Sóng độc được quan sát khắp thế giới
Sóng độc đã thu hút sự chú ý của cả người đi biển và các nhà khoa học trong nhiều thập kỷ. Đây là những con sóng khổng lồ, tách biệt, xuất hiện đột ngột giữa đại dương mênh mông.
Những cơn sóng khổng lồ bí ẩn này xuất hiện rất ngắn ngủi, thường kéo dài chưa đến một phút trước khi biến mất. Chúng có thể đạt độ cao 20 m hoặc hơn và thường cao gấp đôi chiều cao của những con sóng xung quanh. Từng là một huyền thoại hàng hải, sóng độc giờ đây đã được quan sát thấy trên khắp thế giới. Vì quá cao và mạnh, chúng có thể gây nguy hiểm cho tàu thuyền và các công trình ngoài khơi.
Bằng cách phân tích 18 năm đo đạc bằng laser tần số cao từ giàn khoan dầu Ekofisk ở trung tâm Biển Bắc, các nhà nghiên cứu đã đi đến kết luận đáng ngạc nhiên rằng, sóng độc xuất hiện theo quy luật tự nhiên của biển cả. Chúng không hề bí ẩn, mà khá đơn giản.
Những gợn sóng nhỏ có thể biến thành những con sóng lớn bất thường
Các nhà nghiên cứu đã phân tích gần 27.500 bản ghi sóng nửa giờ, hay trạng thái biển, được thu thập từ năm 2003 đến năm 2020 ở trung tâm Biển Bắc. Những bản ghi này, được ghi lại cứ sau 30 phút, mô tả độ cao của mặt nước biển so với mực nước biển trung bình, bao gồm các cơn bão lớn.
Trong điều kiện bình thường, sóng biển hình thành từ gió thổi trên mặt biển. Giống như khi bạn thổi vào tách cà phê, những gợn sóng nhỏ sẽ xuất hiện trên bề mặt. Trên biển, nếu có đủ thời gian và không gian, những gợn sóng nhỏ đó có thể biến thành những con sóng lớn.
Việc tìm hiểu nguyên nhân khiến sóng đột nhiên trở nên dữ dội và dâng cao hơn nhiều so với các sóng lân cận là vấn đề được các nhà nghiên cứu tập trung. Để hiểu sự khác biệt, hãy tưởng tượng một đám đông khán giả rời khỏi sân vận động sau một trận bóng đá. Nếu lối ra là một hành lang dài và hẹp với những bức tường cao, mọi người buộc phải di chuyển theo một hướng duy nhất. Những người ở phía sau chen chúc về phía trước, và một số thậm chí có thể trèo qua những người khác, chen chúc giữa những bức tường chật hẹp. Sự chồng chất thảm khốc này sẽ giống như một con sóng dữ do sự hạn chế của họ gây ra.
Con sóng khổng lồ dâng cao đột ngột thế nào?
Hiện tượng giao thoa xảy ra khi hai hoặc nhiều sóng xếp thành một đường thẳng và kết hợp thành một con sóng lớn. Hiệu ứng này được khuếch đại bởi sự bất đối xứng tự nhiên của sóng biển, đỉnh sóng thường sắc nét và dốc hơn so với phần lõm phẳng hơn.
Sóng dữ hình thành khi nhiều con sóng nhỏ hơn tập trung lại, đỉnh sóng dốc hơn bắt đầu chồng chất, tạo thành một con sóng khổng lồ, dâng cao đột ngột so với xung quanh. Một chuyến đi thuyền bình yên có thể biến thành một ngày tồi tệ trên biển khi khoảnh khắc nhiều con sóng bình thường hội tụ và chồng chất lên nhau.
Những con sóng dữ này dâng lên và hạ xuống trong vòng chưa đầy một phút, theo một mô hình được gọi là bán xác định trong không gian và thời gian. Kiểu mô hình này có thể nhận biết và lặp lại được, nhưng vẫn có những nét ngẫu nhiên. Trong một đại dương lý tưởng, tính ngẫu nhiên đó gần như biến mất, cho phép những con sóng dữ phát triển đến độ cao gần như vô hạn. Nhưng cũng sẽ mất cả một thế kỷ để chứng kiến một trong những con sóng này.
Trong đại dương thực sự, thiên nhiên giới hạn độ lớn của một con sóng dữ nhờ vào quá trình vỡ sóng. Đầu sóng tràn ra và vỡ thành bọt, hay còn gọi là sóng trắng, giải phóng năng lượng dư thừa.
Sóng độc không chỉ giới hạn ở biển. Giao thoa kiến tạo có thể xảy ra với nhiều loại sóng. Một lý thuyết chung được gọi là thuyết bán quyết định luận của sóng , do nhà hải dương học Paolo Boccotti phát triển, giải thích cách sóng độc hình thành, cả trong đại dương và trong các hệ thống sóng khác.
Ví dụ, đối với dòng nước chảy xiết qua một kênh hẹp , sóng độc biểu hiện dưới dạng các xoáy nước đột biến mạnh và tồn tại trong thời gian ngắn, các kiểu xoáy nước quay tròn trong nước và tăng dần kích thước khi di chuyển về hạ lưu.
Các nhà nghiên cứu đã áp dụng lý thuyết bán quyết định luận và một mô hình AI để nghiên cứu nguồn gốc của cơn sóng cực đại. Sóng độc đến từ nhiều cơn sóng nhỏ hơn liên tục chồng lên nhau. Việc nhận biết cách hình thành sóng độc có thể giúp các kỹ sư và nhà thiết kế chế tạo tàu và giàn khoan ngoài khơi an toàn hơn và dự đoán rủi ro tốt hơn.
