Возникают ниоткуда и исчезают бесследно: научную награду принесли «волны-убийцы»
«Представьте лифт, который за 12 секунд поднялся на 9 этаж и спустился, – так и аномально большая океаническая волна внезапно возрастает на поверхности океана, разрушает все на своем пути и мгновенно исчезает» - за исследование экстремальных волн, названных «волны-убийцы», старший научный сотрудник Лаборатории топологических методов в динамике и постдок ВШЭ Екатерина Диденкулова получила премию для молодых ученых отделения «Нелинейные процессы в геофизике» Европейского Геофизического Союза.
В Генеральной Ассамблее Европейского союза наук Земле, собирающей ежегодно до 15 тысяч ученых со всего мира, Екатерина участвует уже несколько лет. Однако только в этом году впервые представила в конкурсе на премию свои научные результаты по теории нелинейных волн в геофизике.
Екатерина, действительно ли название «волны-убийцы» соответствует действительности?
- Волны-убийцы – это аномально большие океанические волны. Они появляются внезапно и разрушают все на своем пути – морские суда и различные сооружения, например, платформы добычи нефти и газа. Высота такой волны может достигать более 30 метров – это как многоэтажный дом или гора.
Еще совсем недавно подобные явления было принято относить к области фантастики: известно множество легенд и рассказов мореходов о гигантских волнах. Изучать волны-убийцы начали только в 90-е годы прошлого века, когда появились специальные технические средства.
1 января 1995 в Северном море была зафиксирована самая известная волна-убийца – «Новогодняя волна». Она практически разрушила нефтяную платформу Droupner. Именно тогда при помощи специального оборудования были получены первые данные, которые можно назвать шокирующими: ускорение такой волны равнялось ускорению лифта, который за 12 секунд поднялся на 9 этаж и спустился.
На чем основывается изучение таких волн?
- До сих пор открытым остается вопрос прогнозирования, когда и где в очередной раз появится экстремальная волна. Она живет очень недолго (от десятков секунд до нескольких минут) и обладает необычайно большой амплитудой. Волна-убийца внезапно возникает, зачастую без видимых причин, и так же бесследно исчезает. Построение достоверной статистики экстремальных волн по данным только натурных измерений не представляется в настоящее время возможным, несмотря на то, что количество записей волн-убийц измеряется десятками тысяч. Причинами являются недостоверность измерений экстремальных волн (из-за инструментальных погрешностей) и статистическая неоднородность данных вследствие различных условий измерений. Поэтому мы обращаемся к методам математического моделирования. Если у нас появится возможность максимально точно предсказать, где и когда появится очередная волны, то ущерб, который она причиняет, будет минимальным.
Где еще могут применяться результаты Ваших исследований?
- Механизм образования волн-убийц, который мы изучаем, напрямую связан с явлением нелинейного взаимодействия солитонов в солитонной турбулентности. Иными словами, солитон («уединенная» волна solitary wave) – это волна, которая ведет себя больше, как частица, а не как обычная волна. Для сравнения, если дернуть струну гитары, через какое-то время она перестанет колебаться. А солитоны способны проходить большие расстояния без значительного изменения своей формы и энергии. Такие волны существуют в нелинейных средах, в том числе, на глубокой и мелкой воде океанических просторов. Если в системе много таких солитонов, то при специфических условиях, накладываясь, они могут образовывать волну-убийцу.
Изучение процессов, связанных с солитонами и экстремальными волнами, важно не только для геофизики, но и для оптики, физики плазмы, астрофизики и даже экономики.
Полученная премия – это финал, или наука ждет продолжения работы?
- Изучение солитонов – только начало большой работы. Существует еще один класс волн, во многом схожих с солитонами, волны-бризеры, они имеют гораздо более сложную структуру. Наблюдать их можно на записях внутренних волн в толще океанов. Мои дальнейшие научные планы связаны с изучением динамики бризеров, которые так же, как и солитоны, играют важную роль в проблеме волн-убийц.
Екатерине Диденкуловой покоряются не только стихии гигантских волн и математического моделирования. Екатерина получила степень бакалавра по французской лингвистике (после стажировки во Франции на третьем курсе НГТУ поступила в лингвистический университет, чтобы выучить полюбившийся французский).
Екатерина принимала активное участие в более чем 20 исследовательских проектах и грантах, ее авторству принадлежит множество научных работ, две монографии. Кроме того, она активный путешественник и «любознательный жизнелюб»: принимает участие в соревнованиях по сноуборду, любит танцевать и играть на музыкальных инструментах.