Hrillilegar 20 metra háar risaöldur eru raunverulega til

Tíu hæða háir og nærri því lóðréttir veggir af vatni, skella á skipum, flæða um káetur og efri þilför.  Þrjátíu metra skrímsli sem rís upp án nokkurrar viðvörunar og feykir skipum eins og korktöppum og hverfa svo nokkrum augnablikum síðar.  Það er lýsing á óeðlilegum risa öldum sem allt í einu rísa upp og hefur verið lýst af sjómönnum í margar aldir.  Fáar sannanir eru til um þessar risa öldur og stærð þeirra hækkar oftast eftir því sem sagan er sögð oftar og því taka vísindamenn oft lítið mark á þessum sögum.  Hins vegar fyrir um hálfri öld síðan þá komu fram sannanir um slíkar öldur.  Samkvæmt því sem vísindamenn telja þá má búast við slíkum risa öldum á 30.000 ára fresti.  Það má þess vegna flokka þær með því að sjá hafmeyju eða sjóskrímsli.  En þær eru klárlega goðsögn.  En er það?

Alda er ákveðin óregla sem hreyfir orku á milli tveggja punkta.  Helstu öldur eiga sér stað í vatni þó nóg sé af þeim af öðru tagi einnig eins og rafbylgjur sem ferðast ósýnilegar í gegnum andrúmsloftið.  Alda sem rúllar yfir Atlantshafið er auðvitað ekki það sama og útvarpsbylgja þó þær byggi á því sama og sömu jöfnur sé hægt að nota til þess að lýsa þeim.   Risa alda er alda sem er í það minnsta tvisvar sinnum hærri en stór alda sem er meðaltal af þremur hæstu öldunum yfir ákveðið tímabil.

Samkvæmt mællingum úr gervihnattatungli eru risaöldur ekki aðeins til heldur verða þær til oftar en haldið hefur verið.  Kaldhæðnin er því að það sem áður voru sögusagnir eru nú staðreyndir.  En þetta leiðir vísindamenn að erfiðari spurningum.  Ef við gefum okkur að risa öldur séu til, hvað er það þá sem býr þær til?  Það sem meira er og mikilvægt fyrir fólk sem starfar úti á sjó, er hægt að spá fyrir um þær?

Allt þar til á 9.áratugnum voru hugmyndir vísindamanna um það hvernig slíkar öldur verða til byggðar á vinnu hins breska Michael Selwyn Longuet-Higgins sem var stærðfræðingur og haffræðingur.  Á 5.áratugnum birti hann grein þar sem hann heldur því fram að þegar tvær eða fleiri öldur sameinast þá geta þær byggt upp slíkar risa öldur.  Þá verður hæð hinnar sameinuðu öldu sú sama og samanlögð hæð þeirra sem sameinast.  Þetta getur aðeins gerst samkvæmt honum, þegar nægar öldur sameinast á sama punktinum.  Á 6.áratugnum komu síðan fram nýjar niðurstöður sem bentu til að þetta væri ekki alveg svona einfalt.  Þær niðurstöður byggðu á vinnu stærðfræðingsins og eðlisfræðingsins Thomas Brook Benjamín.  Hann rannsakaði öldur í stórum tanki af grunnu vatni við Cambridge háskóla.  Hann ásamt nemanda sínum Jim Feir áttuðu sig á því að þrátt fyrir að öldur myndist yfirleitt með sama hætti þá geta þær breyst skyndilega eftir að þær myndast.  Þær sem hafa lengri bylgurlengd ná þeim sem hafa styttri bylgjulengd.  Þetta þýðir aftur að mikil orka endar í stóru öldunni.  Í fyrstu ályktuðu þeir Benjamín og Feir að það hlyti að vera bilun í búnaði þeirra við mælingarnar.  Hins vegar gerðist það sama þegar þeir endurtóku rannsóknina í stærri tank í bresku rannsóknarstöðinni UK National PhysicalLaboratory sem er nálægt London.  Það sem meira er þá fengu aðrir vísindamenn sömu niðurstöður.  Í mörg ár trúðu vísindamenn því að þessar niðurstöður væru bara eitthvað sem gerðist í rannsóknarstöð þegar öldur væru búnar þar til og látnar fylgja sömu stefnu.  Það væri frekar ógnvekjandi ef slíkt gerðist raunverulega.

Þann 12 desember árið 1978, kl. 3 að nóttu sendi þýska flutningaskipið The Munchen frá sér neyðarkall á miðju Atlantshafi.  Þrátt fyrir miklar björgunaraðgerðir þá fannst ekki tangur né tetur af skipinu og það virðist hafa horfið af yfirborði sjávar.  Það hvarf og fannst aldrei ásamt 27 manna áhöfn.  Einungis fannst einn björgunarbátur sem virtist hafa fengið á sig talsvert högg.  Það sem vakti athygli síðar var þegar alda skall á Draupner olíuborpallinum utan við strendur Noregs um kl.3:20 á nýársdag árið 1995.  Vindur var sterkur þessa nótt allt að fellibylsvind og 12 m háar öldur skullu á pallinum og því var starfsólki skipað að halda sig innandyra.  Enginn sá því ölduna en hún náðist á mælitækjum og mældist um 26 m.  Þessi stóri borpallur kom því með nýjar staðreyndir og skrifaði nýjan kafla í mælingum á risa öldum.

Þegar vísindamenn frá rannsóknarstöð ESB á risaöldum rannsökuðu 30.000 gervihnattamyndir sem náðu yfir þriggja vikna tímabil árið 2003 sáu þeir 10 öldur sem náðu 25 m hæð eða meira.  Mælingar úr gervihnöttum hafa sýnt að það eru margar slíkar risa öldur sem verða til í höfunum.  Frá þessu greinir Amin Chabchoub við Aalto háskólann í Finnlandi.  Á undanförnum 20 árum eða svo hafa vísindamenn líkt og hann reynt að útskýra þessi fyrirbæri og af hverju slíkar risa öldur eru mun algengari en menn hafa haldið til þessa.  Í stað þess að um línulega hegðun sé að ræða eins og Longuet-Higgins hélt fram, þá er nú haldið fram hinu gagnstæða.  Ef slíkt gerist ólínulega þá er erfitt að reikna út hæð á slíkum risa öldum með því að leggja saman þær venjulegu.  Þess í stað getur það verið að ein ákveðin alda stækki gríðarlega á kostnað annarra.  Talið er að mögulega geti eðlisfræðingar notast við svokallaða Schrödinger jöfnu þegar kemur að myndun slíkra risa alda.  Grunnhugsunin er sú að alda stækkar snögglega með því að stela orku frá öðrum öldum.  Vísindamenn hafa sýnt fram á að Schrödinger jafnan getur skýrt stærðfræðilega líkön af haföldum sem skyndilega hækka upp í mikla hæð með því að einblína á orkuna í þeim.

Í rannsókn sem gerð var árið 2016 var notast við sömu líkön en raunverulegar sjávarmælingar og kom þá fram að slíkar risaöldur gætu komið fram.  Við getum nú framkallað risa öldu sem á sér stað í raunveruleikanum inni í rannsóknaraðstöðu og við aðstæður sem eru líkar því sem eru í höfunum segir Chabchoub.   Samkvæmt honum þá þýðir lítið að vera með skip og borpalla sem hannaðir eru til að standast línulega hegðun fyrirbæra þegar raunverulega geta orðið til ólínuleg fyrirbæri sem skella á þeim og skipin og porpallarnir ráða ekkert við.  Ekki allir eru þó sannfærðir um að Chabchoub hafi fundið haldbæra skýringu með þessu.  Hann rannsakaði einangraðar öldur án þess að þær fengju að snerta aðrar öldur segir eðlisfræðingurinn Gunter Steinmeyer frá Max Born Institute í Berlín.  Samkvæmt honum er erfitt að ímynda sér að öldur snerti ekki aðrar öldur í höfum heimsins.  Steinmeyer og kollegi hans Simon Birkholz skoðuðu raunveruleg gögn frá ýmsum gerðum af risa öldum.  Þeir skoðuðu ölduhæð almennt rétt áður en risaaldan skall á Draupner olíupallinum árið 1995 og birtu niðurstöður sínar árið 2015.  Þær komu þeim í opna skjöldu þar sem það lítur út fyrir að þvert á væntingar var ekki hægt að spá fyrir um slíkar öldur með einhverjum tíma.   Þeir fundu út að slíkar risa öldur var hægt að spá fyrir um upp að vissu marki þ.e. straumar voru sterkari en venjulega, en þær spár gagnast skipstjórum lítið.  Þeir telja s.s. hægt að spá fyrir um risa öldur en tímaramminn séu einhverjar 10 sekúndur, kannski mínúta í það mesta.  Aðrir telja þó að hægt sé að sjá þesar öldur fyrir með meiri fyrirvara.  Flækjustigið felst í vindinum sem keyrir öldurnar áfram.  Öldur eru ákveðið kaós en þær enda oft í ákveðnum grúbbum sem halda sig við hvor aðra.

Árið 2015 notuðu Themis Sapsis og Will Cousins hjá MIT í Cambridge, Massachusetts stærðfræðilíkön til að sýna fram á hvernig orka getur flust á milli alda innan sömu grúbbunnar og þannig mögulega framkallað risa öldu.  Árið eftir notuðu þeir síðan gögn úr höfunum og stærðfræðilíkön til þess að framkalla takt sem gæti mögulega myndast í grúbbum sem væru líklegar til þess að framkalla slíkar risa öldur.   Niðurstaðan varð sú að Sapsis og Cousins fundu út að þeir gátu spáð nákvæmlega um orkuna sem myndað gæti slíkar risa öldur með því að nota fjarlægð frá fyrstu öldu til þeirrar síðustu í grúbbunni, ásamt hæð þeirrar hæstu.  Í stað þess að skoða einstaka öldu og reyna að skilja uppbyggingu hennar, er því hægt að nota grúbbur af öldum og finna út þá sem er óstöðug segir Sapsis.  Hann heldur því fram að slík nálgun geti gert það að verkum að hægt er að fá mun betri spár um þessi fyrirbæri.  Gæti jafnvel gefið skipum og olíuborpöllum 2-3 mínútur til að búa sig undir slíkar öldur.

Enn aðrir eru ekki sannfærðir eins og Francesco Fedele hjá Georgia Tækniskólanum í Atlanta.  Árið 2016 gerði Fedele rannsókn ásamt kollegum sínum og hélt því fram að venjuleg línuleg skýring væri á slíkum risa öldum.  Þeir notuðu söguleg veðurfræðileg gögn til þess að líkja eftir flæði orku og yfirborði sjávar með tilliti til hæðar þegar aldan skall á Draupner ásamt Andrea og Killard risa öldunum sem gengu yfir árið 1995, 2007 og 2014.  Líkönin þeirra voru eins og raunverulegar aðstæður, en aðeins að því leiti þegar um óreglulegt form er að ræða.  Vegna þyngdarlögmálsins, hafa venjulegar öldur beitta toppa ólíkt öldum sem búnar eru til í líkönum.  Þegar þessu er bætt inn í jöfnuna þá kemur í ljós að öldur geta hækkað um 15-20% samkvæmt Fedele.   Siðar árið 2016 fór Fedele fyrir skýrslugerð fyrir US National Transportation Safety Board sem skrifuð var nokkrum sérfræðingum vegna amerísks flutningaskips sem fórst í október 2015 og 33 manna áhöf fórst.    Einnig árið 2016 kom Steinmeyer fram með þá kenningu að línuleg skýring gæti útskýrt hve oft risa öldur eru líklegar til þess að myndast.   Hann segir að mögulega geti það gerst en ekkert sérlega praktískt að spá fyrir um slíkar öldur þar sem til þess þurfi gríðarlegt magn gagna og mannafla.  En hvað ef hægt væri að spá fyrir um þetta á veðurfræðilegan hátt spyr hann.  Mögulega geta ákveðnar veðurfræðilegar aðstæður gert það að verkum að hægt er að spá fyrir um myndun á slíkum risa öldurm.  Steinmeyer og vísindateymi hans fundu út að risa öldur eru líklegri til þess að myndast þegar lágur þrýstingur leiðir af sér vindkviður sem koma úr gagnstæðri átt.  Á sama hátt og þegar öldur stefna á móti og yfir hvor aðra þegar vindur breytir um stefnu á stóru svæði og samfara ákveðinni lögun strandsvæða og landgerð ýtir þeim saman.  Þeir fundu út að risa öldur gætu aðeins orðið til þegar þessar aðstæður kæmu saman og það mynduðust 10 öldur eða fleiri.  Hann segir einnig lögun aldanna skipta máli.  Hann er hins vegar ósammála skoðun Fedele að hinn oddmjói oddur aldanna hafi mikið að gera með hæð þeirra.

Það má búast við því að vísindamenn verði ekki sammála um þetta mál eitthvað áfram og margir vísindamenn stunda nú rannsóknir á þessu fyrirbæri sem risa öldur eru.  En eru þetta mikilvægar spurningar þegar allt kemur til alls vegna þess að við munum aðeins ná að spá fyrir um þessar lífshættulegu öldur þegar við skiljum þær til fulls.  Svarið er já, fyrir þá sem vinna á olíuborpöllum eða á skipum og horfa á öldurnar undir óveðursskýjunum, þá gætu í raun nokkrar mínútur skipt máli.

Heimild hér