海上怪物:瘋狗浪

 1975年11月10日,美國貨輪埃德蒙德·費(fèi)茲杰羅號在暴風(fēng)中沉入美國和加拿大之間的蘇必利爾湖區(qū)域。這艘貨輪可不是什么小玩意,船身有220米長,寬度達(dá)到22米,絕對算得上是個龐然大物了。但是看起來堅固安全的貨輪并沒有經(jīng)受住考驗。災(zāi)難發(fā)生的時候,該貨輪還來不及發(fā)出求救信號就失去了求生的機(jī)會,船上22名船員全部遇難,他們的遺體至今仍未被發(fā)現(xiàn)。

美國海岸警衛(wèi)隊最初的報告稱,悲劇的發(fā)生是由于船員疏忽,沒有按照要求蓋好貨輪頂部船艙的艙口安全蓋。這一說法一直頗具爭議,許多同行表示船員不會如此大意。2010年,潛水偵探通過探尋出事地水底情況,提出了另外一種可能導(dǎo)致災(zāi)難的原因——該貨輪可能遇上了一種威力巨大的“殺人巨浪”——瘋狗浪。也許,當(dāng)時貨輪在水面上就被這種浪拍成了兩半。
蘇必利爾湖是世界上最大的淡水湖,面積可達(dá)8.2萬平方千米,最大深度為405米,蓄水量占整個五大湖的一半以上。在廣闊的湖面上,來自各個方向的浪涌有快有慢,相互推搡、較量,水下蓄積的能量有時會突然推高浪涌。加之冬季風(fēng)大浪急,11月湖面少冰,于是就更容易出現(xiàn)突然涌起的大浪,產(chǎn)生令人聞之色變的瘋狗浪。
不過,在湖泊中產(chǎn)生瘋狗浪的情況還是極為罕見,“瘋狗”更愛在海上興風(fēng)作浪。
是否存在“殺人巨浪”
自古就有海上驚現(xiàn)怪浪的傳說故事,英國傳奇探險家歐內(nèi)斯特·沙克爾頓就描述過一次遭遇瘋狗浪的驚險經(jīng)歷。1916年,他從南極洲附近的大象島乘船前往大西洋的南佐治亞島。他描述道:“我們被起伏的海浪趕著,向前艱難地走了若干天,但是有一日,從滔滔波浪中突現(xiàn)一道氣勢磅薄的巨浪。我一直祈禱,希望上帝能夠庇護(hù)我們,讓我們挺過難關(guān)。巨浪重重拍下,我們的船被猛地?fù)袈渌,在周圍的水流沖擊下,船身連續(xù)顫抖不止,但也許上帝聽到了我的祈愿,最后我們的船竟然躲過劫難,載著我們逃離了這海上的怪浪。”
對于這種瘋狗浪的高度,那些見過的人也只能描述成“很高很高”,沒有具體的數(shù)據(jù)來證實他們描述的究竟是多大的“怪浪”。因此,在過去的幾個世紀(jì)中,人們對巨浪的印象還只停留在幸存者“夸張”的描述上,科學(xué)家往往不以為然。
直至1995年1月1日,北海挪威沿岸的德勞普納海上石油平臺經(jīng)歷了一波26米高的巨浪,這一巨浪高度是周圍其他海浪高度的兩倍,大約相當(dāng)于一棟10層高的建筑。而這次,海上石油平臺的激光設(shè)備測量出了巨浪的高度,比較準(zhǔn)確。
人們曾認(rèn)為這樣的異常巨浪萬年一遇。但是,2001年,歐洲開始進(jìn)行“大浪計劃”,利用歐洲航天局的兩枚衛(wèi)星研究海洋狀況。歐洲航天局的衛(wèi)星發(fā)射無線電波脈沖信號,當(dāng)無線電波到達(dá)海面,然后反彈回衛(wèi)星,這些收集到的信息就可以通過復(fù)雜的算法轉(zhuǎn)換為海面的情況。之后,德國的地球觀測衛(wèi)星TerraSAR-X也被用于瘋狗浪的研究工作,它的分辨率可達(dá)1米,比之前的衛(wèi)星數(shù)據(jù)更為精準(zhǔn)。在短短三周時間里,“大浪計劃”就發(fā)現(xiàn)了10次以上浪高超過25米的巨浪。
這些通過科學(xué)手段得到的具體數(shù)字,讓這種停留在傳說和故事中的“談資”一下子定位為確實存在的奇異現(xiàn)象,科學(xué)家們蜂擁而至,在各大學(xué)術(shù)會議上探討這種瘋狗浪的形成機(jī)制。

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認(rèn)識瘋狗浪
瘋狗浪,它不止是類似暴風(fēng)雨中的大浪那種普通意義上的大浪,事實上比周圍其他所有的浪都要高出很多,從高度上來說就是那種“鶴立雞群”的視覺效果。如果用準(zhǔn)確的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)來定義的話,瘋狗浪的浪高至少達(dá)到有義波高的2倍以上(海上波浪實際上是不規(guī)則的,它們是由各種不同波長、波高和陡度的波組成的。經(jīng)觀測統(tǒng)計表明,其中有1/10波的波高是平均波高的2倍,稱之為最大波高;有1/3波的波高是平均波高的1.6倍,稱之為三一平均波高或有義波高),所以,許多海嘯或者臺風(fēng)引起的高浪并不屬于瘋狗浪。瘋狗浪往往不期而至,突然冒出來,又突然消失不見,來無影去無蹤。
全世界每年大約會有50~100次大型船只的沉船事件。當(dāng)然,這些并非都是瘋狗浪所為,但是瘋狗浪的現(xiàn)象或許可以幫助解釋其中一些謎一般的事故原因。而且了解這種巨浪的形成機(jī)制有助于人類進(jìn)行預(yù)測,遠(yuǎn)離危險區(qū)域,減少海上悲劇的發(fā)生。
不過,想要收集足夠的有效數(shù)據(jù)并不容易,我們無法重建瘋狗浪的歷史信息,通過海上平臺的測量只能測到附近海域的浪高情況。而且,海浪是會移動的,瘋狗浪出現(xiàn)一次不過1~2分鐘,很難追蹤它的行跡。
由于缺少數(shù)據(jù),而造波水池(模擬海浪的設(shè)備)也起不到模擬瘋狗浪的作用,所以想研究這種海浪只能是在有可能會產(chǎn)生瘋狗浪的海域投放海洋觀測設(shè)備,守株待兔,等待瘋狗浪出現(xiàn)時采集相關(guān)數(shù)據(jù)。從這一點來看,南非的厄加勒斯角無疑是最佳觀測區(qū)之一。印度洋和大西洋在此交匯,船運(yùn)航道忙碌,而且這里曾有多次高30米以上的大浪的報道。
自東至西的“咆哮西風(fēng)帶”經(jīng)過厄加勒斯角附近海域,推動海浪沿著同一方向行進(jìn),而厄加勒斯洋流卻沿著相反的方向移動,洋流和海浪對向的沖擊抬高海浪,引起巨浪的產(chǎn)生。
瘋狗浪修煉記
但不是所有瘋狗浪的形成都可以用這種海浪和強(qiáng)洋流之間的對抗來解釋。根據(jù)多年來對瘋狗浪的研究,科學(xué)家們給出了一些猜想,在一個或多個因素的作用下,或許會產(chǎn)生這樣鬼魅般的海上怪浪。

洋流沖撞

如果像南非厄加勒斯角的情況一樣,洋流與海浪主體前進(jìn)的方向逆向而行,這可不是什么好事。逆向推過來的洋流會阻礙海浪的前進(jìn),減小其前進(jìn)速度,使浪潮向上洶涌澎湃。
但問題絕非止于此,前面迎著洋流的浪先慢下來,可是后面的浪并沒有減緩速度,第二個浪撞上第一個浪,第三個浪又撞上前兩個浪。這樣一來,在逆向洋流的阻礙下,多個小浪會匯集成一個大浪,幾個波浪結(jié)合在一起共同向前推進(jìn),最后,這個浪頭越來越大,就有可能演變成巨大的海上怪浪。
除了逆向洋流之外,其他方向的洋流也會從各個方向?qū)⒍鄠小浪匯集到一起,在海面上催生出瘋狗浪。但由于各孤立波碰撞前的速度和方向各不相同,而且碰撞后它們依然保持原來的波速、波形和方向,所以巨浪無法繼續(xù)傳播,會很快解體,海面又歸于平靜,像一切從未發(fā)生過一樣。

深度變化惹禍端

如果一道浪原本在深海區(qū)域活動,但是前方海底地形凸起,海洋深度變淺,這時候深海襲來的海浪就會突然猛地被掀高。水是不可壓縮的,因此當(dāng)海浪從深度更大的海域猛沖到深度淺的海域,唯一可以走的方向就是向上推高。在美國東海岸沿海的某些區(qū)域,大陸架延伸得較遠(yuǎn),海底的深度會出現(xiàn)急劇的變化,就會因此產(chǎn)生較高的海浪。

非線性沒規(guī)律的海浪

早在20世紀(jì)60年代初,劍橋大學(xué)的物理學(xué)家布魯克·本杰明和他的研究生吉姆·費(fèi)爾就發(fā)現(xiàn),在造波水池中找不到規(guī)律性的水浪,總是會有一些浪比其他浪更大。即便利用規(guī)律性的風(fēng)來制造波浪,得到的仍然是沒有規(guī)律的波浪,換句話說,輸入的能量和所產(chǎn)生的浪的大小并沒有線性的關(guān)系,而是混沌的非線性關(guān)系。這些不穩(wěn)定的波浪能夠從附近的其他波浪處獲得能量,迅速組成一個巨大的瘋狗浪。
潮汐推波助瀾
潮汐現(xiàn)象是海水在天體(主要是月球和太陽)引潮力作用下所產(chǎn)生的周期性運(yùn)動。潮汐會因為天體的位置而有所變化,比方說滿月和新月時,太陽、月亮和地球三者處在一條直線上,潮汐就更大。當(dāng)月亮到達(dá)近地點時,大潮會達(dá)到峰值,這就是近地點朔望大潮。這種海浪規(guī)律性的起伏現(xiàn)象或許不能完全解釋瘋狗浪的形成,但是適逢月亮近地點朔望大潮之時,如果因為其他原因激起海上大浪,那么在巨大潮汐能的拉拽下浪高會更高,海浪的威力也會更大,疊加其他因素的作用,就有可能演變成讓人望而卻步的瘋狗浪。
預(yù)測瘋狗浪
現(xiàn)代遙感圖像技術(shù)的進(jìn)步也為瘋狗浪的研究提供了更細(xì)致的技術(shù)支持。通過雷達(dá)數(shù)據(jù)可以較為精確地測量浪高,通過現(xiàn)在的技術(shù)可以更清晰地看到這些海浪與洋流的分分合合。
利用各項技術(shù),科學(xué)家們通力合作,開發(fā)出了可以預(yù)報瘋狗浪的“大浪軟件”,能夠360°精確預(yù)報航船周邊8千米范圍內(nèi)的異常變化,通過雷達(dá)信號發(fā)出警告。這樣一來,在艦船上配置這樣的設(shè)備就能夠主動監(jiān)測周圍海域情況,給艦船緩沖機(jī)會避開瘋狗浪。不過,由于瘋狗浪的發(fā)生往往十分突然,持續(xù)的時間又比較短,這樣的預(yù)警信息能否有效減少悲劇的發(fā)生還有待考驗。
以后的海洋天氣預(yù)報里或許會包括瘋狗浪這一項,但是瘋狗浪的出現(xiàn)更多的時候只是個隨機(jī)事件,預(yù)測的準(zhǔn)確性恐怕難以保證。但是有這樣的預(yù)報讓人預(yù)先有所警惕和準(zhǔn)備總歸不是壞事。

責(zé)編:科普知識網(wǎng)

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