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在一個原本平靜的海面上，幾乎垂直的水牆震驚了遠洋班輪“條頓”號上的所有人，包括船員，那是 100 多年前的二月的一個星期天。
據 《紐約時報》 1901 年 3 月 1 日報道：“大約 9 點鐘，[大副巴特利特] 在走過駕駛艙時，絲毫沒有預感到即將到來的危險。海浪不知從何處湧來，從船頭衝過，猛烈地衝擊著船身。許多乘客傾向於認為海浪是火山現象或海嘯造成的。然而，這些觀點是例外，因為如果海是潮汐性質的，巴特利特早就看到它來了。”火山理論同樣不可信：“荒謬，荒謬，”條頓號的一名官員告訴《泰晤士報》。“那是一個巨大的海浪，這一點毫無疑問。”
這只是海事史上眾多關於 30 米以上的巨浪吞噬船隻，甚至吞噬低空飛行的直升機的軼事之一。但是，在 1995 年首次有數字記錄的巨浪襲擊石油鑽井平臺之後，海船船長和科學家長期以來認為的真實情況才被廣泛接受。“水手們關於巨浪吞噬他們船隻的故事是正確的，”舊金山州立大學的海洋學家 蒂姆·詹森 說。“這對其他人來說是證明，對科學家來說是盛宴。他們懷疑這一點，但看到它並進行觀察是另一回事。”
既然不再存在巨浪是否存在的問題，那麼其他謎團就出現了：它們發生的頻率如何？它們到底是如何產生的？是否存在它們更容易出現的區域或條件？詹森是一群越來越多的研究人員中的一員，他們正在尋找這些問題的答案，這些答案有朝一日可能會使海洋更加安全。
巨浪的數字
在嘗試任何答案之前，科學家首先必須描述巨浪（或怪浪）的特徵。根據詹森的說法，廣為接受的定義是，海浪的高度大約是其相鄰海浪平均高度的三倍。這在某種程度上是一個武斷的截止點。他指出，實際上，它們只是“出乎意料的大浪”。例如，8 月 23 日在緬因州阿卡迪亞國家公園將旁觀者捲走的海浪可能不符合先前的定義，因為由於颶風比爾，背景波已經相當大，而巨浪通常發生在公海。然而，那個海浪仍然很容易被稱為“巨浪”。
沒有人確切知道怪浪形成的頻率；考慮到海浪的稀有性和瞬時性，很難收集到準確的數字。隨著更復雜的監測和建模，以及第一手資料得到更認真的對待，海浪的普遍性似乎正在上升。加州大學洛杉磯分校研究巨浪光學版本的 丹尼爾·索利 說：“[巨浪]都是短暫的，而且由於船隻並非無處不在，因此船隻遇到巨浪的可能性相對較小。”“但是，隨著未來海洋交通量的增加，遇到它們的可能性越來越大。”
某些區域似乎比其他區域更容易產生海浪。詹森和他的同事最近使用計算機模型來確定，波浪能量強烈集中的區域產生怪浪的可能性高達 10 倍。他推測，海洋上大約每 10,000 個波浪中就有 3 個達到巨浪狀態，但在某些地方（如海岸入口和河口），這些極端波浪可以佔到每 1,000 個波浪中的 3 個。一篇描述這些結果的論文上個月發表在《物理海洋學雜誌》上。
形成可怕的波浪
關於巨浪如何形成存在各種理論。最簡單的理論表明，小波浪以累積的方式合併成更大的波浪，例如，一個較快的一米波浪追上一個較慢的兩米波浪，加起來變成一個三米波浪。詹森和他的同事在他們最近的論文中利用更復雜的非線性模型建立在此基礎上。詹森解釋說，波浪實際上可能會“以一種不好的方式相互交流，併產生更多的建設性干擾”。透過交流，他指的是能量的交換。而且因為對話不一定是平衡的，他說，“交流可以被放大到足以產生高強度的大波浪。”換句話說，一個新興的波浪實際上可以吸收周圍波浪的能量。
同樣，在那些水深和水流變化導致波浪能量集中的地方，這種交流線路可能會特別繁忙。詹森的模型確定了這些容易出現巨浪的區域。然而，諸如風和波浪消散等某些條件無法包括在內，從而限制了模擬的預測能力。
同時，威斯康星大學麥迪遜分校的環境工程師 吳進 認為，另一個可能引發巨浪的場景是：“如果波浪從東向西傳播，而水流從西向東移動，那麼波浪就會開始形成，”吳進說，他研究一個 15 米水池中的波浪與水流的相互作用。波浪基本上會爬上水流的牆壁，從看似虛無的地方升起。事實上，巨浪在南非東海岸等地區更為常見，在這些地區，地表波浪與朝相反方向流動的水流相遇。
關注預測
吳進說，真正瞭解不可預測的海洋中發生的事情的唯一方法是觀察。然而，他承認，進行此類實地工作所需的儀器和時間方面的投資是巨大的。“我們需要確定[巨浪]更有可能發生的地點，”他說，強調了數值模型的重要性，包括在此步驟中對風和波浪破碎的非平凡計算，“然後關注這些區域。”
關注光學波的類似物可能實際上有助於科學家限制他們需要觀察的地方。光波在光纖中的傳播方式類似於水波在開闊海洋中的傳播方式。“在光學中，我們正在處理類似的現象，但在臺面上進行實驗，並在短短一秒鐘內獲取資料，”加州大學洛杉磯分校的索利說。儘管他並不建議光學實驗應該取代海洋研究，但他認為這可以作為指導。將光波條件對映到海洋可以揭示產生水波的平行引數。“與其在水中大海撈針，不如從一些開始的智慧中受益並縮小範圍，”索利補充道，他與人合著了一篇關於 2007 年 12 月版《自然》雜誌上的光學巨浪論文。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
詹森同意需要更多直接觀察海洋行為。“我們可以做出理論預測，”他說。“但是，然後我們必須出去看看大自然是否同意。”如果同意，結果“可以提供一個預測場景 - 在地圖上可見 - 顯示可能每天都在變化的熱點”，詹森說。這可以像龍捲風預測一樣工作。
在“條頓”號事件中，只有兩名乘客受重傷——一名下巴骨折，另一名腳被切斷。他們很幸運。“如果它在當天晚些時候襲擊我們，許多乘客無疑會在陽光下散步，”巴特利特警官告訴《泰晤士報》。“無法知道其中有多少人會受傷。”然而，極端波浪並不總是提供如此仁慈的時機。預測對於幫助未來的遠洋班輪避開貪婪的海怪可能至關重要。