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08.09.2011

10:35 Uhr

Meeresforschung

Monsterwellen im Labor

Quelle:Spektrum.de

Lange wurden sie als Seemannsgarn abgetan – die Geschichten von Wänden aus Wasser, die plötzlich auftauchen und Schiffe in die Tiefe reißen. Um die Entstehung von Monsterwellen zu verstehen, holen Forscher sie ins Labor.

Gefährliche Wasserwand: Dieses Schiff geriet im Golf von Biscaya 1993 in schwere See. Haushoch türmten sich die Wellen auf. NOAA

Gefährliche Wasserwand: Dieses Schiff geriet im Golf von Biscaya 1993 in schwere See. Haushoch türmten sich die Wellen auf.

HeidelbergSie treten aus dem Nichts auf und werden bis zu 30 Meter hoch – in der Geschichte der Seefahrt haben sie schon viele Schiffe in den Abgrund gerissen. Lange hielt man die schrecklichen Berichte über Monsterwellen für Seemannsgarn. Bis 1995 ein Exemplar die Draupner-Ölbohrplattform in der Nordsee traf und eine automatische Wellenmessanlage den Vorfall mitschnitt. Der Beweis ihrer Existenz galt damit als erbracht.

Doch warum diese Extremereignisse immer wieder auftreten – zu jeder Zeit ziehen schätzungsweise zwanzig von ihnen über die Weltmeere –, können Forscher nicht vollständig erklären. Norbert Hoffmann und seine Kollegen von der TU Hamburg-Harburg haben sich daher Monsterwellen ins Labor geholt.

„Wenn man daneben steht, sieht man eigentlich gar nichts“, so Hoffmann. Im 20-mal-1-Meter großen Laborbecken schwappt der gefürchtete Seegang mit kaum drei Zentimetern Wellenhöhe. Die Bedingungen auf See würden heruntergerechnet, erzählt der Forscher. Eine hydraulische Klappe am einen Ende des Beckens erzeugt die winzigen Monsterwellen. Um die Bewegungen vollständig zu vermessen, braucht das Team lediglich einen präzisen Wasserstandsanzeiger.

Weiße Wände, Kaventsmänner und die drei Schwestern

Freilich geht es den Forschern auch gar nicht um spektakuläre Effekte. Sie suchen nach einer mathematischen Beschreibung der Monsterwellen – und wurden fündig in der Quantenmechanik. Dort wird die so genannte nichtlineare Schrödingergleichung üblicherweise zur Berechnung allerkleinster Wellen verwendet, der Bewegung von Elektronen etwa. „Wir waren selbst überrascht, wie gut die künstlichen Wellen, die wir nach den mathematischen Vorgaben erzeugt haben, mit den Beobachtungen an der Natur übereinstimmt“, sagt Hoffmann.

Was passiert, wenn im Wasser nach vielen Wellen gleicher Größe plötzlich eine ganz kleine kommt? Die Antwort darauf liefert eine nach Howell Peregrine benannte spezielle Lösung der Schrödingergleichung. „Im Prinzip diskutieren Forscher schon länger, dass Monsterwellen durch solche Störungen entstehen könnten, und die Peregrine-Lösung existiert auch bereits seit 30 Jahren. Außer uns hat sich aber noch niemand die Mühe gemacht, sie in Rezepte für reale Wellen umzuwandeln“, erklärt Hoffmann.

Dass es sich gelohnt hat, zeigen nicht nur die künstlichen Miniwellen, sondern auch Folgebeobachtungen auf hoher See. Die Theorie erklärt alle drei Formen der Extremwellen, die Seeleute beschreiben: „Weiße Wände“ sind nach ihren Schaumkronen benannt, können bis zu zehn Kilometer breit werden und treten einzeln auf. „Kaventsmänner“ breiten sich besonders schnell aus und zwar nicht in der Richtung des normalen Seegangs. Eine Gruppe von drei schnell aufeinander folgenden Wellen, getrennt von schmalen Tälern, wird als „die drei Schwestern“ bezeichnet.

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