Monsterwellen – einst für nichts weiter als Seemannsgarn gehalten – sind dank einer neuen Forschungsarbeit vom ozeanografischen Team der Swinburne University of Technology besser vorhersagbar als jemals zuvor.
Dr. Alessandro Toffoli, der über Wasser, Hafenbau und Ozeanografie doziert, hat gezeigt, dass Monsterwellen – oder “Freak Waves”, wie sie in den Medien oft genannt werden – viel wahrscheinlicher auftreten, wenn eine Wellenformation in eine Strömung eintritt, die sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
Monsterwellen sind Riesenwellen, die ohne Vorwarnung auftreten können und sich oft zwei oder dreimal höher auftürmen als andere Wellen um sie herum. Kürzlich wurde eine 26,5-Meter-Monsterwelle (so hoch wie ein zehnstöckiges Gebäude) in einem zehn Meter tiefen Gewässer registriert.
Toffoli, der für die Studie Triggering rogue waves in opposing currents mit Dr. Miguel Onorato und Dr. Davide Proment von der Università degli Studi di Torino in Italien zusammenarbeitete, fand heraus, dass der Eintritt einer stabilen Wellengruppe in eine ozeanische Strömung eine Instabilität auslösen kann, welche eine Welle der Gruppe schnell in ihrer Größe anwachsen lässt.
Toffoli sagte, dass einige Bedingungen zusammentreffen müssen, damit eine Monsterwelle auftreten kann. Die Richtung der Wellen und die Richtung der Strömung, die Geschwindigkeiten von beiden und die Geschwindigkeitsveränderung im Strömungsfeld sind alles Faktoren, welche an der Entstehung einer Monsterwelle mitwirken.
Als Beispiel nannte Toffoli ein Wellensystem, das sich vom Südpolarmeer zur Ostküste Australiens bewegt und das Potenzial zur Bildung einer Monsterwelle besitzt, wenn es in den sich südwärts strömenden Ostaustralischen Strom (East Australian Current, EAC) eintritt. Eine Gegenströmung mit einer Periode von zwölf Sekunden, die mit dem EAC interagiert, könnte ihre Höhe um bis zu 60 Prozent ansteigen lassen, während sturmbedingte Wellen um bis zu 100 Prozent höher werden können.
Monsterwellen treten oft weit draußen auf dem Ozean auf und sind vergleichbar mit winderzeugten Wellen – sie sind Hunderte Meter lang und können einige Meter hoch werden und sind deshalb sehr steil. Sie unterscheiden sich von Tsunamis, die durch Erdbeben erzeugt werden und im offenen Meer Hunderte Kilometer lang, aber nicht steil sind.
Monsterwellen galten bis in jüngste Zeit als Seemannsgarn, bevor Offshore-Plattformen und Satellitenverfolgung ihre Existenz bestätigten.
“Vor zehn, zwanzig Jahren hätten Seeleute sagen können, dass ein Schiff von einer Monsterwelle versenkt wurde und niemand hätte es geglaubt”, sagte Toffoli.
“In letzter Zeit gab es Fortschritte auf dem Gebiet. Wir verstehen, dass Monsterwellen auftreten können und jetzt beginnen wir zu verstehen, warum sie auftreten.”
Toffoli sagte, seine Forschung könne benutzt werden, um die Vorhersage von Monsterwellen zu verbessern, was der Offshore- und der Transportindustrie helfen könnte.
“Unsere Arbeit ist sehr theoretisch, aber im Prinzip kann sie beispielsweise in Offshore-Projekten eingesetzt werden. Wenn wir Monsterwellen vorhersagen können, hat dies Auswirkungen auf die Sicherheit mariner Operationen, aber es kann auch dabei helfen Methoden zu entwickeln, um die Belastung von Bauwerken durch die Kraft der Wellen besser einzuschätzen.”
Die Forschungsarbeit könnte auch Navigationssoftware verbessern, die auf Basis der Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Monsterwelle alternative Routen für Schiffe vorschlagen könnte.
Toffoli sagte, seine Forschung könne auch in anderen Bereichen der Physik angewandt werden, etwa nichtlineare Optik, in der die Instabilität von Wellenpaketen wichtig ist.
Toffolis Studie wurde für die Veröffentlichung in den angesehenen Physical Review Letters freigegeben. Sie kann in der Forschungsdatenbank der Swinburne University angesehen werden.
(THK)
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