Зависимость вероятностных распределений высот волн от физических параметров по результатам измерений у острова Сахалин

   Данные длительных измерений поверхностного волнения донными датчиками у о-ва Сахалин использованы для построения инструментальных распределений вероятностей превышения высот волн. Зарегистрированы волны с высотой, превышающей значительную высоту более чем в 3 раза. Обсуждаются особенности результатов наблюдений, выполненных в периоды покрытия морской поверхности льдом и открытой воды. Для создания выборок статистически однородных данных выполнена селекция с учетом естественных физических безразмерных параметров задачи, контролирующих эффекты конечной глубины и нелинейности (крутизна, отношение амплитуд волн к глубине, параметр Урселла). Обсуждается проявление этих и производных от них параметров в теоретических распределениях вероятностей высот волн. Оценены эффекты нелинейности и глубины точки измерения на вероятностные распределения с фокусом на аномально высокие волны. В частности показано, что для места регистрации рост отношения амплитуд волн к глубине приводит к уменьшению вероятности аномально высоких волн. Это поведение согласуется с теоретическим распределением Глуховского. Волны, характеризуемые сравнительно большим параметром безразмерной глубины, демонстрируют более высокую вероятность волн с существенным превышением значительной высоты и лучше описываются распределением Рэлея.

1. Зайцев А.И., Малашенко А.Е., Пелиновский Е.Н. Аномально большие волны вблизи южного побережья о. Сахалин // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2011. Т. 4, № 4. С. 35–42.

2. Кузнецов К.И., Зайцев А.И., Костенко И.С., Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. Наблюдения волн-убийц в прибрежной зоне о. Сахалин // Экологические системы и приборы. 2014. № 2. С. 33–39.

3. Didenkulova E., Zaitsev A. In situ wave measurements in the Sea of Okhotsk // Proc. The Fourteenth International MEDCOAST Congress on Coastal and Marine Science, Engineering, Management and Conservation. 2019. Vol. 2. pp. 755–762.

4. Кокорина А.В., Слюняев А.В., Зайцев А.И., Диденкулова Е.Г., Москвитин А.А., Диденкулова И.И., Пелиновский Е.Н. Анализ данных долговременных измерений волн у острова Сахалин // Экологические системы и приборы. 2022. № 12. С. 45–54. doi: 10.25791/esip.12.2022.1339

5. Massel S.R. Ocean surface waves: Their physics and prediction. World Scientifc Publ., Singapore. 1996. 491 p.

6. Baschek B., Imai J. Rogue wave observations off the US West Coast // Oceanography. 2011. Vol. 24. P. 158–165. doi: 10.5670/oceanog.2011.35

7. Cattrell A.D., Srokosz M., Moat B.I., Marsh R. Can rogue waves be predicted using characteristic wave parameters? // Journal of Geophysical Research: Oceans. 2018. Vol. 123. P. 5624–5636. doi: 10.1029/2018JC013958

8. Cattrell A.D., Srokosz M., Moat B.I., Marsh R. Seasonal intensification and trends of rogue wave events on the US western seaboard // Scientific Reports. 2019. Vol. 9. P. 4461. doi: 10.1038/s41598-019-41099-z

9. Слюняев А.В., Пелиновский Д.Е., Пелиновский Е.Н. Морские волны-убийцы: наблюдения, физика и математика // Успехи физических наук. 2023. Т. 193, № 2. С. 155–181. doi: 10.3367/UFNr.2021.08.039038

10. McLean J.W. Instabilities of finite-amplitude gravity waves on water of finite depth // Journal of Fluid Mechanics. 1982. Vol. 114. P. 331–341. doi:10.1017/S0022112082000184

11. Onorato M., Proment D., El G., Randoux S., Suret P. On the origin of heavy-tail statistics in equations of the Nonlinear Schrödinger type // Physics Letters A. 2016. Vol. 380. P. 3173–3177. doi: 10.1016/j.physleta.2016.07.048

12. Пелиновский Е.Н., Родин А.А., Шургалина Е.Г. О Критериях перехода опрокидывающегося бора в волнообразный // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2015. Т. 51. С. 598–601. doi: 10.7868/S0002351515050090

13. Toffoli A., Onorato M., Babanin A.V., Bitner-Gregersen E., Osborne A.R., Monbaliu J. Second-order theory and setup in surface gravity waves: a comparison with experimental data // Journal of Physical Oceanography. 2007. Vol. 37. P. 2726–2739. doi: 10.1175/2007JPO3634.1

14. Pelinovsky E., Sergeeva A. Numerical modeling of the KdV random wave field // European Journal of Mechanics — B/Fluids. 2006. Vol. 25. P. 425–434. doi: 10.1016/j.euromechflu.2005.11.001

15. Slunyaev A.V., Sergeeva A.V., Didenkulova I. Rogue events in spatiotemporal numerical simulations of unidirectional waves in basins of different depth // Natural Hazards. 2016. Vol. 84. P. 549–565. doi: 10.1007/s11069-016-2430-x

16. Mori N., Janssen P.A.E.M. On kurtosis and occurrence probability of freak waves // Journal of Physical Oceanography. 2006. Vol. 36. P. 1471–1483. doi:10.1175/JPO2922.1

17. Слюняев А.В., Сергеева А.В. Стохастическое моделирование однонаправленных интенсивных волн на глубокой воде в приложении к аномальным морским волнам // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2011. Т. 94. С. 850–858.