hydrophysicsФундаментальная и прикладная гидрофизикаFundamental and Applied Hydrophysics2073-66732782-5221St. Petersburg Research Center of the Russian Academy of Scienceshydrophysics-1079Research ArticleФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ГИДРОФИЗИКИFUNDAMENTAL ISSUES OF HYDROPHYSICSЧисленное моделирование и анализ пространственно-временных полей аномальных морских волнNumerical Simulations and Analysis of Spatio-Temporal Fields of Rogue WavesСлюняевА. В.SlunyaevA. V.

Нижний Новгород 

slunyaev@hydro.appl.sci-nnov.ruСергееваА. В.SergeevaA. V.

Нижний Новгород 

Институт прикладной физики РАНРоссия201228112022512436Copyright © Слюняев А.В., Сергеева А.В., 20222022Слюняев А.В., Сергеева А.В.Slunyaev A.V., Sergeeva A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://hydrophysics.spbrc.ru/jour/article/view/1079

Описан подход к созданию с помощью численного моделирования и исследованию реалистичных полей сильнонелинейных гравитационных волн, представляющих собой пространственно-временные поля смещения поверхности. Получаемая информация используется для формирования пространственных и временных серий смещения поверхности, исследования пространственно-временной нелинейной динамики волн, анализа характеристик и развития «волн-убийц» в деталях. Приведены результаты предварительной обработки записей, демонстрирующие большое многообразие форм аномальных волн, наблюдающихся в численных экспериментах. 

The approach to generation by virtue of numerical simulations and analysis of realistic strongly nonlinear gravity wave fields is given. The waves are represented by temporal-spatial surface elevation fields. The obtained information is used with the purpose of building up spatial and temporal sequences of surface elevation, study of the spatio-temporal nonlinear wave dynamics, detailed analysis of rogue events and their evolution. The paper reports on preliminary results of the wave processing, which emphasize the rich variety of rogue wave shapes observed in the numerical simulations.

волны-убийцыморские поверхностные волнычисленное моделированиеrogue wavesfreak wavessea surface wavesnumerical simulationsИсследования поддержаны грантами РФФИ № 11-02-00483, 11-05-92002, 11-05-97006, грантами Президента РФ МК-6734.2010.5, МК-4378.2011.5 и фондом Volkswagen FoundationReferencesKharif C., Pelinovsky E. Physical mechanisms of the rogue wave phenomenon // Eur. J. mech. / B-Fluids. 2003. V.22. P.603−634.Kharif C., Pelinovsky E. Physical mechanisms of the rogue wave phenomenon // Eur. J. mech. / B-Fluids. 2003. V.22. P.603−634.Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. Волны-убийцы: факты, теория и моделирование. Н.Новгород: НГТУ, 2004.Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. Волны-убийцы: факты, теория и моделирование. Н.Новгород: НГТУ, 2004.Dysthe K., Krogstad H.E., Müller P. Oceanic Rogue Waves // Annu. rev. fluid. mech. 2008. V.40. P.287−310.Dysthe K., Krogstad H.E., Müller P. Oceanic Rogue Waves // Annu. rev. fluid. mech. 2008. V.40. P.287−310.Kharif C., Pelinovsky E., Slunyaev A. Rogue Waves in the Ocean. Springer-Verlag. Berlin Heidelberg, 2009.Kharif C., Pelinovsky E., Slunyaev A. Rogue Waves in the Ocean. Springer-Verlag. Berlin Heidelberg, 2009.Lawton G. Monsters of the deep // New Scientist. 2001. N 170(2297). P.28−32.Lawton G. Monsters of the deep // New Scientist. 2001. N 170(2297). P.28−32.Бадулин С., Иванов А., Островский А. Влияние гигантских волн на безопасность морской добычи и транспортировки углеводородов // Технологии ТЭК. 2005. № 1. С.56−62.Бадулин С., Иванов А., Островский А. Влияние гигантских волн на безопасность морской добычи и транспортировки углеводородов // Технологии ТЭК. 2005. № 1. С.56−62.Пелиновский Е., Слюняев А. Волны-убийцы // Газ. «Физика». 2006. № 2. С.29−32; № 4. С.35−39.Пелиновский Е., Слюняев А. Волны-убийцы // Газ. «Физика». 2006. № 2. С.29−32; № 4. С.35−39.Пелиновский Е.Н., Слюняев А.В. «Фрики» – морские волны-убийцы // Природа. 2007. № 3. С.14−23.Пелиновский Е.Н., Слюняев А.В. «Фрики» – морские волны-убийцы // Природа. 2007. № 3. С.14−23.Пелиновский Е.Н., Слюняев А.В. Волны-убийцы: какие они? // Сб. научно-популярных статей – победителей конкурса РФФИ 2008 г. / Под ред. А.М. Желтикова. 2009. Вып.12, ч.II. С.97−110.Пелиновский Е.Н., Слюняев А.В. Волны-убийцы: какие они? // Сб. научно-популярных статей – победителей конкурса РФФИ 2008 г. / Под ред. А.М. Желтикова. 2009. Вып.12, ч.II. С.97−110.Garrett C., Gemmrich J. Rogue waves // Physics today. 2009. N 62(6). P.62−63.Garrett C., Gemmrich J. Rogue waves // Physics today. 2009. N 62(6). P.62−63.Доценко C.Ф., Иванов В.А. Природные катастрофы Азово-Черноморского региона. Морской гидрофизический институт, Севастополь, 2010.Доценко C.Ф., Иванов В.А. Природные катастрофы Азово-Черноморского региона. Морской гидрофизический институт, Севастополь, 2010.Ridgway A. What causes rogue waves? // BBC Focus Magazine. 2010. N 223. P.51.Ridgway A. What causes rogue waves? // BBC Focus Magazine. 2010. N 223. P.51.Slunyaev A., Didenkulova I., Pelinovsky E. Rogue Waters // Contemporary physics. 2011. V.52. P.571−590.Slunyaev A., Didenkulova I., Pelinovsky E. Rogue Waters // Contemporary physics. 2011. V.52. P.571−590.Christou M., Ewans K. Examining a comprehensive dataset containing thousands of freak wave events. Part 1 − description of the data and quality control procedure // Proc. OMAE. 2011. Paper 50168.Christou M., Ewans K. Examining a comprehensive dataset containing thousands of freak wave events. Part 1 − description of the data and quality control procedure // Proc. OMAE. 2011. Paper 50168.Zakharov V.E., Dyachenko A.I., Vasilyev O.A. New method for numerical simulation of a nonstationary potential flow of incompressible fluid with a free surface // Eur. J. mech. B-Fluids. 2002. V.21. P.283–291.Zakharov V.E., Dyachenko A.I., Vasilyev O.A. New method for numerical simulation of a nonstationary potential flow of incompressible fluid with a free surface // Eur. J. mech. B-Fluids. 2002. V.21. P.283–291.Chalikov D., Sheinin D. Modeling extreme waves based on equations of potential flow with a free surface // J. Comp. phys. 2005. V.210. P.247–273.Chalikov D., Sheinin D. Modeling extreme waves based on equations of potential flow with a free surface // J. Comp. phys. 2005. V.210. P.247–273.Ruban V.P. Quasiplanar steep water waves // Phys. Rev. E. 2005. V.71. P.055303(R).Ruban V.P. Quasiplanar steep water waves // Phys. Rev. E. 2005. V.71. P.055303(R).Dommermuth D., Yue D.K.P. A high-order spectral method for the study of nonlinear gravity waves // J. Fluid mech. 1987. V.184. P.267–288.Dommermuth D., Yue D.K.P. A high-order spectral method for the study of nonlinear gravity waves // J. Fluid mech. 1987. V.184. P.267–288.West B.J. et al. A new numerical method for surface hydrodynamics // J. Geophys. Res. 1987. V.92. P.11803–11824.West B.J. et al. A new numerical method for surface hydrodynamics // J. Geophys. Res. 1987. V.92. P.11803–11824.Miles J.W. On Hamilton’s principle for surface waves // J. Fluid mech. 1977. V.83. P.153−164.Miles J.W. On Hamilton’s principle for surface waves // J. Fluid mech. 1977. V.83. P.153−164.Таланов В.И. Отчет о НИР «Радиофизические методы диагностики природных сред: фундаментальные основы, моделирование, натурные эксперименты». ИПФ РАН, 2010.Таланов В.И. Отчет о НИР «Радиофизические методы диагностики природных сред: фундаментальные основы, моделирование, натурные эксперименты». ИПФ РАН, 2010.Onorato M. et al. Freak waves in random oceanic sea states // Phys. Rev. Let. 2001. V.86. P.5831−5834.Onorato M. et al. Freak waves in random oceanic sea states // Phys. Rev. Let. 2001. V.86. P.5831−5834.Dysthe K.B. et al. Evolution of a narrow-band spectrum of random surface gravity waves // J. Fluid. mech. 2003. V.478. P.1−10.Dysthe K.B. et al. Evolution of a narrow-band spectrum of random surface gravity waves // J. Fluid. mech. 2003. V.478. P.1−10.Janssen P. Nonlinear four-wave interactions and freak waves // J. Phys. oceanogr. 2003. V.33. P.863−884.Janssen P. Nonlinear four-wave interactions and freak waves // J. Phys. oceanogr. 2003. V.33. P.863−884.Annenkov S.Y., Shrira V.I. Evolution of kurtosis for wind waves // Geophys. Res. Let. 2009. V.36. L.13603.Annenkov S.Y., Shrira V.I. Evolution of kurtosis for wind waves // Geophys. Res. Let. 2009. V.36. L.13603.Shemer L., Sergeeva A. An experimental study of spatial evolution of statistical parameters of unidirectional narrow-banded random wave field // J. Geophys. Res. Oceans. 2009. V.114. P.C01015.Shemer L., Sergeeva A. An experimental study of spatial evolution of statistical parameters of unidirectional narrow-banded random wave field // J. Geophys. Res. Oceans. 2009. V.114. P.C01015.Shemer L., Sergeeva A., Liberzon D. Effect of the initial spectral shape on spatial evolution of the statistics of unidirectional nonlinear random waves // J. Geophys. Res. 2010. V.115. P.12039.Shemer L., Sergeeva A., Liberzon D. Effect of the initial spectral shape on spatial evolution of the statistics of unidirectional nonlinear random waves // J. Geophys. Res. 2010. V.115. P.12039.Shemer L., Sergeeva A., Slunyaev A. Applicability of envelope model equations for simulation of narrowspectrum unidirectional random field evolution: experimental validation // Phys. fluids. 2010. V. 22. P. 016601.Shemer L., Sergeeva A., Slunyaev A. Applicability of envelope model equations for simulation of narrowspectrum unidirectional random field evolution: experimental validation // Phys. fluids. 2010. V. 22. P. 016601.Cлюняев А.В., Сергеева А.В. Стохастическое моделирование однонаправленных интенсивных волн на глубокой воде в приложении к аномальным морским волнам // Письма в ЖЭТФ. 2011.Cлюняев А.В., Сергеева А.В. Стохастическое моделирование однонаправленных интенсивных волн на глубокой воде в приложении к аномальным морским волнам // Письма в ЖЭТФ. 2011.Chalikov D. Statistical properties of nonlinear one-dimensional wave fields // Nonlin. Proc. Geophys. 2005. V.12. P.671–689.Chalikov D. Statistical properties of nonlinear one-dimensional wave fields // Nonlin. Proc. Geophys. 2005. V.12. P.671–689.Талипова Т.Г., Пелиновский Е.Н. Моделирование «волны Лавренова» на поверхности неглубокого моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2009. № 2 (4). С.30–36.Талипова Т.Г., Пелиновский Е.Н. Моделирование «волны Лавренова» на поверхности неглубокого моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2009. № 2 (4). С.30–36.Sergeeva A., Shemer L., Slunyaev A. Effects of occasional wave breaking on extreme wave statistics in stochastic modeling // EGU General Assembly Geophysical Research Abstracts. 2011. V.13. Paper EGU2011137.Sergeeva A., Shemer L., Slunyaev A. Effects of occasional wave breaking on extreme wave statistics in stochastic modeling // EGU General Assembly Geophysical Research Abstracts. 2011. V.13. Paper EGU2011137.Gallego G. et al. A variational wave acquisition stereo system for the 3-D reconstruction of oceanic sea states // Proc. OMAE. 2011. Paper 49061.Gallego G. et al. A variational wave acquisition stereo system for the 3-D reconstruction of oceanic sea states // Proc. OMAE. 2011. Paper 49061.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.