Barbariol, Francesco (2014) Space-time extremes of sea wave states: field, analytical and numerical investigations. [Tesi di dottorato] Full text disponibile come:
Abstract (inglese)Evaluation of wave extremes occurring in short-crested sea states is the research topic of this doctoral thesis. Short-crestedness is the typical condition in sea storms. In fact, engineering practice and reports from people working offshore (e.g. on fixed platforms or routing ships) are raising questions on the adequacy of conventional wave statistics for the prediction of extremes during short-crested storm conditions. Indeed, wave statistics has been traditionally derived from time measurements, i.e. at a fixed point. Recently, experimental evidence has proved that the maximum sea surface elevation occurring at a fixed point of the sea is smaller than the maximum occurring over a surrounding area. Hence, unless the space dynamics of wave groups is fully included inside the area, the measured maximum at a point or over a smaller area underestimates the actual maximum. To overcome this fact, during the last decade stochastic models to calculate maxima of Gaussian multidimensional random fields, i.e. Piterbarg's theorem and Adler and Taylor's Euler Characteristic approach, have been applied to wave statistics. According to these theories, we should be able to estimate the expected maxima that can occur over an area (space) during a short-crested sea state of given duration (time), giving an explanation to the experimental evidence.
Abstract (italiano)Il tema di ricerca di questa tesi è la valutazione degli estremi di moto ondoso che si possono verificare in stati di mare a creste corte. Questa è infatti la condizione tipica durante le tempeste marine. La pratica ingegneristica e l'esperienza di chi opera nel settore off-shore (e.g. su piattaforme o navi), stanno sollevando interrogativi circa l'adeguatezza della statistica d'onda convenzionale per quanto riguarda la stima degli estremi durante condizioni di mare a creste corte in tempesta. Infatti, la statistica delle onde è stata tradizionalmente ricavata da misure temporali, cioè ottenute in un punto fisso. Recentemente, è stata provata l'evidenza sperimentale secondo cui la massima elevazione di superficie che si verifica in un punto del mare è minore della massima elevazione che si verifica su un area circostante. Perciò, a meno che la dinamica spaziale di un gruppo d'onda sia completamente inclusa all'interno dell'area, il massimo misurato ad un punto o su un area più piccola sottostima il massimo effettivo. Per ovviare a ciò, nella scorsa decade sono stati applicati alla statistica del moto ondoso alcuni modelli stocastici per la stima dei massimi di campi multidimensionali Gaussiani, ovvero il teorema di Piterbarg e l'approccio alle caratteristiche di Eulero di Adler e Taylor. In base a queste teorie, siamo in grado di stimare i massimi attesi che si possono verificare su un area (spazio) durante uno stato di mare a creste corte di una data durata (tempo), fornendo così una spiegazione dell'evidenza sperimentale.
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