סף השבירה

פרופ’ דן ליברזון

גלים בים – מתי הם נשברים? חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת מלבורן משיבים לשאלה זו במאמר בכתב העת Physics Fluids. החוקרים מעריכים כי ממצאי המחקר יסייעו לשפר את הבנת הדינמיקה של שבירת גלי ים ועקב כך לשפר משמעותית יכולות חיזוי גלים ולקדם יישומים שונים הקשורים בכך – בטיחות ויעילות ניווט ימי, מבנים ימיים, ניצול אנרגיה מתחדשת, מחקרי אקלים ועוד.

את המחקר ערכו חוקרי הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון פרופ’ דן ליברזון, הדוקטורנט (בתוכנית הבין-פקולטית להנדסה ימית) שגיא קנובלר והדוקטורנטית אוולינה ויניארסקה עם פרופ’ אלכסנדר בבאנין מאוניברסיטת מלבורן שבאוסטרליה.

אחת הפרדיגמות המקובלות בחקר גלים הוא שגלי ים נשברים כשהם מגיעים לתלילות סף – תלילות שבה הגל אינו יכול עוד “להחזיק את עצמו” והוא קורס. חוקרי הטכניון ואוניברסיטת מלבורן מראים כי גישה זו שגויה וכי אין תלילות סף אבסולוטית שמעבר לה כל גל דינו להישבר. מחקר זה התאפשר הודות לפיתוח שיטה חדשה לזיהוי מדויק של גלים נשברים, שפותחה בשנים האחרונות במעבדתו של פרופ’ דן ליברזון. המחקר מבוסס על נתונים רבים שנאספו בסדרה של תצפיות וניסויים הן בים השחור והן בתנאי מעבדה במנהרת הגלים T-SAIL בטכניון – מנהרה באורך 17.4 מטרים הנמצאת במעבדה בראשותו של פרופ’ ליברזון.

הדוקטורנטית אוולינה ויניארסקה

הדוקטורנט שגיא קנובל

“שבירת גלי ים היא אחת הבעיות המדעיות הסבוכות במכניקה של נוזלים,” מסביר פרופ’ דן ליברזון. “איש אינו מטיל ספק שיש קשר בין תלילות הגל לשבירתו, אבל אנחנו מראים שהתמונה מורכבת יותר ולכן אי אפשר לנבא את שבירת הגל על פי תלילותו בלבד. השבירה תלויה בנתונים רבים ומורכבים – עוצמת הרוח הנושבת מעל הגלים, מהירות התקדמות שיא הגל ועוד. זהו תהליך מורכב, שבמהלכו מתפתחת בגל אי-סימטריה הן בממד האופקי והן בממד האנכי. קריסת הגל מתחילה בהיווצרות מעין ‘בליטה’ בקדמת הגל, שממנה, בהתאם לשילוב גורמים רבים שהזכרנו, הגל נשבר בעוצמה או בעדינות. במחקר הנוכחי הצלחנו לייצר סטטיסטיקה מפורטת של תכונות רבות עבור גלים נשברים וגלים שאינם נשברים, תוך שימוש משולב בנתוני ניסוי מעבדה בתעלת גלי-רוח בטכניון ובנתוני גלים מהים השחור. סטטיסטיקה מפורטת זו מהווה בסיס לחישובים המנבאים אילו גלים ישברו ומתי.”

פרופ’ דן ליברזון הוא חבר סגל בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון, חבר בתוכנית הבין-תחומית להנדסה ימית בטכניון וראש מעבדת T-SAIL שבה נחקרים יחסי גומלין בין גלים בים, יחסי אטמוספרה-ים והיווצרות והתפתחות של גלי ים תחת רוח.

פרופ’ אלכסנדר בבאנין הוא חבר במחלקה להנדסת תשתיות באוניברסיטת מלבורן, אוסטרליה. הוא חוקר גלי ים וזרמים ומומחה להנדסה ימית.

ניסויי שבירה במנהרת הגלים בטכניון

למאמר בכתב העת Physics Fluids לחצו כאן