Во время недавних штормов спутники зафиксировали волны в океане высотой в среднем почти 20 метров — такие же высокие, как Триумфальная арка в Париже, и самые высокие из когда-либо измеренных из космоса. Более того, спутниковые данные показывают, что океанские валы действуют как «вестники» шторма: даже если шторм никогда не достигнет берега, его вал может преодолевать огромные расстояния и приносить разрушительную энергию на далёкие побережья.
Волны, движимые ветром, достигают наибольшей мощи во время штормов, однако наибольшую угрозу для побережий часто представляет не сам шторм, а длинные валы, которые переносят энергию волн далеко за пределы досягаемости шторма.
Эти длинные волны распространяются по океанам, и их свойства, такие как период волны (время между гребнями), показывают размер и силу шторма. Например, период в 20 секунд означает, что большая волна приходит каждые 20 секунд.
Чтобы пролить новый свет на штормовые волны и океанские валы, исследовательская группа объединила данные относительно нового франко-американского спутника SWOT с многолетними записями проекта CCI Sea State, включающими измерения, начиная с 1991 года.
Эта запись объединяет данные со спутников, таких как SARAL, Jason-3, Copernicus Sentinel-3A и -3B, Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich, CryoSat и CFOSAT.
Под руководством Фабриса Ардюина из Лаборатории физической и пространственной океанографии во Франции команда не только подтвердила исключительный характер штормов 2023 и 2024 годов, но и сосредоточилась на масштабах валов в отдалённых районах океана и измерила свойства волн во время штормов, прежде чем они превращались в валы.
Команда проанализировала данные SWOT, собранные 21 декабря 2024 года во время пика шторма «Эдди», крупнейшего шторма по средней высоте волн за последнее десятилетие, и установила новый рекорд высоты волны почти в 20 метров в открытом океане.
Помимо измерения высоты волны, команда смогла отследить распространение штормового вала на протяжении 24 000 км океана, от северной части Тихого океана через пролив Дрейка до тропической Атлантики, с 21 декабря 2024 года по 6 января 2025 года.
Новые выводы команды, опубликованные недавно в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые предлагают наблюдения для проверки численных моделей волн в экстремальных условиях, корректируя существующие расчёты энергии волн.
Выходы модели из набора данных проекта CCI Sea State тесно связаны с спутниковыми измерениями. Это видно при сравнении выходов в разных миссиях и использовании изображений SWOT для оценки периодов.
Эта информация может помочь защитить прибрежные сообщества и морскую инфраструктуру по мере изменения климатических условий.
Учёные давно считали, что очень длинные океанские волны переносят значительное количество энергии, распространяясь по океанским бассейнам, но эти новые данные также показывают, что содержание энергии в таких волнах систематически переоценивалось. Это означает, что больше энергии, чем ожидалось, на самом деле сосредоточено в доминирующих штормовых волнах, а не распределено между самыми длинными волнами.
Модели показывают, что самые высокие волны за последние 34 года произошли в январе 2014 года, когда в Атлантическом океане шторм «Геркулес» породил 23-метровые волны, которые нанесли серьёзный ущерб от Марокко до Ирландии.
Доктор Ардюин сказал: «Наш следующий шаг — связать полученные данные с изменением климата. Мы проверим это с помощью моделирования. Теперь мы можем отслеживать тенденции интенсивности штормов с течением времени. Изменение климата может быть движущей силой, но не единственной. У побережья условия морского дна также формируют волны, например, и такие очень сильные штормы случаются редко — примерно раз в десятилетие, что затрудняет доказательство тенденций».
SWOT сочетает традиционную радиолокационную альтиметрию с широкополосными изображениями для измерения высоты, длины и направления волн. Эти измерения помогают точно определить, откуда берутся волны, и улавливают валы высотой до 3 см, выявляя длины волн до 1400 м, которые часто упускают другие спутниковые датчики. Этот диапазон длин волн был применён к данным, собранным спутниками, разработанными ЕКА.
Более полное представление об энергии в диапазоне длин волн показывает, что очень длинные валы несут меньше энергии, чем предполагалось, в то время как больше энергии концентрируется в доминирующих пиковых волнах. Хотя эти волны остаются разрушительными, их истинная динамика энергии теперь лучше изучена. Это похоже на боксёра, который вместо того, чтобы наносить много слабых ударов, концентрирует свою силу в нескольких мощных.
В исследовании использовались данные миссии Copernicus Sentinel-6. Миссия включает два идентичных спутника: Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich, который был запущен 21 ноября 2020 года, и Copernicus Sentinel-6B, запуск которого запланирован на несколько недель.
Хотя миссия в настоящее время является эталонной для отслеживания подъёма уровня моря, она также предоставляет данные для практических «операционных» приложений. Например, миссия измеряет значительную высоту волны и скорость ветра, данные, которые используются для прогнозирования океана почти в реальном времени.
Provided by
European Space Agency