В результате недавних штормов спутниковые наблюдения зафиксировали в океане волны высотой около 20 метров. Эти данные стали рекордными за всю историю измерений из космоса. Важным открытием является то, что океанские волны служат предвестниками штормов: даже если сам шторм не достигает суши, порожденные им волны способны распространяться на огромные расстояния и переносить разрушительную энергию к удаленным побережьям. Хотя волны достигают максимальной силы под воздействием ветра во время штормов, основную угрозу для береговой линии часто представляют не сами штормы, а длинные волны, которые переносят энергию далеко за пределы зоны шторма.
Эти длинные волны, распространяющиеся через океанские бассейны, характеризуются такими параметрами, как период волны (время между гребнями), который позволяет определить размер и силу породившего их шторма. Например, 20-секундный период означает приход большой волны каждые 20 секунд. Для более глубокого изучения штормовых волн и зыби исследовательская группа, финансируемая в рамках Инициативы по изменению климата Европейского космического агентства, объединила данные со спутника SWOT с многолетними архивными записями проекта CCI Sea State, включающими измерения, начиная с 1991 года. Этот архив объединяет информацию с нескольких спутников, таких как SARAL, Jason-3, Copernicus Sentinel-3A и -3B, Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich, CryoSat и CFOSAT.
Под руководством Фабриса Ардуэна из Лаборатории физической и пространственной океанографии во Франции группа не только подтвердила исключительную интенсивность штормов в 2023 и 2024 годах, но и сосредоточилась на масштабах распространения зыби в удаленных районах океана. Ученые измерили свойства волн во время штормов до их трансформации в зыбь. Ключевым моментом стал анализ данных SWOT, собранных 21 декабря 2024 года во время пика шторма Эдди — крупнейшего шторма по средней высоте волн за последнее десятилетие. Тогда же был зафиксирован новый рекорд высоты волны в открытом океане — почти 20 метров.
Помимо измерения высоты волн, группа отследила распространение штормовой зыби на расстояние 24 000 км — от северной части Тихого океана через пролив Дрейка вплоть до тропической зоны Атлантики, в период с 21 декабря 2024 года по 6 января 2025 года. Новые выводы исследователей, недавно опубликованные в журнале PNAS, впервые предлагают прямые наблюдения для проверки численных моделей волн в экстремальных условиях, что позволяет скорректировать существующие расчеты энергии волн. Результаты моделирования, основанные на наборе данных проекта CCI Sea State, тесно согласуются со спутниковыми измерениями, что особенно заметно при сравнении результатов различных миссий и использовании SWOT-изображений для оценки периодов волн. Эта информация имеет практическое значение для защиты прибрежных сообществ и морской инфраструктуры в условиях меняющегося климата.
Ученые долгое время считали, что очень длинные океанские волны переносят значительное количество энергии при распространении по океанским бассейнам. Однако новые данные показывают, что энергетическое содержание таких волн систематически переоценивалось. Это означает, что большая часть энергии, чем предполагалось, фактически сосредоточена в доминирующих штормовых волнах, а не распределена между самыми длинными волнами. Моделирование указывает на то, что самые высокие волны за последние 34 года наблюдались в январе 2014 года, когда атлантический шторм «Геркулес» породил 23-метровые волны, нанесшие серьезный ущерб от Марокко до Ирландии.
Доктор Ардуэн отметил, что следующий шаг команды — связать полученные результаты с изменением климата с помощью моделирования. Ученые теперь могут отслеживать динамику интенсивности штормов, однако изменение климата, хотя и является важным фактором, не единственное объяснение. На формирование волн у побережья также влияют условия морского дна, а такие мощные штормы случаются редко — примерно раз в десятилетие, — что затрудняет выявление четких тенденций.
Метод SWOT-анализа сочетает традиционную радиолокационную альтиметрию с широкополосными изображениями для измерения высоты, длины и направления зыби. Эти измерения помогают точно определить место зарождения волн и зафиксировать волны высотой до 3 см, выявляя длины волн до 1400 м, которые часто упускаются другими спутниковыми датчиками. Этот диапазон длин волн был использован для данных, собранных спутниками, разработанными ЕКА.
Более полное представление о распределении энергии по длинам волн показывает, что очень длинные волны несут меньше энергии, чем предполагалось, в то время как большая часть энергии концентрируется в доминирующих пиковых волнах. Хотя эти волны остаются разрушительными, их истинная энергетическая динамика теперь изучена лучше. Аналогия заключается в том, что океан, вместо того чтобы распределять энергию по множеству слабых волн, концентрирует ее в нескольких мощных.