Det krävs en perfekt storm för att generera en freak wave, en vägg med vatten så oförutsägbar och kolossal att den lätt kan förstöra och sjunka fartyg, konstaterar en ny studie.
Ta till exempel Draupner-freakvågen, som slog den 1 januari 1995, nära Draupner-oljeplattformen utanför Norges kust. Den vågen nådde en otrolig höjd på 25,6 meter, eller ungefär höjden på fyra vuxna giraffer staplade ovanpå varandra. En annan berömd oseriös våg avbildas av den japanska konstnären Katsushika Hokusai i sitt träblocktryck från 1900-talet som kallas "The Great Wave", som visar en enorm vattenvåg ögonblick före en oundviklig krasch.
För att ta reda på varför dessa freakvågor verkar så plötsligt och utan varning, reproducerade ett internationellt team av forskare från England, Skottland och Australien en skalad vapen av Draupner-vågen i en labbtank.
Teamet avkodade framgångsrikt den rogue vågens recept: Det behöver helt enkelt två mindre våggrupper som korsar varandra i en vinkel på cirka 120 grader, fann de.
Upptäckten förflyttar forskarnas förståelse för freakvågor "från ren folklore till ett trovärdig fenomen i den verkliga världen", säger en forskare Mark McAllister, en forskningsassistent vid institutionen för ingenjörsvetenskap vid University of Oxford i England. "Genom att återskapa Draupner-vågen i labbet har vi flyttat ett steg närmare förståelsen av de potentiella mekanismerna för detta fenomen."
När havsvågor bryter under typiska omständigheter överskrider vätskehastigheten (hastigheten och riktningen för vattnet) högst upp på vågen, känd som vapnet, hastigheten för själva vapnet, sa McAllister till Live Science i ett e-postmeddelande. Detta orsakar att vattnet i vapnet tappar vågen och kraschar sedan nedåt när vågen bryts.
Men när vågorna korsar i stor vinkel (i detta fall 120 grader) förändras vågbrytande beteende. När vågorna korsar, avbryts den horisontella vätskehastigheten under vågkammen och den resulterande vågen kan bli högre och högre utan att krascha. "Därför inträffar inte längre spridning av brytning och uppåt strålliknande brytning, som illustreras i vår video. Och till synes, denna andra typ av brytning begränsar inte våghöjden på samma sätt," sa McAllister.
Med andra ord, när vågor korsar i stora vinklar, kan de skapa monstervågor som Draupner freak wave och Hokusai's Great Wave.
Våggrupper behöver emellertid inte nödvändigtvis träffas i en exakt vinkel på 120 grader för att bli skrämmande.
"När det gäller Draupner-vågen är vinkeln på 120 grader vad som var nödvändigt för att stödja en sådan våg," sa McAllister. Men "mer generellt sett kommer alla korsningar i haven att stödja brantare vågor."
Upptäckten illustrerar "tidigare oobserverat vågbrytande beteende, som skiljer sig väsentligt från nuvarande toppmodern förståelse av havvågbrytande," studerar seniorförfattaren TS van den Bremer, docent vid institutionen för ingenjörsvetenskap vid institutionen University of Oxford, sade i uttalandet.
Teamet hoppas att deras arbete kommer att lägga grunden för framtida studier som en dag kan hjälpa forskare att förutsäga dessa potentiellt katastrofala vågor, sade de.
De våta och vilda experimenten gjordes vid FloWave Ocean Energy Research-anläggningen vid University of Edinburgh.
"FloWave Ocean Energy Research Facility är en cirkulär kombinerad vågströmbassäng med vågmakare monterade runt hela omkretsen," säger Sam Draycott, en forskningsassistent vid School of Engineering vid University of Edinburgh, i uttalandet. "Denna unika förmåga gör det möjligt att generera vågor från vilken riktning som helst, vilket har gjort det möjligt för oss att experimentellt återskapa de komplexa riktningsvågförhållandena som vi tror är förknippade med Draupner-våghändelsen."
Studien kommer att publiceras i 10 februari-numret av Journal of Fluid Mechanics.
