Внимание: волны-убийцы!

«Удар был страшной силы: наверное, нечто подобное ощущает сидящий на рельсах человек, когда его сбивает поезд. А потом все вокруг сразу заполнилось водой», — так описывает первые мгновения после встречи с волной-убийцей Джой Кери, дремавшая в каюте своей 45-футовой яхты Kelaerin. Ее муж Джим в это время находился в кокпите, управляя лодкой. 17 июня 2018 года супруги возвращались из путешествия по Гавайским островам. До побережья Калифорнии оставалось не более 200 миль, но...

Этого огромного водяного вала Джим так и не увидел — скорее, он чисто физически почувствовал его приближение. Мгновение спустя лодка взлетела на огромный вал, гребень которого затем обрушился на палубу, едва не опрокинув Kelaerin. Мачта каким-то чудом осталась на месте, но с ее верхушки смыло УКВ-антенну. Надувная шлюпка-динги и спасательный плотик исчезли, кокпит был залит водой выше колена, а центральный салон выглядел, как после разрыва бомбы. И все это произошло в считанные секунды! Затем было почти четыре часа отчаянных попыток откачать воду и ввести в строй запасной передатчик, а в финале — чудесное спасение с помощью вертолета береговой охраны. Кстати, покинутая Kelaerin уцелела в бурном море и спустя месяц была найдена патрульным катером почти в 400 милях от места происшествия и возвращена своим владельцам.

однако при знакомстве с «чокнутой» волной подобный хэппи-энд представляется скорее исключением из правил.

Например, в феврале 2017-го 60-футовый Clyde Challenger в 220 милях от Азорских островов лишился мачты и был залит водой почти по срез верхней палубы. Четыре члена экипажа были смыты за борт и пережили несколько малоприятных минут, прежде чем их удалось втянуть обратно. Потом 14 человек на полузатопленной лодке долгие 20 часов дожидались, пока к ним на помощь пробьется сквозь шторм британский эсминец.

А в апреле 2012-го неподалеку от бухты Сан-Франциско гигантская волна обрушилась на 38-футовую Low Speed Chase. Результат — один человек погиб на месте, еще четверо были смыты за борт и пропали без вести.

У этого загадочного явления множество эпитетов и имен: блуждающая, белая, разбойничья, чокнутая волна, волна-монстр... а остроумные французы называют ее просто «дурной шуткой».

Только вот смеяться особо не приходится — встреча с такой волной грозит смертельной опасностью как сравнительно небольшим яхтам, так и самым современным «непотопляемым» контейнеровозам или супертанкерам.

От мифа к объекту исследования

Очевидно, первым моряком-парусником, которому удалось не только повстречаться с бродячей волной, но и оставить после этого заметки о своих впечатлениях, стал Христофор Колумб. Это произошло во время уже третьего трансокеанского путешествия знаменитого мореплавателя — в августе 1498 года. Эскадра из шести каравелл при умеренном ветре продвигалась вдоль южной оконечности острова Тринидад ко входу в залив Пария, как вдруг послышался страшный рев, и словно из ниоткуда появилась гигантская волна, быстро догоняющая корабли. По оценкам очевидцев, гребень достигал верхушек мачт флагмана, что позволяет нам довольно точно определить его высоту — 87 футов или порядка 27 метров.

К счастью, моряки Колумба отделались легким испугом и массой острых переживаний: ни один из кораблей не пострадал, и флотилия продолжила свой путь, исследуя побережье «Западной Индии» (которая при последующем внимательном рассмотрении оказалась Америкой).

Время шло, и путешествия под парусом (в том числе и на дальние расстояния) все чаще предпринимались уже не по необходимости, а для удовольствия. Впрочем, встреча с волной-убийцей и в XIX веке порой могла превратить увлекательный круиз под парусами в аналог фильма ужасов. В мае 1884 года 48-футовая яхта Mignonette, следовавшая из Саутгемптона в Мельбурн, попала в жестокий шторм у берегов Западной Африки. Когда спустя трое суток ветер уже практически стих, лодка неожиданно была накрыта 12-метровой волной. Капитан и трое членов экипажа оказались в четырехметровом ялике на расстоянии порядка 800 миль от ближайшей суши. На 19-й день дрейфа без пищи и воды, капитан зарезал 17-летнего юнгу Ричарда Паркера, чтобы таким образом попытаться спасти себя и оставшихся спутников от голодной смерти. В какой-то степени им повезло: спустя еще пять суток вынужденных людоедов спасло случайно проходившее мимо пассажирское судно.

Массовое появление на океанских путях пароходов лишь расширило перечень жертв бродячих волн.

Так, 27 августа 1905 года с 20-метровой волной столкнулся балкер Peconic, следовавший из Филадельфии в Новый Орлеан с грузом угля. Момент удара совпал с поворотом судна и привел к смещению груза и быстрому затоплению транспорта. Из 22 членов экипажа спастись посчастливилось только двум морякам.

Танкеру Ramapo повезло гораздо больше: 7 февраля 1933 года во время перехода в северной части Тихого Океана на него обрушилась стена воды высотой в 112 футов (почти 34 метра), однако судно каким-то чудом уцелело. Кстати, относительно точную высоту водяного вала удалось определить благодаря тому, что он залил «воронье гнездо» — наблюдательный пост на мачте.

Тем не менее вплоть до середины XX века сообщения о волнах-убийцах в большинстве своем воспринимались скептически, а их гигантские размеры предпочитали считать плодом воображения оставшихся в живых свидетелей (обычно немногочисленных).

Однако в декабре 1942 года очевидцами встречи с 75-футовой (около 23 метров) волной оказалось сразу... 15 тысяч американских солдат, плюс весь экипаж английского лайнера Queen Mary, на котором дивизию сухопутных войск США перебрасывали из Нью-Йорка в Саутгемптон.

Удар оказался настолько сильным, что огромный пассажирский пароход (310 метров длиной и водоизмещением в 81 тысяч тонн) накренился на 52 градуса. Как подсчитали впоследствии технические эксперты, увеличение крена еще на три градуса неизбежно привело бы к гибели судна.

В послевоенный период к угрозе бродячих волн стали относиться серьезнее, тем более, что и сами они все настойчивее привлекали к себе внимание. Так, летом 1966 года в Атлантическом океане 21-метровая волна атаковала итальянский круизный лайнер Michaelangelo, разбив окна в ходовой рубке и двух каютах I-го класса. При этом погибли два пассажира и один член экипажа. А 3 июня 1984-го после столкновения с бродячей волной неподалеку от Бермудских островов всего за 45 секунд (!) затонула трехмачтовая бригантина Marques, причем выжить удалось лишь девяти морякам из 28-ми находившихся на борту.

Однако первый детальный «портрет» волны-убийцы удалось получить лишь 1 января 1995 года.

В новогоднюю ночь на Северном море свирепствовал ураган, так что волны в районе буровой платформы Draupner (оператор-компания Statoil) периодически достигали 11-метровой высоты. И вдруг на их фоне поднялась настоящая водяная гора высотой в 25,6 метров! Эти данные были получены при помощи установленного на платформе высокоточного лазерного измерителя, что поневоле привлекло к сенсации внимание не только масс-медиа, но и ученых. В результате, последующие четверть века стали периодом усиленного изучения природы бродячих волн, необходимых для их возникновения условий, а так же возможностей для надежного прогнозирования их появления.

Вся королевская рать

Первый международный семинар по проблемам гигантских блуждающих волн состоялся во французском Бресте в 2000 году и с тех пор проводится ежегодно. В декабре того же года в Евросоюзе стартовал специальный проект MaxWave, который предусматривает настоящую охоту за волнами-убийцами с участием научно-исследовательских судов, автономных дрейфующих радиобуев, а также спутниковых систем наблюдения и телеметрии. Уже за первые три недели эксперты MaxWave совместно со специалистами Европейского космического агентства ESA обнаружили в различных районах Мирового океана более десятка волн высотой свыше 25 метров. При этом британским океанографическим судном Discovery невдалеке от побережья Шотландии была зафиксирована волна в 95,5 футов (29,1 метра), а так же сразу несколько 18,5-метровых.

В 2012 году исследователям Австралийского Национального университета удалось смоделировать образование волны-убийцы в лабораторных условиях.

Созданная в опытовом бассейне «гигантская» волна перевернула и потопила масштабную модель крупного грузового судна. А в октябре 2017-го в Оксфорде удалось в миниатюре воссоздать волну, которую зафиксировали приборы платформы Draupner.

Непрерывно расширяется и сеть стационарных пунктов наблюдения за районами возможного образования гигантских волн, которые оборудуются самой современной аппаратурой. Так, в декабре 2017-го на одной из буровых платформ компании ConocoPhillips в центральной части Северного моря начал работу специальный измерительный комплекс Ekofisk. Установленные на нем приборы позволяют ученым не только с высокой точностью (±10 см) измерять высоту волны, но и получать ее 3D-изображение в режиме реального времени.

Любопытно, что чем масштабнее становятся исследования (и, соответственно, возрастают суммы вложенных в них денег), тем больше жертв приписывают волнам-убийцам, само существование которых сравнительно недавно ставилось под вопрос.

По мнению специалистов ESA, именно бродячие волны стали причинами гибели почти 200 крупных танкеров и контейнеровозов, которые бесследно пропали в море за последние двадцать лет.

Казалось бы, при такой серьезной концентрации сил, средств и современных технологий большинство тайн волн-убийц должно быть уже разгадано, однако...

Ответов меньше, чем вопросов

Прежде всего, оказалось, что существует сразу несколько видов подобных волн. Первый — классическая одиночная волна, которая неожиданно возникает даже в относительно спокойном море, наносит удар и столь же стремительно исчезает. Второй — три последовательных гигантских волны (так называемые «три сестры»), средняя из которых обладает наибольшей высотой. Наконец, одиночные волны-монстры могут возникать и в течение 1–3 суток после завершения жестоких штормов. Кстати, не меньшую опасность представляют и «дыры в океане» — необычайно глубокие впадины между двумя волнами средней величины.

Провалившись в подобную «дыру» носом или кормой, судно может зарыться в толщу воды и мгновенно затонуть, а оказавшись своими оконечностями одновременно на двух соседних гребнях — разломиться надвое. О глубине подобной «морской ямы» можно судить по случаю, произошедшему с английским легким крейсером Birmingham, который угодил в нее осенью 1944-го в Тихом океане: на верхнем мостике боевого корабля (18 метров над уровнем моря!) воды набралось по колено .

Итак, ученые вслед за моряками убедились в том, что волны-убийцы и провалы-убийцы действительно существуют.

Их объединяющими признаками являются: значительные размеры от подошвы до гребня (15–35 метров), сильный гул в момент появления, высокая скорость перемещения (80–100 километров в час), а также малый срок жизни — от 20–40 секунд до 1–2 минут. Что же касается остальных их свойств, то здесь остаются вопросы, на которые специалисты пока так и не смогли дать однозначных ответов.

Как же возникают бродячие волны?

Одна из основных версий — столкновение поверхностных потоков постоянных морских течений со встречным ветровым волнением. Подобное явление обычно наблюдается там, где встречаются океаны — у мысов Горн и Доброй Надежды. Неслучайно блуждающие волны часто называют еще и кейпроллерами (от английского caperoller — огибающие мыс). Районы встречи холодных и теплых течений также попадают в зону риска, так что вероятность встречи с волной-убийцей представляется достаточно высокой у полуострова Лабрадор, на подходах к Гвинейскому заливу, к востоку от Японии и у юго-восточного побережья Австралии.

Но как в этом случае объяснить появление блуждающих водяных гор на относительно закрытых акваториях — например, в Мексиканском заливе, в Северном и Средиземном морях или на Великих озерах?

Приверженцы классической волновой теории предпочитают объяснять этот феномен с помощью механизма интерференции. Суть его состоит в наложении волн, при котором из нескольких сравнительно небольших образуется одна гигантская. Скептики же отмечают, что в таком случае волны-убийцы должны встречаться гораздо реже, чем это происходит на практике и документально подтверждается спутниковыми снимками. Одного лишь линейного сложения размеров и амплитуд для этого недостаточно, а значит речь может идти о своеобразном «энергетическом вампиризме». Сторонники этой версии утверждают, что при определенных внешних условиях морские волны приобретают способность обмениваться кинетической энергией.

«Волна-вампир» постепенно высасывает энергию из своих соседок, что может привести к резкому (и неожиданному для стороннего наблюдателя) увеличению ее размеров.

После достижения критической высоты «вампир» мгновенно сбрасывает накопленную энергию, чем и объясняются сразу две особенности блуждающей волны — сила удара и краткий срок ее видимого для человеческого глаза существования.

Еще одна группа исследователей пытается совместить изучение линейных и нелинейных свойств волн с углубленным анализом особенностей окружающей среды. При этом они выделяют следующие необходимые условия, которые с высокой степенью вероятности приводят к формированию бродячей волны:

• Наличие близкой области пониженного давления.
• Резкие изменения направления и скорости ветра.
• Движение волн в пересекающихся направлениях (толчея).
• Топографические особенности берега или подводного рельефа, способствующие изменению направления волн.
• Наличие последовательного ряда из десяти так называемых эффективных волн, высота которых на 20–30% выше средней по району.
• Особая форма гребней волн и ее изменение.

Заметим, что при внимательном рассмотрении все перечисленные «открытия» оказываются обычными факторами риска в штормовом (или предштормовом) море. В большинстве своем они давно известны яхтенным капитанам, но, к сожалению, не добавляют понимания природы бродячей волны.

Можно ли предсказать появление волны-убийцы?

Отраслевые исследования дают скорее уклончивый ответ на этот вопрос. Даже спутниковые фотографии достаточно точно показывают места рождения водяных монстров, но только после того, как они уже появились на свет. В принципе, ученые полагают возможным спрогнозировать возникновение гигантских волн, но не ручаются, что морякам удастся эффективно использовать подобную информацию. Действительно, если время активной жизни волны-убийцы составляет всего несколько десятков секунд, то сколько времени останется на маневр после ее обнаружения? Неслучайно один из специалистов по бродячим волнам, профессор Штайнмайер из института Макса Борна (Берлин), с юмором отметил, что самый точный инструмент для их отслеживания уже давно изобретен и доступен каждому. Он называется окном (на буровой платформе) или иллюминатором (на судне), но главное — это вовремя в него выглянуть.

Впрочем, там, где теоретики вынуждены прикрывать свое бессилие ЮМОРОМ, на помощь обычно приходят практики.

Примером могут послужить наблюдения американского яхтсмена Руперта Холмса. В октябре 2015-го его 36-футовая лодка Zest повстречалась с «чокнутой» волной в 130 милях к северо-западу от испанского порта Ла-Корунья, потеряв кусок обшивки в носовой части размерами около 1,9х0,6 метров и мачту, которая была сломана в нескольких метрах над палубой.

В момент столкновения Руперт и его спутница находились под палубой, так что самой волны они не видели. Все было как обычно в подобных случаях: неожиданно послышалось страшное гудение и сразу за этим последовал сильный удар. Позже, анализируя случившееся совместно с экспертами Европейского центра среднесрочных метеопрогнозов (ECMWF), Холмс пришел к любопытным выводам. Согласно архивным данным метеонаблюдений, значимая высота волны (т. е. среднее арифметическое 30% самых больших волн, наблюдаемых за 20 минут) в точке происшествия достигала четырех метров. Практически это означает высокую вероятность появления здесь же и семиметровых волн. Однако с учетом расширения района и длительности периода наблюдений, принятых для расчета значимой высоты, среди обычных волн теоретически могут оказаться и почти 14-метровые гиганты. Заметим, что в 150 милях к западу от места аварии Zest'а в это же время значимая высота волны достигала 5,5 метра, что создавало реальные предпосылки для возникновения уже 19-метровых валов. Таким образом, при тщательном анализе текущих метеоданных с учетом их значений за предыдущие годы, логично было бы предположить, что в районе может появиться волна-убийца. Другое дело, что выполнить подобные исследования непосредственно на яхте представляется делом затруднительным, а точность подобного прогноза (как по координатам места, так и по времени рождения гигантской убийцы) пока также оставляет желать лучшего. И тем не менее любители морских путешествий под парусом действительно могут реально сократить риски встречи с непрошеной гостьей. При этом им не придется проводить все свободное время за решением систем нелинейных уравнений Шредингера и прочими математическими упражнениями. Вместо этого представляется целесообразным:

1. Тщательно изучить район будущего плавания, в том числе и с учетом факторов риска появления бродячих волн.
2. Внимательно наблюдать за изменениями метеорологической обстановки.
3. Правильно понимать и анализировать данные метеопрогноза с береговых станций.

Кстати, на последний пункт обращают особое внимание эксперты метеослужб, комментируя периодические жалобы яхтсменов на несоответствие прогнозов и реальной обстановки на море. В частности, береговые метеорологи настоятельно рекомендуют ориентироваться на возможные максимальные значения высоты так называемых комбинированных волн с учетом как собственно ветрового волнения, так и зыби. Примечательно, что некоторые отраслевые специалисты (например, из новозеландской Metservice) широко используют словосочетание rogue wave в качестве синонима для понятия «комбинированного волнения».

Что же касается фактических высот, которых могут достигать волны, соединяющие энергию ветра и океанской зыби, то они доступны в готовых таблицах, известных по базовым курсам метеорологии.

По горизонтали — высота ветровых волн; по вертикали — высота зыби в футах.

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

57899101112131415161718192021

688910111213131415161718192021

7991011111213141516171718192021

89101111121314141516171819202122

910111112131314151617171819202122

1011121213131415161617171819202122

1112131314141516161718191920212223

1213131414151616171718192021222223

1314141515161617181819202121222324

1415151616171718181920212122232324

1516161717171818192021212223232325

1617171718181919202021212223242526

1718181819192020212122232324252526

1819191920202121222223232425252627

1920202021212122222323232525262728

2021212122222223232424252626272828

2122222222232324242525262627282829

2223232323242425252626272728282930

2324242424252525262627272829293030

2425252525262626272728282929303131

2525262626272727282829293030313132

Как видно их таблицы, сравнительно безопасный диапазон погодных условий достаточно невелик (выделено зеленым). Комбинация уже двух-трех-метровой зыби и ветровых волн могут породить одиночный водяной вал, обрушившийся на Zest (выделено синим). По мере же смещения в красный сектор таблицы, ожидаемое суммарное волнение уверенно приближается к десятиметровой отметке. Если подобного уровня достигают значимые высоты волн, то недалеко и до появления гигантов, подобных тому, что нависал над мачтами каравелл Колумба — причем безо всякой мистики...

‏Source itboat.com