世界最大のサーフ可能な波はなぜできるのか?

2020年2月11日、ブラジルのマヤ・ガベイラがポルトガルのナザレ沖で73.5フィートの波をサーフした。 これは、女性によってサーフィンされた史上最大の波であるだけでなく、2019-2020年の冬のサーフィン・シーズンで誰によってサーフィンされた最大の波であることが判明しました–女性がその年の最大の波に乗ったのは初めてのことです。 女性のアスリートが、通常、男性の見出しを飾るようなことを成し遂げるのが好きなんです。 しかし私は、ブランダイス大学の物理海洋学者であり、気候科学者でもあります。 ガベイラの偉業は、波に乗るサーファーだけでなく、波そのものについて考えるきっかけになりました。

何が波を大きくするのでしょうか?

10月下旬にハリケーン「イプシロン」が北大西洋に移動した後、ナザレを含むヨーロッパに大きなうねりを送った。 NOAA via Wikimedia Commons

Waves start with a storm

ちょうど池の波紋のように、海の波はそれを生み出した嵐から外に伝播していきます。 Garrett Sears via Unsplash, CC BY

静かな池に石を投げ入れるとどうなるか、数秒間考えてみてください。 石を投げ入れると、中心から水面の凹みや高さといった波の輪が広がります。

海の波も同じような働きをします。 まれに地震や土砂崩れで波が発生することもありますが、通常は風によって波が発生するのです。 一般に、風によって発生する最大で最も強力な波は、広い範囲にわたって持続的に吹く強い嵐によって生じる。

サーファーが乗る波は、海のはるか向こうの嵐に由来する。 たとえば、ガベイラがナザレでサーフィンした波は、その数日前にグリーンランドとニューファンドランドの間のどこかで発生した嵐であったと思われる。 嵐の中の波は通常、乱雑で混沌としていますが、嵐から遠ざかるにつれて整理され、速い波が遅い波を追い越すようになります

この波の整理により、「うねり」、つまり規則的に並んだ波が生まれます。 海洋学者やサーファーは、うねりについて説明するとき、一般に3つの属性に注目します。 まず、波の高さ(下から上までの高さ)。 波長:ある波の頂点から、その後ろにある波の頂点までの距離。

海底が浅くなると、岸に向かう波にも影響が出始める。 Régis Lachaume via Wikimedia Commons, CC BY-SA

Seafloors control the waves

波は海の上にただ座っているわけではないのです。 そのエネルギーは海面のはるか下にまで及び、時には水深3,000メートルにもなります。 波が海岸近くの浅瀬に移動するとき、波は海の底を「感じ」始める。

波が岸に近づくと、水はますます浅くなり、波は成長し続け、最終的には不安定になり、波頭が岸に向かってこぼれると、波は「砕ける」。

この航空地図に水平に伸びる暗く曲がりくねった窪地、ナザレ渓谷は、波のエネルギーをポルトガル海岸の一点に集中させ、地球上で最も大きな波の一部を作り出しています。 Rúdisicyon via Wikimedia Commons, CC BY-SA

海をうねりが通過しているとき、波はすべてほぼ同じ大きさである。 しかし、うねりが海岸線にぶつかると、ある海岸の波は、ほんの1マイル離れた別の海岸の波の何倍もの大きさになることがあります。 では、なぜすべての海岸で大きな波が砕けないのだろうか。 ポルトガルのナザレ、カリフォルニアのマーベリックス、マウイのジョーズなど、大きな波が立つことで有名なスポットがあるのはなぜでしょうか。

それは、海の底に何があるかということに尽きると思います。

ほとんどの海岸は、深海から海岸まで滑らかで均等な傾斜の底が広がっているわけではありません。 岩礁や砂州、渓谷などがあり、海中の地形を形作っています。

光波や音波が何かにぶつかったり、速度が変わったりすると曲がるように、海の波も屈折します(屈折と呼ばれるプロセス)。 浅い海底地形が波の一部を遅くすると、これが波の屈折を引き起こします。 虫眼鏡が光を曲げて一点に集中させるように、岩礁、砂州、渓谷は、波のエネルギーを海岸の一点に集中させることができます。 海岸から海に向かって伸びる海底渓谷は、過去の海面が現在よりはるかに低かった時代に、古代の川によって削り取られたものです。 この渓谷の上を波が岸に向かって伝わると、渓谷は虫眼鏡のように作用して、波を渓谷の中心に向かって屈折させる。 このナザレキャニオンによる波の収束が、地球上で最大のサーフ可能な波の形成に役立っているのである。

マヤ・ガベイラのように、ナザレで記録的な波乗りをしている人の話を聞いたら、そのような大きな波を生み出すのに不可欠な、遠く離れた嵐と独特の水深のことを考えよう。 彼女が乗った波は長い旅路にあり、その終わりには、波の頂上からテイクオフし、巨大で急なフェイスを乗り降りする姿が記憶に残っている

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