Ein neues statistisches Modell erklärt, wie sich eine gefährliche Riesenwelle selbst stabilisiert
Bochum - Einem deutsch-schwedischen Forscherteam ist es gelungen, dem Geheimnis von Monsterwellen auf die Spur zu kommen. "Diese gefürchteten Wellen, die auf offenem Meer wie aus dem Nichts auftreten, haben ein gewaltiges Zerstörungspotenzial", erklärt der Physiker Padma Kant Shukla von der Ruhr-Universität Bochum. Gemeinsam mit seinem Kollegen Bengt Eliasson von der Universität Umeå konnte Shukla jetzt erstmals solche Monsterwellen theoretisch berechnen und modellieren. Vorhersagen könne man solche Wellen, mit denen auch das Kreuzfahrtschiff
"Queen Elizabeth 2" vor 15 Jahren eine Begegnung hatte, noch nicht,
erklärt der Forscher. Die Forschungsarbeit, die in den "Physical Review Letters" veröffentlicht wird, sei allerdings ein erster
Schritt dazu.
Wellenmodell
"Wir haben in Computersimulationen ein neues statistisches Modell für solche nicht-lineare, miteinander interagierende Wellen entwickelt", so Shukla. "Es erklärt, wie sich das Wasser-Welle-System aufbaut, verhält und vor allem wie es sich selbst stabilisiert." Und weiter: "Die Monsterwellen überschreiten das übliche Ausmaß von Wellen, die durch Wind entstehen. Treffen zwei oder mehr Wellen in einem Winkel von 41 Grad aufeinander, können sie sich gegenseitig aufschaukeln", so der Physiker.
"Das bedeutet, dass zwei nicht-lineare, miteinander wechselwirkende Wellen sich demnach ganz anders verhalten als eine einzelne Welle, die normale Instabilitäten zeigt und sich in mehrere kleine Wellen auflöst, die dann schräg zueinander verlaufen", führt der Forscher aus. "Faszinierend daran ist die Tatsache, dass aus zwei oder mehr nicht-linearen Wellen regelrechte Wellenpakete mit dreimal höheren Amplituden als bei einer einzelnen Welle entstehen." Begünstigt durch starke Strömung und - entgegengesetztem - starken Wind kann sich daraus die gigantische Welle kontinuierlich aufbauen.
Wasserenergie gebündelt
"Die Energie des Wassers wird schmalbandig in einem engen Wellenlängenbereich und mit plötzlicher, großer Amplitude gebündelt", erklärt der Wissenschaftler. Die eigentliche Instabilität einzelner Wellen werde durch die Verbreiterung des Wellenspektrums "gesättigt", wodurch sich das Wasser-Welle-System vorübergehend selbst stabilisiert. "Dieses Verhalten ist typisch für die örtlich begrenzte Riesenwelle." Ihre Berechnungen stimmen mit Beobachtungen aus Experimenten in großen
Wasserbehältern überein. "Demnach neigen Wellen mit langen Wasserkronen stark dazu,
Extremereignisse hervorzurufen", so Shukla und Eliasson. (pte/red)
Link
Physical Review Letters (geplanter Titel der Studie: "Instability and Nonlinear Evolution of Narrow-Band Directional Ocean Waves")
