TTÜ teadlased lahendasid Veneetsia veelohkude mõistatuse
Neli-viis generatsiooni füüsikutest lainete uurijaid on seni olnud seisukohal, et üksiklaine mere pinnal võib olla kas veemägi või üles-alla käiv lainekurd, kuid lohku vee pinnal eksisteerida ei saa. Seda on kogu aeg peetud mitte-füüsikaliseks. “Aga ühtäkki näevad meie kolleegid seal Veneetsias vees mitte mägesid, vaid orgusid. Me oleme siin näinud laevade tekitatud murdlaineid rannas, nagu Hawaiil, mis toovad randa vett juurde, aga seal viib laine vee rannast ära,” kirjeldab Tallinna tehnikaülikooli küberneetika instituudi juhtivteadur akadeemik Tarmo Soomere. Ning tõepoolest tekkisid Veneetsia säärlõuka rannas vees lohud. Alguses ei uskunud keegi, et selline asi päriselt võimalik on. Kontrollimiseks pandi ühel hetkel mõõteriistade asemel vette seisma inimene, et saada täpsemalt sotti, kas vees tekibki lohk või see ainult tundub nii.  Ei tundunud – vesi kaduski lihtsalt ranna juurest ära ja seejärel tuli mühisedes tagasi. Tavapärast üles-alla liikuvat lainet aga ei tekkinudki.  Nii palutigi Tallinna tehnikaülikooli teadlased appi uurima veelohke, täpsemalt nendega seotud mittelineaarseid mehhanisme. Lineaarseid laineid on lihtne analüüsida: saame võtta lainevälja lahti osadeks, mõõta iga komponendi omadusi ning hiljem teises kohas lainesüsteemi uuesti kokku panna. Mittelineaarsus tähendab lihtsalt öeldes seda, et lainet pole kilomeeter eemal enam võimalik samadest tükkidest kokku panna ja teda tuleb käsitleda ühe keeruka tervikuna. Teada on, et kui laevad sõidavad suurel ja sügaval veekogul, siis tekivad lineaarsed lained. Laevad sõidavad aga ka ranna lähistel ja madalamas vees ning laeva raskusest, näiteks lastist ning kiirusest sõltuvalt võivad laeva ümber tekkida väga erinevad lained. Siin tulevad mängu keerukamad, ootamatu kuju ja ulatusega lained, mida on võimalik kirjeldada ainult mittelineaarsete võrranditega. Just see huvitabki professor Soomeret ja tema kolleege – millised laineid tekitavad laevad Veneetsia säärlõukasse süvendatud laevasõiduteel, mille ümbruses on kilomeetrite laiune vaid paari meetri sügavune meri? Tuleb välja, et isegi kui laevad sõidavad sellises säärlõugast läbivas kanalis üsna aeglaselt, tekivad väga sügavad ehk kuni 2,5 meetri sügavused lohud. Nende esinõlv on lauge ja peaaegu tajumatu, kuid taganõlv kujuneb järsuks ja ohtlikuks veevalliks. Vahepealseid meile harjumuspäraseid üles-alla käivaid laineid aga ei tulegi. Taolist asja Eestis ei kohta. Samuti polnud seda nähtust seni seda kirjeldatud klassikaliste meetoditega. Üks uurimisrühma kuulunud doktorant oli varem tegelenud Riemanni lainetega, mis on tuntud mittelineaarses akustikas. Ta püüdis seda kontseptsiooni rakendada ka veepinnal levivatele lainetele. Seda saab teha, kuid keegi ei uskunud, et sel võiks olla taga ka praktiline rakendus. „Kui sobitasime Riemanni lainete tehnika pinnalainete analüüsiks, nägime, et see, mida Veneetsias oli salvestatud, oli täpselt Riemanni laine, mille reaalset eksisteerimist ühes meres üldse ei usutud,“ räägib Soomere. Laineuurijad on harjunud eeldusega, et mittelineaarsus on kas teisejärguline (nagu tavaliste tormilainete puhul) või siis tasakaalustatud lainekõrgust kahandavate mehhanismidega (nagu klassikaliste madala vee solitonide puhul). Muidugi on mõnes kohas, nagu Hawaii murdlainetes, kesksel kohal mittelineaarsuse mõju, aga see kestab tavaliselt vaid väga lühikest aega, mõnest mõnekümne sekundini. Nüüd mõõdeti laineid, milles domineeris mittelineaarsus paljude minutite vältel. Põhjus, miks selline laine tekkida saab, on Soomere sõnul ebatavaline asjaolude kokkulangevus. 10-12-meetri sügavune laevasõidukanal on kaevatud hästi madalasse säärlõukasse. Kanali äärtes on aga meetri-kahe sügavune madal vesi. “Meile tundub, et just see kanali äärtes olev madal vesi on põhjus, miks laevad tekitavad seal veepinnas lohke,” märgib Soomere. Laevalained jõuavad vähemalt kilomeetri kaugusele laevateest, tõenäoliselt kaugemalegi. Need püsivad täpselt sellistena, nagu ütleb teooria – alguses liigub vesi ära ja siis tuleb tagasi järsu veeseinana. Lainelohud püsivad ohtlikult sügavatena terve selle kilomeetri. Lisaks tekitavad lained uskumatult suuri veekiirusi põhja lähedal – meeter sekundis on täiesti tavaline. See omakorda keerutab põhjast üles muda ja teisi setteid. Veneetsia laguunis on päris tugev tõus-mõõn, kuid põhjasetted on nende hoovustega kohanenud. Kui aga laevalained on muda põhjast lahti kiskunud, kannab mõõnahoovus selle veeshõljuva osa säärlõukast välja. Nii tugevalt vett segades süvendab laevaliiklus aegamisi säärlõugast. Kui laguun muutub sügavamaks, muutuvad tugevamaks ja kiiremaks ka tõusu-mõõnahoovused, mis omakorda ohustavad ajaloolist Veneetsiat.  Seda, et taolised lained võivad tekkida, ei tundunud ühel hetkel enam võimatu. Küll aga üllatas teadlasi, et need lained levivad niivõrd kaugele säärlõuka sisse. Mis mõju sel võib olla pikaajaliselt Veneetsia linnale ja rannikule, on juba kohalike teadlaste uurida.  Ühtlasi on need mittelineaarsed lained väga sarnased tsunamidele ja tõusulainetele. Teooriast ja arvutustest on teada, et teatavatel tingimustel võib lohk veepinnas kujuneda tsunamiks. Ja see võib mõjutada rannikut kordades rohkem kui veemäena liikuv laine. Veemägi kaotab rannale lähenedes oma võimsust, lohk veepinnas aga kipub püsima stabiilse ja kompaktsena. „Kui lõpuks lainelohu taganõlva täitev veemass jõuab rannale, toimib ta nagu üks tohutu veemüür,“ selgitab Soomere. Kogu situatsioon seal laevasõidukanalis on sümmeetriline ehk mõjub mõlemale poole võrdselt. Samasugused tingimused veelohkude tekkeks loovad madalrõhkkonnad, mis liiguvad mööda mandrilava äärt. Taoline madalrõhkkond analoogselt laevaga võib tekitada sellise väga suure ja sügava lohu veepinnas. „Me oleme leidnud täiesti loogilise mehhanismi, kuidas saab loodus tekitada sellist tüüpi veepinna lohu levimisele järgnevat tsunamit. Ja see on päris hirmutav, sest madalrõhkkonnad liiguvad sageli piki randa või veealust järsakut ning võimalusi, et lohul baseeruv tsunami tabab randa, on päris palju.“ Nii pakuvad Veneetsia säärlõukas tekkivad veelohud omamoodi väikese mudeli tsunamide ja tõusulainete uurimiseks. Selleks, et tekiks väga kõrge ja tugev laine, peab madalrõhkkond liikuma kindla kiirusega väga pikka aega piki rannikut. See on märksa tõenäolisem kui olukord, kus madalrõhkkond liigub otse ranna poole ja siis tekib kõrge laine.  „See tekitas päris kõheda tunde – niisama lihtsalt saabki loodus tekitada meteoroloogilisi tsunamisid teist moodi kui oleme osanud arvata.“  Meteoroloogilised tsunamid võivad olla kordades sagedasemad, kui seni arvatud. Seda ka Läänemeres. Madalrõhkkonna tekitatud meteoroloogiliste tsunamide korral tõuseb veetase hästi kiiresti; meie meres tavaliselt kuni meetri jagu ning langeb seejärel taas. Nende kohta on palju kirjeldusi eelmise sajandi algupoolelt, kuid edaspidi umbes 50 aastat selliseid nähtusi näiteks Soomes peaaegu ei esinenud. Viimase kümne aasta jooksul on aga hakanud taas tulema teateid taoliste veetõusude kohta.  
