록했습니다.고요한 수면 위의 최고 고도는 18.5m(61ft)[32]였다.판독치는 다른 [33]센서에 의해 확인되었습니다.플랫폼에서 경미한 파손이 발생했습니다.

이 지역에서 유의한 파도 높이는 약 12m(39ft)였기 때문에 드라우프너 파장은 인근 파도에 비해 두 배 이상 높고 가파르며 알려진 파동 모델 밖에 있는 특성을 가지고 있었다.그 파도는 과학계에 [31][33]엄청난 관심을 불러일으켰다.

후속 조사

드라우프너 파동의 증거에 따라, 그 지역의 연구는 널리 퍼졌다.

가우스파의 범위를 명백히 벗어난 기괴파가 존재한다는 것을 종합적으로 증명하는 최초의 과학적 연구는 [34]1997년에 발표되었다.일부 연구는 일반적으로 관측된 파고 분포가 레일리 분포를 잘 따른다는 것을 확인하지만, 높은 에너지 이벤트 동안 얕은 물에서는 이 특정 모델의 [16]예측보다 매우 높은 파고가 더 드물다.약 1997년부터 대부분의 주요 저자들은 파동 모델이 파동을 [21]재현할 수 없다는 경고와 함께 파동의 존재를 인정했다.

스타토일 연구자들은 2000년에 기괴파가 전형적인 또는 약간 비가우스적인 해수면 인구(고전적 극한파)의 드문 실현이 아니라 희귀하고 강한 비가우스적인 해수면 인구(기괴한 극한파)[35]의 전형적인 실현이라는 증거를 정리한 논문을 발표했다.2000년 [36]11월 브레스트에서 개최된 제1회 Rogue Waves 2000 워크숍에는 세계 유수의 연구자가 참가했습니다.

2000년에 영국 해양학 선박 RRS Discovery는 Rockall 근처의 스코틀랜드 해안에서 29미터(95피트)의 파도를 기록했습니다.이것은 고품질의 기구를 장착한 과학 연구선이었다.후속 분석 결과 평균 풍속이 초속 21m(41kn)인 혹독한 강풍력 조건 하에서 선체 파장 기록기는 산 정상에서 기압골까지 최대 29.1m(95.5ft)의 개별 파장과 최대 유효 파장 높이 18.5m(60.7ft)의 파장을 측정했다.이것은 그 당시까지 과학 기구에 의해 기록된 가장 큰 파동 중 일부였다.저자들은 최신 파동 예측 모델이 12m(39.4ft)를 초과하는 유의한 높이s(H)의 파동에 대해 극단적 바다 상태를 상당히 낮게 예측하는 것으로 알려져 있다고 지적했다.이 사건에 대한 분석은 몇 년이 걸렸고, "모든 선박, 석유 굴착 장치, 어업 및 여객선이 의존하는 최신 일기 예보와 파도 모델 중 어느 것도 이러한 거대 괴물을 예측하지 못했습니다."라고 언급했다.간단히 말해서, 마주치는 파동을 설명하는 과학적 모델(및 선박 설계 방법)은 존재하지 않았습니다.이 연구결과는 언론에 널리 보도되었으며, "이 특정한 기상 조건 하에서 당시의 모든 이론적 모델에 따르면 이 크기의 파도는 존재하지 않았어야 했다"[1][15][31][37][38]고 보도했다.

2004년 ESA MaxWave 프로젝트는 남대서양의 제한된 지역에서 3주의 짧은 조사 기간 동안 높이가 25m(82ft) 이상인 10개 이상의 개별 거대 파동을 확인했다.ESA의 ERS 위성은 이러한 "불량"[39][40] 파도의 광범위한 존재를 확립하는 데 도움을 주었다.2007년까지 위성 레이더 연구를 통해 20~30m(66~98ft) 높이의 파동이 이전에 [41]생각했던 것보다 훨씬 더 자주 발생한다는 것이 추가로 입증되었다.현재 세계 모든 바다에서 매일 여러 번 흉포한 파도가 일어난다고 알려져 있다.

악성 파도가 흔한 현상이라는 것은 이제 잘 받아들여지고 있다.호주국립대 아크메디예프 교수는 세계 해양에는 [42]언제든지 10여 개의 악성 파도가 있다고 말했다.일부 연구원들은 바다의 약 10,000개의 파도 중 약 3개가 악성 상태를 달성하지만, 해안 입구와 강 하구와 같은 특정 지점에서는 파도에너지가 [43]집중될 수 있기 때문에 이러한 극단적인 파동이 1,000개의 파도 중 3개를 차지할 수 있다고 추측했다.

거친 파도는 호수에서도 발생할 수 있다."세 자매"로 알려진 현상은 슈피리어 호수에서 세 개의 큰 파도가 연속적으로 형성될 때 일어난다고 한다.첫 번째 파도가 가라앉기 전에 두 번째 파도가 배의 갑판을 덮친다.세 번째 밀려오는 파도는 두 개의 누적된 백워시를 더하고 갑자기 배의 갑판에 수 톤의 물을 과부하시킵니다.이 현상은 1975년 [44]11월 슈피리어 호수에서 SS 에드먼드 피츠제럴드가 침몰한 다양한 이론화된 원인 중 하나이다.

극단적인 사건, 악성 파동 및 솔리톤 이론과 관련하여

이것들은 20세기와 21세기 수학 및 실험 물리학에서 가장 중요한 발견으로 여겨진다.

Optical sciences group, Australian National University[45]

악성 파도의 현상에 대한 진지한 연구는 1995년 드라우프너 파동 이후에 시작되었고 2005년 이후 더욱 강화되었다.이 악성 파도의 주목할 만한 특징 중 하나는 항상 어디선가 나타나 흔적도 없이 빠르게 사라진다는 것이다.최근의 연구는 또한 평균 바다 상태의 최대 5배에 달하는 "초거대 파도"가 있을 수 있다는 것을 시사했다.악성파는 이제 과학자들이 정규 가우스 분포 통계 사건에서 예상보다 더 자주 발생하는 고립된 큰 진폭파를 설명하기 위해 거의 보편적인 용어가 되었다.악성 파도는 자연 어디에나 있는 것으로 보이며 바다에 국한되지 않는다.그것들은 다른 맥락에서 나타나고 최근 액체 헬륨, 비선형 광학 및 마이크로파 공동에서 보고되었습니다.현재 해양 연구자들은 이러한 파동이 기존의 해풍파 [46][47][48][49]모델에서는 고려되지 않은 특정 종류의 해파에 속한다는 것을 보편적으로 인정하고 있다.

2012년, 호주 국립 대학의 연구원들은 악성 파도의 반전 프로파일인 악성 파동의 존재를 증명했다.그들의 연구는 수면에 악성 파도 구멍을 만들었다.[9]해양민속에서는 흉포한 파도에 대한 이야기만큼이나 흉포한 구멍에 대한 이야기가 흔하다.그것들은 이론적인 분석에서 따랐지만 실험적으로 증명된 적은 없었다.

2015년 논문은 광학적 현상을 포함한 악성 파동과 드라우프너 파동을 연구했으며 "불량 사건은 반드시 경고 없이 나타나는 것은 아니며 종종 상대적인 [50]순서의 짧은 단계가 선행된다"고 결론지었다.

2019년 연구진은 120도의 각도로 만나는 여러 개의 웨이브트레인을 이용해 드라우프너 파도와 유사한 특성(스테프니스와 브레이킹)과 비례적으로 높은 높이를 가진 파동을 만드는 데 성공했다.이전 연구에서는 파동이 서로 다른 방향의 파동("바다를 가로지르는 것") 간의 상호작용에 의해 발생한다고 강하게 시사했다.그들의 연구는 또한 파도를 깨는 행동이 반드시 예상과 같지 않다는 것을 강조했다.파동이 약 60도 미만의 각도로 만나면 파동의 상단이 옆으로 아래로 "브레이크"됩니다('플링 브레이커').그러나 약 60도 이상부터는 파고가 수직으로 위로 부서지기 시작했고, 평소처럼 파고가 낮아지지 않고 오히려 상승하는 피크(수직 제트)를 만들어냈다.그들은 또한 흉포한 파도의 경사가 이런 방식으로 재현될 수 있다는 것을 보여주었다.마지막으로 드라우프너 파동에 사용된 레이저와 같은 광학 기구는 파동이 부서질 경우 파동의 상단에서 발생하는 스프레이에 의해 다소 혼란스러울 수 있으며, 이로 인해 파고가 약 1에서 1.5m(3에서 5ft)의 불확실성으로 이어질 수 있다는 것을 관찰했다.그들은 "파괴의 시작과 유형은 중요한 역할을 하며 교차파와 비교차파에 대해 크게 다르다"고 결론지었다.결정적으로, 파단은 충분히 큰 교차 각도에 대한 파고-진폭 제한이 적어지고 거의 수직에 가까운 제트의 형성이 수반된다."[51][52]

2019년 드라우프너 파도의 시뮬레이션 이미지. 파도의 경사가 어떻게 형성되는지, 파도가 다른 각도로 교차할 때 악성 파도의 꼭대기가 어떻게 부서지는지 보여줍니다.(풀 해상도를 보려면 이미지를 클릭하십시오.)
  • 첫 번째 줄(0도)에서는 볏이 수평으로 깨지고 플런치하여 파형의 크기가 제한됩니다.
  • 중간 열(60도)은 약간 위쪽으로 들어올리는 파손 거동이 있습니다.
  • 드라우프너파의 가장 정확한 시뮬레이션으로 기술된 제3열(120도)에서는 파동이 수직분사로서 위쪽으로 파단되며 파정 높이는 파단에 의해 제한되지 않는다.

조사 노력

악성 파도에 초점을 맞춘 다음과 같은 많은 연구 프로그램이 현재 진행 중이다.

  • 프로젝트 MaxWave의 과정에서 GKSS 연구 센터의 연구원들은 ESA 위성이 수집한 데이터를 사용하여 악성 파동의 증거로 묘사된 다수의 레이더 신호를 확인했다.레이더 에코를 해수면 높이로 변환하는 더 나은 방법을 개발하기 위한 추가 연구가 진행 중이지만, 현재 이 기술은 [39][53]입증되지 않았다.
  • 호주 국립대학은 함부르크 공과대학과 토리노 대학과 협력하여 비선형 역학 실험을 진행하여 소위 부정 파동 또는 킬러 파동을 설명하려고 노력해왔다."레고 해적" 비디오는 그들이 '슈퍼 악당 파도'라고 부르는 것을 묘사하기 위해 널리 사용되고 인용되고 있는데, 그들의 연구는 이 파고가 [54][55][56]그들 주변의 다른 파도보다 최대 5배 클 수 있다는 것을 시사한다.
  • 유럽우주국은 레이더 [57]위성에 의한 악성 파동에 대한 연구를 계속하고 있다.
  • 해군과 해병대의 과학 부문인 미국 해군 연구소는 [57][58][59]2015년에 모델링 작업의 결과를 발표했다.
  • 매사추세츠 공과대학이 분야의 연구는 계속 진행 중입니다.해군 공학 교육 컨소시엄(NEEC)이 부분적으로 지원하는 매사추세츠 공과대학의 두 연구자는 희귀하고 극단적인 물결의 단기 예측 문제를 고려하고 약 25회의 파동 주기의 효과적인 예측 도구에 대한 연구를 개발하고 발표했다.이 도구는 선박과 선원들에게 잠재적으로 치명적인 영향에 대한 2~3분의 경고를 제공하여 선원들이 선박(또는 해상 플랫폼)의 필수 작업을 정지할 수 있도록 합니다.저자들은 항공모함 착륙을 대표적인 [59][60][61]예로 든다.
  • 콜로라도 대학교와 스텔렌보쉬 [57][62]대학교.
  • 교토 [63]대학
  • 호주의 스윈번 공과대학은 최근 악성 [64]파도의 확률에 관한 연구를 발표했다.
  • 옥스퍼드 대학교.공학부는 2014년에 [65][66]악성 파도의 과학에 대한 종합적인 리뷰를 발표했다.2019년 옥스포드와 에든버러 대학 연구팀은 [67]드라우프너 파동을 연구실에서 재현했다.
  • 웨스턴오스트레일리아 [65]대학교
  • 에스토니아 [68]탈린 공과대학
  • EU의 [68][69]자금 지원을 받는 Extreme Sea Project.
  • 우메오 대학2006년 8월 스웨덴 우메오 대학의 한 연구팀은 정상적인 확률적 풍향파가 갑자기 괴물파를 일으킬 수 있다는 것을 보여주었다.불안정성의 비선형 진화는 비선형 [70]방정식의 시간 의존적 시스템의 직접 시뮬레이션을 통해 조사되었다.
  • 오대호 환경 연구실.GLERL은 2002년에 악성 파동이 드물게 [14]발생한다는 오랜 논쟁을 불식시키는 연구를 했다.
  • 오슬로 대학교.조사 대상:Prestige 사고 중 바다 상태 및 악성 파도의 확률, 비선형 풍파, 조류에 의한 변형 및 노르웨이 연안 수역에 대한 적용, General Analysis of Realality Ocean Wave(GROW), 바다 구조물 및 극한 파도의 모델링, 급경사 표면파의 신속한 계산3차원으로, 그리고 실험과 비교됩니다;[71] 그리고 바다에 있는 매우 큰 내부 파동입니다.
  • 영국의 [72]국립 해양학 센터.
  • 미국의 스크립스 해양학 연구소.[73]
  • 이탈리아의 [74]리트마레 프로젝트.

원인들

파형 탱크에서 비선형 프로세스(소규모)를 통한 악성 파형 생성 실험 시연.
깊은 물에서 복잡한 파동 포락선의 진화를 설명하는 비선형 슈뢰딩거 방정식의 선형 부분 해법입니다.

악성 파도의 현상은 여전히 활발한 연구의 문제이기 때문에, 가장 일반적인 원인이 무엇인지, 혹은 장소마다 다른지 명확하게 말하는 것은 시기상조이다.예측 가능한 위험이 가장 높은 지역은 강한 해류가 파도의 주요 이동 방향에 역행하는 지역으로 보인다. 아프리카 남쪽 끝의 아굴하스 곶 인근 지역은 그러한 지역 중 하나이며, 따뜻한 아굴하스 해류는 남서쪽으로 흐르고, 우세한 바람은 편서풍이다.그러나 이 논문이 검출된 모든 파동의 존재를 설명하지는 않기 때문에 국소적인 변화를 수반하는 여러 가지 다른 메커니즘이 있을 수 있다.기형파에 대해 권장되는 메커니즘은 다음과 같습니다.

회절적 포커싱
이 가설에 따르면, 해안의 모양이나 해저의 모양은 여러 개의 작은 파장이 위상적으로 만나도록 지시한다.산꼭대기의 높이가 합쳐져 기괴한 [75]파도를 만들어냅니다.
전류에 의한 초점 맞추기
하나의 전류에서 나오는 파동은 반대 전류로 구동됩니다.이는 파장의 단축을 초래하고, 밀림 (즉, 파고의 증가)을 유발하며, 마주 오는 파열이 함께 악성 파장으로 [75]압축됩니다.이것은 아굴라스 해류가 편서풍으로 [66]대항하는 남아프리카 해안에서 발생한다.
비선형 효과(변조 불안정)
작은 [18]파장의 랜덤한 배경에서 자연적이고 비선형적인 프로세스에 의해 악성파가 발생하는 것이 가능해 보입니다.이러한 경우, 비정상적이고 불안정한 파형이 형성되어 너무 불안정해지고 곧 무너지기 전에 다른 파도에서 에너지를 흡수하여 수직에 가까운 괴물로 성장한다.이에 대한 한 가지 간단한 모델은 비선형 슈뢰딩거 방정식(NLS)으로 알려진 파동 방정식입니다. 이 방정식은 (표준 선형 모델에 의해) 정상적이고 완벽하게 설명 가능한 파동이 앞과 뒤의 파동으로부터 에너지를 '흡수'하기 시작하여 다른 파동에 비해 작은 파동으로 감소시킵니다.NLS는 깊은 물에서 사용할 수 있습니다.얕은 물에서 파동은 Korteweg-de Vries 방정식 또는 Bousinesq 방정식으로 설명된다.이러한 방정식은 또한 비선형 기여도를 가지며 단일 파동 솔루션을 나타냅니다.2011년 [76]실험실 물탱크에서 비선형 슈뢰딩거 방정식(페레그린 솔루션)과 일치하는 소규모 악성 파동이 생성되었다.특히 솔리톤, 특히 페레그린 솔리톤에 대한 연구는 [66][77][78][79]수역에서 비선형 효과가 발생할 수 있다는 생각을 뒷받침해 왔다.
파동 스펙트럼의 정상 부분
일부 연구에 따르면 악성 파동으로 분류되는 많은 파동은 괴짜가 아니라 파고 높이 분포의 드문 무작위 샘플이며 [80]28시간마다 약 1개의 악성 파동으로 통계적으로 발생할 것으로 예상된다.이것은 흔히 "괴짜 파동: 전형적인 인구의 희귀한 실현인가 아니면 희귀한 인구의 전형적인 실현인가?"라는 질문으로 논의된다.[81]이 가설에 따르면 비정상적으로 큰 파동을 가진 현실 세계의 대부분의 조우들은 변조 [82][83]불안정과 같은 특별한 메커니즘 없이 선형파 이론(또는 약한 비선형 수정)에 의해 설명될 수 있다.파동 부이에 의한 수십억 개의 파동 측정을 분석한 최근의 연구는 파동 스펙트럼의 유한한 스펙트럼 대역폭을 [84][85]고려할 때 해양에서의 악성 파동 발생률이 선형 이론으로 설명될 수 있다는 것을 보여준다.그러나, 약한 비선형 역학이 가장 큰 악성파(선형 이론에서는 매우 드문 유의파 높이의 3배를 초과하는 파동 등)를 설명할 수 있을지는 아직 알려지지 않았다.이는 또한 상대적인 높이만을 사용하여 악성 파도를 정의하는 것이 [84]실제로 의미가 있는지에 대한 일부 비판으로 이어졌다.
기본파의 의학적 간섭
부정파는 비선형 [13][86]효과에 의해 강화된 기본 3D 파형의 구성 간섭(산포 및 방향 포커스)으로 인해 발생할 수 있습니다.
풍파 상호작용
바람만으로 비정상적인 파동을 일으킬 수 있는 것은 아니지만, 바람의 효과는 다른 메커니즘과 결합되어 기괴한 파동 현상에 대한 더 많은 설명을 제공할 수 있다.바람이 바다 위로 불면서 에너지가 바다 표면으로 전달된다.폭풍으로 인한 강한 바람이 해류의 반대 방향으로 불 때, 그 힘은 무작위로 사나운 파도를 일으킬 만큼 충분히 강할 수 있다.Phillips와 [66][88]Miles는[87] 풍파의 발생과 성장을 위한 불안정 메커니즘 이론을 제공한다(부정한 파도의 원인은 아니지만).

NLS 방정식에서 볼 수 있는 시공간 초점은 비선형성이 제거될 때 발생할 수 있습니다.이 경우 포커스는 주로 에너지 전달 프로세스가 아닌 서로 다른 파형이 위상에 도달하기 때문입니다.R. H. 깁스(2005)에 의한 완전 비선형 모델을 이용한 부정파의 추가 분석은 전형적인 파군이 감소된 높이를 희생하면서 상당한 물의 벽을 생성하는 방식으로 초점을 맞춘다는 것을 보여주므로 이 모드에 의문을 제기한다.

악성 파도와 그 전후에 흔히 볼 수 있는 깊은 물결은 깨지거나 크기가 다시 줄어들기 전에 몇 분 동안만 지속될 수 있습니다.1개의 부정파를 제외하고, 부정파는 소수의 부정파로 이루어진 웨이브 패킷의 일부일 수 있습니다.이러한 악성 파동군은 [89]자연계에서 관찰되어 왔다.

기타 미디어

다음 항목도 참조하십시오.광부정파

UCLA의 연구진은 솔리톤 초연속 생성 한계 부근에서 미세 구조 광섬유에서 악성 파동 현상을 관찰하고 모든 [90]매체에서 악성 파동을 발생시키는 초기 조건을 특징지었다.광학 연구는 페레그린 솔리톤이라고 불리는 비선형 구조에 의해 일어나는 파동을 [91][92]흔적도 남기지 않고 설명할 수 있는 역할을 지적했다.

보고된 조우

주요 기사:악성 파도 목록

이들 조우 중 상당수는 언론으로만 보도되며, 외양 악랄한 파도의 예는 아니다.흔히 대중문화에서 멸종위기에 처한 거대한 파도는 느슨하게 악성 파도로 표시되지만, 보고된 사건이 과학적 의미에서의 악성 파동이라는 것은 입증되지 않았다(그리고 대부분 입증될 수 없다). 즉, 바다 상태의 주변 파도와 매우 다른 성격의 파동이며 발생 확률이 매우 낮다.nce(가우스 프로세스 설명에 따르면 선형 파동 이론에 유효합니다).

이 섹션에서는 제한된 주요 사고를 나열합니다.

19세기

  • 이글 아일랜드 등대(1861) – 물이 구조물의 동쪽 타워의 유리를 깨뜨려 범람시켰으며, 이는 40미터(130피트) 절벽을 넘어 26미터(85피트) [93]타워를 덮친 파도를 암시한다.
  • Flannan Islands Lighthouse(1900년) – 3명의 등대 지킴이가 파도에 의해 파손된 장비가 [94][95]해발 34m(112피트)에서 발견된 후 사라졌습니다.

20세기

  • SS 크론프린츠 빌헬름, 1901년 9월 18일 – 당대 가장 현대적인 독일 원양 정기선(블루 리반드호의 수상자)은 셰르부르에서 뉴욕으로 가는 첫 항해에서 거대한 파도에 의해 손상되었습니다.파도가 배를 [96]정면으로 덮쳤다.
  • RMS 루시타니아(1910) – 1910년 1월 10일 밤 23미터(75피트)의 파도가 뱃머리 위를 덮쳐 포스텔 갑판이 파손되고 다리 [97]유리창이 깨졌다.
  • 제임스 케어드의 항해 (1916년) – 어니스트 섀클턴 경은 엘리펀트 섬에서 사우스 조지아 섬으로 [98]구명 보트를 조종하던 중 그가 "거짓"이라고 부르는 파도를 만났다.
  • RMS Homeric(1924년) – 미국 동부 해안에서 허리케인을 항해하던 중 24m(80피트)의 파도에 부딪혀 7명이 부상하고 수많은 창문과 포트홀을 부수고 구명보트 중 한 척을 운반하며 [99]의자와 기타 부속품을 고정 장치에서 분리했다.
  • USS 라마포(AO-12)(1933년)– 34m(112피트)[100]에서 삼각측량.
  • RMS Queen Mary(1942) – 28미터(92피트)의 파도에 의해 폭이 넓어지며 약 52도를 짧게 나타낸 후 천천히 [21]우회전합니다.
  • SS 미켈란젤로(1966년) – 상부 구조물에 구멍이 뚫려 있고, 무거운 유리가 수면 위로 24미터(80피트) 떨어져 3명이 사망했다.[100]
  • 에드먼드 피츠제럴드(1975년)– 슈피리어 호수에서 길을 잃었다.해안경비대의 보고에 따르면 해치에 물이 차오르면서 점차 물이 차오르고 있거나 항법이나 도표상의 오류로 인해 모래톱으로 흘러들어가는 피해를 입었다고 한다.하지만 근처에 있는 또 다른 배인 SS Arthur M. 앤더슨은 비슷한 시기에 두 번의 흉포한 파도와 세 번째 파도에 부딪혔고, 이는 10분 [44]후 침몰과 동시에 일어난 것으로 보인다.
  • MS München(1978) – 바다에서 길을 잃었고, 산란된 잔해와 물 위로 20m(66ft)의 극단적인 힘을 포함한 갑작스러운 손상의 징후만 남았습니다.두 개 이상의 파동이 관련되었을지도 모르지만, 이것은 기이한 [18]파동으로 인해 가라앉을 가능성이 가장 높은 것으로 남아 있습니다.
  • Esso Langedoc(1980년) – 남아프리카공화국 더반 인근의 프랑스 초대형 유조선의 선미에서 25~30m(80~100피트)의 파도가 갑판을 가로질러 일등 항해사 필립 [101][102]리쥬르가 사진을 찍었다.
  • Fastnet Lighthouse – 1985년에[103] 48미터(157피트)의 파도가 덮쳤습니다.
  • 드라우프너 웨이브(북해, 1995년) – 과학적 증거로 확인된 첫 번째 악성 웨이브는 최대 높이가 25.6m(84피트)[104]였다.
  • 퀸 엘리자베스 2(1995년)– 허리케인 루이스 동안 북대서양에서 29미터(95피트)의 파도를 만났다.마스터는 그것이 "어둠 속에서 나왔다"며 "도버의 [105]하얀 절벽처럼 보였다"고 말했다.당시 신문 보도는 유람선이 침몰하지 않기 위해 거의 수직에 가까운 파도를 "파도"하려 했다고 묘사했다.

21세기

  • 2004년 미국 해군연구소의 해저 압력 센서가 멕시코만에서 발생한 허리케인 이반으로 인한 기괴한 파동을 감지했다.파도의 높이는 최고점에서 기압골까지 약 27.7m, 길이는 [106]약 200m였다.그들의 컴퓨터 모델은 또한 파도가 [107]안벽에서 40미터(130피트)를 넘었을 수도 있다는 것을 보여주었다.
  • 알류샨 발라드 (베링해, 2005)는 18미터(60피트)의 파도로 식별되는 장면을 '최악의 어획' 에피소드에 등장합니다.밤에는 파도가 배를 덮쳐 배를 마비시켜 보트가 잠시 옆으로 기울어지게 한다.이것은 악성 [108]웨이브일 가능성이 있는 몇 안 되는 비디오 녹화 중 하나입니다.
  • 2006년,[109] 미 해군 연구소의 연구원들은 악성 파동이 수색과 구조 임무 중에 미 해안 경비대 헬리콥터와 같은 저공 비행 항공기의 원인 불명의 손실의 원인이 될 수 있다고 이론화했다.
  • MS Louis Majesty(지중해, 2010년 3월)는 카르타헤나와 마르세유를 오가는 지중해 크루즈를 타고 사자만을 건너던 중 연속 8미터(26피트)의 파도에 휩쓸렸다.라운지 유리창이 2차, 3차 파도에 의해 산산조각 나면서 2명의 승객이 유리에 맞아 숨졌다.사고 [110][111]당시 파도가 일면서 예고 없이 일었던 파도는 모두 비정상적으로 높았다.
  • 2019년 허리케인 도리안의 온대 잔해가 뉴펀들랜드 [112]해안에서 30미터(100피트)의 악성 파도를 일으켰다.

부정파가 선박에 미치는 영향 수량화

1978년 MS München의 상실은 악성 파도의 존재에 대한 최초의 물리적 증거를 제공했다.Munnchen은 여러 개의 방수 구획과 전문 선원을 갖춘 최첨단 화물선이었다.그녀는 모든 선원들과 함께 길을 잃었고 난파선은 발견되지 않았다.발견된 유일한 증거는 우현 구명보트로 얼마 후 떠다니는 잔해에서 회수되었다.구명보트는 수면 위로 20미터(66피트) 떨어진 전방과 후방 블록에 매달려 있었다.핀이 앞부분에서 뒤쪽으로 구부러져 있어 아래에 매달린 구명보트가 배의 앞부분에서 뒤쪽으로 밀려온 파도에 부딪혀 구명보트가 배에서 찢어진 것을 알 수 있다.이러한 힘을 발휘하려면 파도가 20m(66ft)보다 상당히 높아야 합니다.조사 당시 악성 파도의 존재는 통계적으로 불가능에 가깝다고 여겨졌습니다.결과적으로, 해양 법원 조사는 혹독한 날씨가 뮌헨의 [18][113]침몰을 초래한 '비정상적인 사건'을 만들어냈다고 결론지었다.

1980년 더비셔호는 일본 남부 태풍 난초 때 승무원 전원과 함께 실종됐다.더비셔호는 1976년에 건조된 광석-벌크-오일 복합 운송선이었다.91,655톤의 총 등록 톤으로, 그녀는 바다에서 잃어버린 영국 선박 중 가장 컸고 지금도 남아 있다.난파선은 1994년 6월에 발견되었다.조사팀은 난파선의 사진을 찍기 위해 원격조종 차량을 배치했다.1998년 영국 정부가 침몰에 대한 공식적인 조사를 재개하도록 촉구한 비공개 보고서가 발표되었습니다.정부 조사에는 우즈 홀 해양학 협회의 포괄적인 조사가 포함되어 두 번의 조사 동안 135,774장의 난파선 사진을 찍었다.공식 법의학 조사 결과 배는 구조적인 결함으로 침몰했으며 선원들의 책임을 면했다.가장 주목할 만한 것은 이 보고서가 선박의 구조적 고장을 초래한 사건의 상세한 순서를 결정했다는 것이다.이후 글래스고 대학의 해양 건축 및 해양 공학 교수인 더글라스 포크너가 세 번째 종합적인 분석을 수행했다.그의 2001년 보고서는 더비셔호가 [114][115][116][117][118]기괴한 파도에 의해 파괴된 것이 거의 확실하다고 결론내리면서 더비셔호의 상실을 새로운 과학 분야와 연결시켰다.

선원이자 작가인 크레이그 B가 작업한다.스미스는 1998년 포크너에 의한 이전 법의학 연구를 확인하고 더비셔호가 약 20미터(66피트)의 정수압에 노출되었고 그 결과 201킬로파스칼(29.2psi)[b]의 정압에 노출되었다는 것을 밝혀냈다.이는 사실상 20m(66ft)의 바닷물(초강력 [c]파도일 수 있음)이 선박 위로 흐르는 것입니다.더비셔호의 갑판 화물 해치는 흉포한 파도가 배를 휩쓸었을 때 실패의 핵심 지점이 되는 것으로 결정되었다.해치의 설계는 2m(6.6ft) 미만의 물 또는 17.1킬로파스칼(2.48psi)[d]의 정적 압력에만 허용되었다. 이는 해치에 가해지는 태풍 하중이 설계 하중의 10배 이상임을 의미한다.더비셔호의 난파선에 대한 법의학적 구조 분석은 이제 반박할 [41]수 없는 것으로 널리 여겨진다.

또한 빠른 이동파는 매우 높은 동적 압력을 가하는 것으로 알려져 있습니다.급강하하거나 부서지는 파도는 기후 피크라고 불리는 단시간 충격 압력 스파이크를 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있다.이러한 압력은 밀리초 동안 200킬로파스칼(29psi)(또는 그 이상)의 압력에 도달할 수 있으며, 이는 연강의 메짐성 파괴로 이어질 수 있는 충분한 압력입니다.이 메커니즘에 의한 기능 상실의 증거도 [114]더비셔에서 발견되었다.Smith는 최대 5,650킬로파스칼(819psi) 또는 평방미터당 500톤 이상의 유체 역학적 압력이 [e][41]발생할 수 있는 시나리오를 문서화했습니다.

2004년에는 채널 제도의 올더니 애드미럴티 방파제에 극단적인 파도가 영향을 미치는 것이 기록되었다.이 방파제는 대서양에 노출되어 있다.해안에 장착된 변환기에 의해 기록된 최대 압력은 745 킬로파스칼(108.1psi)이었습니다.이 압력은 현대 선박의 거의 모든 설계 기준을 훨씬 초과하며, 이 파도는 거의 모든 [10]상선을 파괴했을 것이다.

설계기준

1997년 11월, 국제해사기구(IMO)는 150미터(490피트) 이상의 벌크선에 대한 생존성과 구조 요건에 관한 새로운 규칙을 채택했다.격벽과 이중 바닥은 화물이 [119]제한되지 않는 한 선박이 보류 상태의 침수를 견딜 수 있을 만큼 튼튼해야 한다.

악성 파도는 여러 가지 이유로 상당한 위험을 초래합니다.그것은 드물고, 예측할 수 없으며, 갑자기 또는 경고 없이 나타날 수 있으며, 엄청난 힘으로 영향을 미칠 수 있습니다.일반적인 "선형" 모델에서 12미터(39피트) 파동은 평방미터 당 6미터 톤의 파단력을 갖는다[t/m2](8.5psi).현대 선박은 (일반적으로) 15t/m의2 파단파를 견딜 수 있도록 설계되었지만, 악성 파동은 100t/m를2 [105]훨씬 넘는 파단력으로 이 두 수치를 모두 줄일 수 있습니다.Smith는 [f][41]국제분류학회(IACS) 공통구조규칙(CSR)을 사용하여 일관된 일반적인 벌크선에 대한 계산을 제시했습니다.

영국 국립해양학센터의 피터 챌린저는 2010년 케이시의 책에서 다음과 같이 말했다. "우리는 비선형 파동에 대한 무작위로 지저분한 이론을 가지고 있지 않다.전혀.그는 "사람들은 적어도 지난 50년 동안 이것에 대해 활발하게 일해 왔다.이론의 [31][37]시작도 없습니다."

2006년 Smith는 표준파 데이터와 관련된 국제분류학회(IACS) 권고사항 34를 수정하여 최소 설계파 높이를 19.8m(65ft)로 증가시킬 것을 제안했다.그는 20.1m(66ft)의 높은 파고가 25년의 해양 항해 선박 수명 동안 발생할 수 있으며 29.9m(98ft)의 높은 파도는 가능성이 낮다고 결론을 내릴 수 있는 충분한 증거가 있다고 분석을 제시했다.따라서 승무원 및 화물 손실 위험을 고려할 때 11.0m(36ft) 높은 파도에 기초한 설계 기준은 불충분해 보인다.Smith는 또한 파동 충격의 동적 힘을 구조 [120]분석에 포함해야 한다고 제안했다.노르웨이 해상 표준은 현재 극도로 심각한 파도 조건을 고려하고 있으며 10,000년 파도가 선박의 [121]무결성을 위태롭게 하지 않도록 요구한다.로젠탈은 2005년 당시 악성 [121]파도는 선박 설계에 대한 분류협회의 규칙에서 명확하게 설명되지 않았다고 지적했다.예를 들어, 기술 평가, 자문 및 위험 관리에 대한 주요 전문 지식을 가진 세계 최대 국제 인증 기관 및 분류 협회 중 하나인 DNV GL은 구조 설계 하중 원칙을 발표했는데, 이는 주로 '중대 파고'에 기초하고 있으며 2016년 1월 현재 여전히 허용치를 포함하지 않고 있습니다.악랄한 [122]파도에 대응합니다.

미 해군은 역사상 가장 큰 파도는 21.4미터(70피트)라고 설계했다.스미스는 2007년에 해군이 이제 더 큰 파장이 일어날 수 있고 더 가팔라진 극단적인 파장의 가능성이 인식되고 있다고 관측했다.해군은 21.4미터가 넘는 파도에 대한 새로운 지식의 결과로 선박 설계에 근본적인 변화를 줄 필요가 없었다. 왜냐하면 파도는 더 높은 기준에 [41]따라 만들어지기 때문이다.

비록 대부분의 새로운 선박이 국제선급협회(International Association of Classification Societies)의 12개 회원국의 기준에 따라 만들어졌지만, 2006년에는 유조선용과 벌크선용 두 가지 구조 규칙을 시행했다.이것들은 나중에 하나의 규칙 [123]세트로 통합되었다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 녹음 장소는58°111919.30nN 2°28°0.00°E/58.1886944°N 2.46667°E/ 58.1886944; 2.46667
  2. ^ 20,500 kgf/m2 또는 20.5 t/m에2 상당합니다.
  3. ^ 슈퍼 로그웨이브라는 용어는 당시 ANU 연구자들에 의해 아직 만들어지지 않았다.
  4. ^ 1,744 kgf/m2 또는 1.7 t/m에2 상당합니다.
  5. ^ 576,100 kgf/m2 또는 576.1 t/m에2 상당합니다.
  6. ^ Smith는 길이 275m, 배수량 161,000톤으로 구성된 가상의 벌크선에 대한 계산을 제시했는데, 여기서 워터라인 아래 8.75m의 설계 정수압은 88kN/m2(8.9t/m2)이다.동일한 반송파에 대해 설계 유체 역학적 압력은 122 kN/m2(12.44 t/m2)입니다.

레퍼런스

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추가 정보

외부 링크

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