Numerical Simulations and Analysis of Spatio-Temporal Fields of Rogue Waves
Abstract
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.
About the Authors
A. V. Slunyaev
Институт прикладной физики РАН
Russian Federation
Russian Federation
A. V. Sergeeva
Институт прикладной физики РАН
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Kharif C., Pelinovsky E. Physical mechanisms of the rogue wave phenomenon // Eur. J. mech. / B-Fluids. 2003. V.22. P.603−634.
2. Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. Волны-убийцы: факты, теория и моделирование. Н.Новгород: НГТУ, 2004.
3. Dysthe K., Krogstad H.E., Müller P. Oceanic Rogue Waves // Annu. rev. fluid. mech. 2008. V.40. P.287−310.
4. Kharif C., Pelinovsky E., Slunyaev A. Rogue Waves in the Ocean. Springer-Verlag. Berlin Heidelberg, 2009.
5. Lawton G. Monsters of the deep // New Scientist. 2001. N 170(2297). P.28−32.
6. Бадулин С., Иванов А., Островский А. Влияние гигантских волн на безопасность морской добычи и транспортировки углеводородов // Технологии ТЭК. 2005. № 1. С.56−62.
7. Пелиновский Е., Слюняев А. Волны-убийцы // Газ. «Физика». 2006. № 2. С.29−32; № 4. С.35−39.
8. Пелиновский Е.Н., Слюняев А.В. «Фрики» – морские волны-убийцы // Природа. 2007. № 3. С.14−23.
9. 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.
10. Garrett C., Gemmrich J. Rogue waves // Physics today. 2009. N 62(6). P.62−63.
11. Доценко C.Ф., Иванов В.А. Природные катастрофы Азово-Черноморского региона. Морской гидрофизический институт, Севастополь, 2010.
12. Ridgway A. What causes rogue waves? // BBC Focus Magazine. 2010. N 223. P.51.
13. Slunyaev A., Didenkulova I., Pelinovsky E. Rogue Waters // Contemporary physics. 2011. V.52. P.571−590.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. Ruban V.P. Quasiplanar steep water waves // Phys. Rev. E. 2005. V.71. P.055303(R).
18. 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.
19. West B.J. et al. A new numerical method for surface hydrodynamics // J. Geophys. Res. 1987. V.92. P.11803–11824.
20. Miles J.W. On Hamilton’s principle for surface waves // J. Fluid mech. 1977. V.83. P.153−164.
21. Таланов В.И. Отчет о НИР «Радиофизические методы диагностики природных сред: фундаментальные основы, моделирование, натурные эксперименты». ИПФ РАН, 2010.
22. Onorato M. et al. Freak waves in random oceanic sea states // Phys. Rev. Let. 2001. V.86. P.5831−5834.
23. 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.
24. Janssen P. Nonlinear four-wave interactions and freak waves // J. Phys. oceanogr. 2003. V.33. P.863−884.
25. Annenkov S.Y., Shrira V.I. Evolution of kurtosis for wind waves // Geophys. Res. Let. 2009. V.36. L.13603.
26. 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.
27. 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.
28. 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.
29. Cлюняев А.В., Сергеева А.В. Стохастическое моделирование однонаправленных интенсивных волн на глубокой воде в приложении к аномальным морским волнам // Письма в ЖЭТФ. 2011.
30. Chalikov D. Statistical properties of nonlinear one-dimensional wave fields // Nonlin. Proc. Geophys. 2005. V.12. P.671–689.
31. Талипова Т.Г., Пелиновский Е.Н. Моделирование «волны Лавренова» на поверхности неглубокого моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2009. № 2 (4). С.30–36.
32. 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.
33. Gallego G. et al. A variational wave acquisition stereo system for the 3-D reconstruction of oceanic sea states // Proc. OMAE. 2011. Paper 49061.
Review
For citations:
Slunyaev A.V., Sergeeva A.V. Numerical Simulations and Analysis of Spatio-Temporal Fields of Rogue Waves. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2012;5(1):24-36. (In Russ.)
Views:
91
Email this article 