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Matemáticos descifran el origen de las olas gigantes que se forman en medio de los océanos

Un equipo internacional de científicos ha desarrollado una explicación matemática relativamente simple que explica cómo se desarrollan las olas del mar solitarias que nacen, aparentemente, "de la nada" para hundir barcos y plataformas petrolíferas y abrumar con paredes de agua de hasta 25 metros de altura.
Según explican los expertos, una mejor comprensión de cómo se originan las olas gigantes podría conducir a técnicas mejoradas para la identificación de áreas oceánicas peligrosas.
Para el trabajo, que sido publicado en 'Scientific Reports', los científicos investigaron sobre tres olas gigantes observadas en diferentes plataformas de petróleo en el Mar del Norte a lo largo de una década. "Vimos comportamientos de onda similares en las tres plataformas de petróleo", ha apuntado uno de los autores principales, Francesco Fedele.
Las olas gigantes se han observado en los océanos de todo el mundo. Por lo general duran sólo 20 segundos, más o menos, antes de desaparecer, y son diferentes a las olas de tsunami, que pueden viajar grandes distancias después de haber sido creadas por terremotos submarinos o deslizamientos de tierra.
Investigaciones anteriores habían sugerido un fenómeno conocido como 'inestabilidad de modulación' para explicar las olas gigantes. Esa teoría se ha demostrado en los laboratorios, pero no podía explicar adecuadamente las complejas olas tridimensionales que se estaban midiendo en el océano abierto.
A pesar de las olas del mar tienen una dirección predominante, en el océano abierto, las formas de onda desde otras direcciones pueden llegar. En condiciones raras, esas ondas llegan de una manera organizada o casi en fase, dando lugar a un caso inusual de interferencia constructiva, que puede duplicar la altura de la ola resultante.
Pero esta altura duplicada todavía no puede explicar el tamaño de las olas gigantes observadas en el Mar del Norte, y en otras partes. Esta diferencia puede explicarse por la naturaleza no lineal de las olas --no periódica--. "Hay que tener en cuenta la no linealidad del océano, que se manifiesta en la falta de simetría entre las crestas y las depresiones", ha apuntado Fedele.
"Estos efectos no lineales pueden producir una mejora de entre el 15 y el 20 por ciento en la altura de las olas, lo que se añade a los efectos de interferencia constructiva", ha señalado el investigador.
MODELADO CON MATEMÁTICAS
Gracias al uso de técnicas matemáticas avanzadas, los investigadores modelaron cómo las olas podrían combinar circunstancias muy inusuales para convertirse en las gigantes 'solitarias' que detectaron las plataformas de petróleo en 1995, 2007 y 2015. Las predicciones de su modelo coinciden con las olas medidas.
"Se describe el flujo de energía de un complejo campo de ondas por lo que llamamos sus espectros direccionales", ha indicado otro de los autores, Frédéric Dias. "Lo que hemos demostrado es que mediante la combinación de los conocimientos de estos espectros y el uso de las matemáticas, que tienen en cuenta la no linealidad de segundo orden, se pueden reproducir las olas gigantes medidas casi exactamente", ha declarado.
"Estos resultados son fascinantes. Muchos de nosotros hemos pasado años estudiando los efectos de la no linealidad en la amplificación de la onda, pero es esencial que un científico mantenga la mente abierta para lograrlo", ha apuntado el científico John Dudley, también colaborador en esta investigación.
El estudio ha sido la base para un nuevo modelo de olas gigantes que podría ser utilizadas para identificar áreas del océano donde los efectos no lineales podrían dar lugar a estas olas. Eso podría ayudar a las empresas de transporte y para tener advertencias de los periodos o horas a evitar esas áreas.