Анализ нелинейного спектра интенсивного морского волнения с целью прогноза экстремальных волн

Предлагается метод анализа групп однонаправленных волн на поверхности глубокой воды, основанный на спектральных данных задачи рассеяния в приближении нелинейного уравнения Шредингера. Основное внимание уделено уменьшению погрешности определяемых численно спектральных данных. Рассмотрены различные способы выбора волнового числа волны заполнения, основанные на анализе локального спектра Фурье и анализе волн, выделяемых по пересечению нулевого уровня. В результате на основании двух модельных примеров выбраны наиболее стабильные волновые числа. Предложен способ улучшения качества прогноза амплитуды солитона, использующий обратную связь при решении ассоциированной задачи рассеяния. В диапазоне значений крутизны волн от 0,15 до 0,30 точность определения амплитуды солитонной группы предложенным методом лежит в пределах 10 %.

На английском языке

Analysis of the Nonlinear Spectrum of Intense Sea Waves with the Purpose of Extreme Wave Prediction

Slunyaev A.V.

We propose a method for the analysis of groups of unidirectional waves on the surface of deep water, which is based on spectral data of the scattering problem in the approximation of a nonlinear Schr{o}dinger equation. The main attention is paid to the robustness and accuracy of the numerically obtained spectral data. Various methods of choosing the wave number of the filling wave, which rely on the analysis of the local Fourier transform and the zero-crossing wave analysis, are considered. The most robust wave numbers have been chosen on the basis of two model examples. A method for improving the accuracy of the soliton amplitude prediction, which uses the "feedback" in solving the associated scattering problem, is proposed. In the wave steepness range from 0.15 to 0.30, the accuracy of determining the amplitude of the soliton group by this technique lies in a range of 10%.