Physik der Meere

Wenn Monsterwellen über die Meere rollen

Forscher untersuchen seit Jahren, wie sich besonders hohe Wellen bilden können. Diese können selbst großen Schiffen zum Verhängnis werden.

Von Markus Brauer

Extrem hohe Wellen sind in der deutschen Nordsee nach Erkenntnissen von Wissenschaftlern häufiger als gedacht.

Häufiger in der Nordsee als vorhergesagt

Eine von etwa 5800 Wellen vor der Insel Norderney sei eine sogenannte Monsterwelle oder Freak Wave, wie das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) in Hamburg unter Berufung auf Bojenmessungen im Rahmen eines Forschungsprojekts mitteilt. Extremwellen kämen in dem Seegebiet insgesamt öfter vor als theoretisch vorhergesagt.

So genannte Freak Waves sind plötzlich auftretende sehr steile Wellen, die mindestens doppelt so hoch sind wie der Seegang um sie herum. Sie werden weltweit beobachtet und stellen eine Gefahr für Schiffe dar. Sie gelten als mutmaßliche Ursache für zahlreiche Havarien und Schiffsverluste.

Laut BSH werden weltweit pro Woche durchschnittlich zwei bis drei Wellenwände dieser Art dokumentiert. Im Nordatlantik treten Extremwellen besonders häufig auf.

Gezeiten erhöhen Wahrscheinlichkeit von Monsterwellen

Die Mechanismen hinter der Entstehung von Monsterwellen werden noch immer erforscht. Laut BSH lieferte die gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum Hereon im schleswig-holsteinische Geesthacht initiierte Studie Erkenntnisse, dass die starken Gezeitenströmungen in der Nordsee die Wahrscheinlichkeit des Auftretens solcher Wellenberge erhöhen und diese dadurch noch höher werden.

Analysiert wurde die Wellenhöhenverteilung an sechs Messbojen zwischen 2011 und 2016. Die Häufigkeit von Extremwellen unterschied sich demnach je nach Messstandort. Im Flachwasser vor der Insel Norderney war sie insgesamt am höchsten. Dort könnten nach Einschätzung der Expertinnen und Experten zusätzlich noch sich schnell verändernde Wassertiefen eine Rolle spielen.

Was sind Freak Waves?

Freak Waves Üblicherweise versteht man darunter einzelne Wellen, deren Höhe weit über den anderen Wellen liegt. Typisch ist, dass sie urplötzlich wie aus dem Nichts auftauchen können. So ganz eindeutig ist der Begriff der Monsterwelle oder Freak Wave indes nicht. Laut der wissenschaftlichen Definition muss die Wellenhöhe mehr als doppelt so hoch sein wie die sogenannte signifikante Wellenhöhe. Diese wiederum ergibt sich, wenn man den Mittelwert der 33 höchsten von 100 aufeinander folgenden Wellen bildet.

Typen Und dann gibt es noch unterschiedliche Riesenwellen-Typen:

Extreme Monsterwellen

Gewaltige Wellen müssen nicht zwangsläufig bei besonders hohen Wellenbergen ringsum auftreten. Als Monsterwellen gelten einzelne Ausreißer, die den umgebenden Seegang erheblich überragen und oft ohne erkennbare Vorwarnung entstehen. Entscheidend für ihre Einordnung ist deshalb nicht allein die absolute Höhe, sondern das Verhältnis zum gewöhnlichen Wellengang.

Als Vergleichsgröße dient die signifikante Wellenhöhe, also die mittlere Höhe des höchsten Drittels aller Wellen im betrachteten Zeitraum. Ein frühes bekanntes Beispiel ist die Draupner-Welle, die 1995 an einer Ölplattform in der Nordsee gemessen wurde. Sie erreichte 25,6 Meter und war damit gut doppelt so hoch wie die signifikante Wellenhöhe.

Forscher der University of Victoria (UVic) um Johannes Gemmrich haben in einer Untersuchung, erschienen im Fachjournal „Nature“, ein besonders extremes Gegenstück aus dem Nordpazifik analysiert. Grundlage waren Messungen einer Boje des kanadischen Datenanbieters MarineLabs Data Systems (MarineLabs) vor Vancouver Island sowie ergänzende Modellrechnungen. Das Team wollte damit sowohl die Entstehung der Welle als auch mögliche Hinweise auf vergleichbare Ereignisse untersuchen.

17,6 Meter hohe Riesenwelle

Die Boje befand sich auf der Amphitrite Bank rund sieben Kilometer vor dem Küstenort Ucluelet an der Westküste von Vancouver Island, in der kanadischen Provinz British Columbia. Am 17. November 2020 registrierte sie einen Wellenkamm, der sich fast zwölf Meter über den mittleren Meeresspiegel erhob. Vom vorhergehenden Wellental bis zur Spitze maß die Welle 17,6 Meter, während die signifikante Wellenhöhe lediglich 6,05 Meter betrug.

Damit erreichte die Einzelwelle das 2,9-Fache des Vergleichswerts. Sie war zwar niedriger als die Draupner-Welle, relativ zum umgebenden Seegang aber deutlich ausgeprägter. Die Forscher halten das Verhältnis deshalb für einen der höchsten Werte, die bei einem solchen Ereignis unmittelbar gemessen wurden.