揭秘“疯狗浪”

2018-01-22 13:20那颜
百科探秘·海底世界 2017年10期
关键词:疯狗蒙克大浪

那颜

1498年,哥伦布第3次前往美洲。当他的船队驶过特立尼达附近的海峡时,突如其来的超级巨浪将他的船队托起。哥伦布的船队侥幸逃生。他将这段惊心动魄的经历记录下来,并将超级巨浪出现的这片海域称为“Bocas del Dragon”,意为“龙嘴”。从这个名字中,我们可以窥到当时的情景是如何可怕。

同样是遭遇突如其来的巨浪,“安妮·珍妮”号就没这么幸运了。1853年,这艘载着500位移民的轮船在从英格兰驶向加拿大的途中被超级巨浪击中,仅有100多位幸存者活着踏上了陆地。

1916年,英国探险家欧内斯特,沙克尔顿前往大西洋的南佐治亚岛途中,船队遭遇了“疯狗浪”。“有一日,从滔滔波浪中突现一道气势磅礴的巨浪……巨浪重重拍下,击中了我们的船,在周围的水流冲击下,船身颤抖不止,但也许上帝听到了我的祈愿,最后我们的船竟然躲过劫难,载着我们逃离了这海上的怪浪。”

从人类开始航海起,就不断有水手声称自己遭到超级巨浪的袭击。这种超级巨浪被形象地称为“疯狗浪”。由于“疯狗浪”来无影去无踪,一直被认为只是一种传说,就像海妖塞壬的歌声一样。

那么,神秘的“疯狗浪”真的只是传说吗?

沃尔特·蒙克和实地海浪观测实验

说起“疯狗浪”的研究,就不能不提及沃尔特·蒙克和他的实地海浪观测实验。蒙克出生于1917年,是美国著名的海洋物理学家。他于20世纪50年代后期恢复了对海浪的研究,并研发出一种能快速反推海浪轨迹的公式。经过一番计算后,他惊讶地发现:拍打墨西哥西海岸的瓜达鲁普岛海滩的海浪,竟是从印度洋南部的某个靠近南极洲的地方传来的,两者之间相隔14 500千米。

蒙克当时就蒙了:形成于地球另一端的波浪,真的能跨越南极点附近、穿过澳大利亚、跨过新西兰、横越广袤的太平洋,最后抵达墨西哥吗?他决定找出问题的答案。

1957年,他开始着手设计一项范围覆盖全球的实地海浪观测实验。6年后,这项筹备已久的计划终于得以启动。蒙克带妻子和2个女儿来到位于南太平洋中部的萨摩亚岛。与此同时,团队中的其他5位成员也抵达了各自的目的地:新西兰的帕利斯尔角、南太平洋的一座荒岛、夏威夷、向北行驶的科考船以及阿拉斯加的雅酷塔特海岸。

因为波浪的传播速度不同,首先探测到的是传播速度更快的波浪,随后才能探测到波长较短的波浪,因为长波浪和短波浪之间的变化非常典型,所以两个波浪是不是同一个诞生地很容易鉴别出来。每位成员都随身携带灵敏度极高的测浪设备,能探测到1.5—3.2千米外浪尖仅为0.1毫米高的微型波浪。

实验数据显示:6位科学家所追踪的海浪的确跨越了半个地球,抵达了阿拉斯加的雅酷塔特海岸。根据蒙克的公式可以计算得出:引发波浪的风暴形成于两周前,在离澳大利亚珀斯西南约4000千米的两座积雪火山岛附近海域。事实证明了蒙克的理论是正确的。

风暴离去后海面会恢复平静,但能量不会凭空消失。风暴的能量会转化成某片海面上的波浪能,这种波浪在没有推动力的情况下也能移动,科学家称这种波浪为“自由波”。自由波不需要风力推动,其自由移动就成为“涌浪”。所谓“疯狗浪”,其实就是涌浪。

“疯狗浪”也能实验室制造

与蒙克差不多同时,英国剑桥大学的科学家托马斯·布鲁克·本杰明和J.E.费尔也有了新发现:当长波浪与短波浪相遇时,一个波列中的所有能量会骤然聚集在几个“怪波”之中——有时甚至只有一个。

为了证明自己的理论,两位科学家在伦敦郊外的一处英国国家物理实验室进行了科学实验。他们设置了一个400米长的拖曳水池,并配备了造波机,这在当时是最先进的设备。造波机以不同的速度搅起水浪,在离它较近的地方,波浪均一而平稳,可到了大约60米外,这些波浪就开始变得扭曲,并形成了短暂的大浪。这些短暂的大浪就是被人们称为“疯狗浪”的超级大浪。

虽然本杰明和费尔在实验室里确实制造出了“疯狗浪”,但在之后的很长时间里,研究者大多认为这仅是理论上存在可能而已,真实的海洋世界里并不会出现这种情况。所以,他们仍坚信“疯狗浪”只是传说而已。直到1995年元旦这天,这种根深蒂固的观念才得以转变。

“疯狗浪”并非传说

1995年元旦,挪威海以外约150千米处的北海,德劳普纳海上平台的周围波涛汹涌,有效波高达到12米。下午3点20分左右,平台上的加速度计和应变传感器检测到了一次巨浪,数据表示这次巨浪的波峰比周围的波谷高出了足足26米。

“德劳普纳巨浪”被媒体报道后,人们才发现原来传说中的“疯狗浪”真的存在。但即便“疯狗浪”被仪器真实有效地记录下来了,大多数人仍坚持认为这只是特例而已,是百年难遇的超级巨浪。不过,“德劳普纳巨浪”的出现,在科学界引起了广泛讨论,并推动“疯狗浪”的研究进入一个新时代。

为了更好地研究“疯狗浪”,欧盟在2000年发起了为期3年的“大浪计划”,利用欧洲航天局的两颗卫星研究海洋状况。卫星发射无线电波脉冲信号,这些无线电波到达海面后再反弹回卫星,通过复杂的算法就能得出海面的情况。之后,德国的地球观测卫星TerraSAR-X也参与了“疯狗浪”的研究工作,它的分辨率可达1米,比之前的卫星数据更精准。参与“大浪计划”的研究者开始使用船载雷达和卫星数据在各大洋扫描,寻找并研究这种超级巨浪。

在此之前大家都认为像“德劳普纳巨浪”这样的“疯狗浪”难得一遇,所以并没有抱太大希望,谁知事情的发展却大出意料。就在大浪计划开始的第二年,“不來梅”号和“加里东尼亚之星”号两艘游轮相继在南大西洋上遇险。这两艘游轮的舰桥窗都被高约30米的超级巨浪击碎。更让人惊讶的是,仅在2003年初的3个星期里,研究者就发现了1+0个至少高25米的超级巨浪。原来像“德劳普纳巨浪”那样的“疯狗浪”不但不是百年难遇,而且还经常在海洋中出现。只是因为它总是突如其来,持续的时间又很短,所以很少被记录下来而已。endprint

现在人们已经知道,“疯狗浪”可能出现在任何一片大洋。北大西洋、南极洲和南美洲最南端之间的德雷克海峡,以及南非南岸的海域是最容易出现“疯狗浪”的。甚至一些大型淡水水体中,也可能出现“疯狗浪”,比如北美洲的五大湖。人们开始重新审视历史上的许多神秘沉船事件,并认为“疯狗浪”或许是真正的罪魁祸首。

“疯狗浪”从何而来

在蒙克以前,人们认为当波浪与来自四面八方的几百万个波浪相互碰撞,或经过其他暴风雨地区时,这些波浪会在扩散和碰撞的过程中渐渐消耗尽动能。但蒙克用实地海浪观测实验告诉我们,以上这一切都不会发生,当两个不同方向的涌浪接近彼此时,它们只是擦身而过,并不会产生持续性干扰。

当两股不同方向的涌浪交错时,海平面会呈现交错状态,随后两股涌浪又在各自的海域冒出,并没有因为相撞而产生任何影响。不过涌浪会产生白头浪(即有白色水花的浪,一般指碎浪),破碎的浪尖会丧失部分能量。即使会丧失部分能量,波浪仍能够在整体大致完好的情况下传播得很远。也就是为什么南印度洋的风暴所形成的波浪能在两周多的时间里持续传播,并在绕过半个地球传到雅酷塔特海岸时依然完整。

科学家研究后认为“疯狗浪”产生的条件可归纳为2种:1.风暴卷起的波浪迎面撞上一股强大的洋流:2.两个波浪系统(注:大多由当地的海风和远处的海浪形成)从不同的方向汇合,打破了稳定。“疯狗浪”会对人或船只产生严重威胁,且事发前海面没有任何征兆,所以很难预防。

我国台湾地区经常出现的“疯狗浪”大多属于第一种,是因为受到外海的台风或盛行的东北(或西南)季风的吹拂而造成的。具体表现通常是在海上平静无风或仅有微风,且风浪不大时,岸边突然出现一道大巨浪,渔民、海钓者、游客往往因为来不及躲避而被卷入海中。

“德劳普纳巨浪”和“路易斯陛下”号游轮遇袭事件则属于第二种情况。2011年,科学家奥诺拉托将风浪的数据输入自建的模型中,“逆推…‘路易斯陛下”号遇袭时的海况。“逆推”结果显示:当时有两列波浪在游轮处交汇,一列来自东北,另一列来自东南,彼此有40度至60度的夹角。2013年,奥诺拉托及其团队根据各种模型推演得出:大洋中可能会出现“超级疯狗浪”,其高度将达到周围海水高度的11倍之多。此结论已在水槽实验中得到了证明。

目前,多数大型远洋船都携带了大范围传感器,能通过分析雷达回波来确定海浪的高度。船上搭载的计算机软件也能根据这些雷达数据绘出海况的三维地图,以显示周围海浪的规模和动向。因此有科学家认为,可以在此基础上开发出相关软件,标出当前海域中会引发“疯狗浪”的因素,警示船只避开危险区域,进而降低遭遇“疯狗浪”的概率。

名词解释

涌浪

涌浪又称长浪,是指由其他海区传来或者当地风力迅速减小或风向改变后遗留下来的浪。涌浪通常是由强烈的低气压所引起。波浪受气压影响,传播距离远,挟带的能量较大,传播速度较快。

小貼士

“疯狗浪”有两个基本特征:首先,波高达到了有效波高(将波列中的波高由大到小依次排列,其中前1/3部分波高的平均值称为有效波高)的2倍;其次,具有“隐身功”来得突然,去得也突然。

超级链接

“路易斯陛下”号游轮遇袭事件

2010年3月3日,“路易斯陛下”号游轮离开西班牙东部的巴塞罗那,前往意大利北部的热那亚。下午1点左右,海面聚起了风暴,海浪渐渐增加。下午4点20分,游轮忽然撞上了一堵至少8米高的水墙,接着又撞上了第二波、第三波接踵而至的超级巨浪。海水冲上了船身吃水线上方近17米处,打破了第5层甲板上一间休息室的窗户,造成2名乘客当场死亡,另有14名乘客受伤。然后更诡异的事情发生了,超级巨浪就像从未出现过一般,突然消失了。劫后余生的“路易斯陛下”号被迫返回了巴塞罗那。endprint

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