Freak Wave: Tsunamis große Schwester

Lange galten bis zu 35 Meter hohe Monsterwellen als Seemannsgarn. Doch aktuelle Untersuchungen zeigen: Freak Waves gibt es wirklich. GEO.de fasst den Stand der Forschung zusammen
In diesem Artikel
Unheimliche Begegnungen
Monsterwellen: langsam und gefährlich
Alles Seemannsgarn?
Frühwarung per Radar

Unheimliche Begegnungen

Am 11. September 1995, morgens um 4.10 Uhr, lässt ein gewaltiger Schlag die "Queen Elizabeth II" vibrieren. Das weltberühmte Kreuzfahrtschiff überquert gerade den Atlantik auf der Reise nach New York. "Wir sahen eine weiße Riesenwelle auf uns zurollen", berichtet später der Kapitän Ronald Warwick. "Es sah aus, als steuerten wir auf die Kreidekliffs von Dover zu." Sekunden später prallt die Monsterwelle gegen das Schiff, reißt die Deckaufbauten am Bug ab, zerschlägt in 22 Meter Höhe ein Fenster des Großen Salons und überspült die 29 Meter hoch gelegene Brücke, in der Kapitän Warwick und seine Männer den Atem anhalten. Schiff, Besatzung und Passagiere kommen mit dem Schrecken davon.

Die MS Bremen entrinnt nur knapp einer Katastrophe

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Heftiger Seegang in der Beringsee

Ähnlich ergeht es am 22. Februar 2001 dem Kreuzfahrtschiff MS Bremen im Atlantik, nordöstlich der Falkland-Inseln. Ein Brecher von schätzungsweise 35 Meter Höhe prallt auf das 111 Meter lange Schiff, bricht die Fenster in der Brücke, legt die Elektronik lahm, stellt den Rumpf mit 40 Grad Schlagseite quer zu den Wellen - und hinterlässt die "Bremen" manövrierunfähig. Nach einer bangen halben Stunde in schwerer See und höchster Gefahr, gelingt es der Mannschaft, den Hilfsdiesel zu starten. Mit 137 Passagieren an Bord entrinnt der Dampfer nur knapp einer Katstrophe und erreicht den Hafen von Buenos Aires. "Ich habe den Atem Gottes gespürt", notiert Kapitän Heinz Aye in seinem Logbuch.

Das Schicksal der München

Schlechter erging es der "München", die im 12. Dezember 1978 nördlich der Azoren spurlos verschwindet. Das über 260 Meter lange Containerschiff befand sich auf der Fahrt von Bremerhaven nach Savannah/USA. Der griechische Frachter "Marion" empfängt in einem Orkan den SOS-Ruf des Hapag-Lloyd-Liners. 110 Schiffe und 13 Flugzeuge beteiligen sich an der zehntägigen Suche. Doch Schiff und 28 Mann Besatzung werden niemals gefunden. Nur ein leeres Rettungsboot, das in 30 Meter Höhe an der Reling der "München" befestigt war, treibt im Atlantik. Die Beschädigungen legen den Schluss nahe, dass das Boot von einer über 30 Meter hohen Freak Wave abgerissen wurde.

Opfer der Freak Waves

Schätzungsweise hundert Schiffe der 200-Meter-Klasse sind in den vergangenen zehn Jahren in schweren Stürmen gesunken. Vermutlich als Opfer von Monsterwellen, auch "Freak Waves" genannt. Freak Waves sind enorme Wogen, die den Durchschnitt um das Doppelte überragen. Mit bis zu 40 Stundenkilometern rollen diese Wellenberge durch Sturmgebiete - und bis zu 500 Kilometer weit.

Monsterwellen: langsam und gefährlich

Meeresforscher unterscheiden drei Kategorien von Freak Waves:

  • "Kaventsmänner" sind Einzelwellen von gewaltiger Höhe und unbestimmter Form, die auch in ihrer Bewegungsrichtung vom vorherrschenden Seegang abweichen können.
  • "Drei Schwestern" bestehen aus ingesamt drei, kurz nacheinander auftretenden Riesenwellen
  • "Weiße Wände" sind beinahe senkrechte Einzelwellen mit einer gewaltigen Höhe und Breiten von über zehn Kilometern. An ihren - recht steilen - Vorderflanke fließt Schaum von der Krone herunter - daher der Name.

Langsam und gefährlich

Im Vergleich zum Tsunami, der mit Jet-Geschwindigkeit von bis zu 800 Stundenkilometern über die Meere rast, sind Freak Waves verhältnismäßig lahm. Der Grund: Die Riesenwellen sind viel kürzer, können deshalb vom Wind nicht so stark beschleunigt werden. Zudem erreichen Freak Waves - anders als Tsunamis - niemals das Land. Ihre Schreckensherrschaft bleibt auf das offene Meer beschränkt.Wie die Riesenwellen entstehen, ist noch nicht zweifelsfrei geklärt. Meeresforscher haben drei verschiedene Typologien entwickelt:

  • das "Huckepack-Modell": Schnellere Wellen holen langsame Wellen ein, überlagern sich und bauen Schicht und Schicht den Monsterbrecher auf.
  • das "Strömungs-Modell": Erforscht wurde es hauptsächlich am Kap der Guten Hoffnung, wo der reißende Agulhas-Strom beinahe frontal auf die nordwärts gerichteten Sturmwellen aus dem Atlantik oder der Antarktis trifft. Durch die entgegengesetzten Strömungen nimmt die Wellenlänge ab, die Wellen werden zusammengedrückt, werden steiler - und türmen sich zur Riesenwelle auf.
  • das "Kreuzseen-Modell": Strudel, drehende Winde und Wirbel können Meereswogen konzentrieren und selbst bei ruhiger See, wie aus dem Nichts, bedrohliche Wasserberge hervorbringen.
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Ein Frachter kämpft in der Biscaya mit achterlich heranrollenden Wogen

Der Wind macht den Seegang

Die entscheidende Rolle spielt dabei die Windstärke. Etwa ab einer Stärke von 2 auf der Beaufort-Skala kräuselt sich die Meeresoberfläche und erste kleine Wellen entstehen. In dem Maße, wie die Brise stärker wird, nimmt auch die Größe der Wogen zu. Wie hoch die Meereswellen letztlich werden können, hängt von der Windstärke und der Dauer des Sturms ab. Doch selbst bei starken und lang anhaltenden Winden können sie sich auf hoher See nicht viel höher auftürmen als zehn Meter - bei einer Länge von höchstens 150 Metern. Die meisten Wellen jedoch bleiben viel kleiner und kürzer. Dabei bemisst sich die Wellenhöhe nach der Distanz vom Wellental zum Wellenberg oder Wellenscheitel. Die Wellentäler sind meist langgezogen, die Wellenberge kurz und steil. Von einer 30 Meter hohen Welle liegen 10 Meter unter dem Wasserspiegel, 20 darüber.

Seegang: oberflächlich, aber langlebig

Erst ein lang anhaltender Orkan, der über große Wassermassen streicht, kann Brecher von 20 Meter Höhe produzieren. Dabei spielt sich das ganze Geschehen an der Wasseroberfläche ab. Schon in einer Tiefe von 200 Metern ist von dem Tumult an der Oberfläche nichts mehr zu spüren. Und auch wenn ein Sturm schon abgeebbt ist, bleibt der hohe Seegang noch lange erhalten. Gebiete von starker Seegangs-Aktivität können über den halben Globus wandern. Sie entstehen zum Beispiel in der Antarktis, durchqueren den Pazifik und werden dann vor Alaska gemessen.

Alles Seemannsgarn?

Schiffskonstrukteure gehen heute von einer maximalen Wellenhöhe von 16,5 Metern aus. Doch die Zahl und die mysteriösen Begleitumstände der Schiffsunglücke lässt Versicherer und Klassifikationsgesellschaften nervös reagieren. Augenzeugenberichte von 40 Meter hohen Brechern werden längst nicht mehr als Seemannsgarn abgetan. Die Auswertung von Radarbildern des europäischen Umweltsatelliten Envisat bewies: Monsterwellen gibt es viel häufiger als bislang angenommen. Zwei Mal täglich, so zeigte sich, überragt eine Welle alle anderen deutlich. Im Frühjahr 2001 wurden in einem Zeitraum von nur drei Wochen nicht weniger als zehn Wogen mit einer Höhe von über 25 Metern registriert. Daher wird die Forderung nach einer verlässlichen Wellen-Vorhersage - und damit einem besseren Schutz für Containerschiffe und Ölplattformen - immer lauter.

Das Projekt "MaxWave"

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Das Forschungsschiff "Fairweather" nimmt im Golf von Alaska eine Woge über

Auf europäischer Ebene haben sich darum Forschungsanstalten und Firmen zusammengetan, um den Riesenwellen auf die Spur zu kommen. Unter dem Namen MaxWave erforschen Experten des GKSS Forschungszentrums Geesthacht bei Hamburg, der TU Berlin und anderer internationaler Einrichtungen und Kooperationspartner die Entstehung der Killerwellen und arbeiten an einem Frühwarnsystem für Schiffe und Bohrinseln.

Die Killerwelle im Labor Da sich die Killerwellen in freier Natur nur schlecht beobachten lassen, studieren die Forscher ihre Wirkung im Labor: im Wellenkanal. Europas größte Anlage dieser Art, der Wellenkanal der Hamburgischen Schiffbau-Versuchsanstalt (HSVA) misst 300 mal 18 Meter, ist 5,60 Meter tief und hat sogar einen Strand. Am anderen Ende sorgt eine 200 kW starke Wellenmaschine für mächtig Wirbel. Im Kanal werden Schiffsmodelle im Maßstab 1:30 oder 1:40 auf ihre Seetüchtigkeit getestet.

Größere Schiffe leben gefährlich

Dabei haben die Experten unter anderem herausgefunden, dass die international gültigen Bauvorschriften für Schiffe überholt sind. Sie orientieren sich an Schiffen der 160-Meter-Klasse. Doch die heute oft deutlich längeren Typen haben gegenüber kürzeren das Problem, bei gleich bleibenden Wellenlängen von 200 oder 300 Metern sicher durch Wellental und -berg hindurch zu navigieren. Was für ein 50-Meter-Schiff kein Problem ist, kann einem Tanker mit 450 Metern Länge und über 500 000 Tonnen Gewicht das Genick brechen.

Frühwarung per Radar

MaxWave erforscht nicht nur die Entstehung der Monsterwellen - das Projekt zielt auch darauf ab, Vorhersagemöglichkeiten aufzuzeigen und die Vorarbeit für ein Frühwarnsystem zu leisten.Eine Möglichkeit, vom Schiff aus Monsterwellen zu erkennen, besteht darin, das bordeigene Radarsystem zu nutzen: Was normalerweise als störende Begleiterscheinung herausgefiltert wird - die von den Wellenkämmen reflektierten Radarstrahlen - wird hierbei von einer speziellen Software gezielt analysiert. So kann der Kapitän Wellenhöhe, -richtung und -periode beobachten und eventuell auf das Herannahen einer Riesenwelle reagieren. Denn je nach Schiffstyp ist eine einzelne Welle besser mit dem Bug oder seitlich zu nehmen.

Warnung aus dem All

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Das Forschungsschiff "OCEO" südlich von Australien in schwerer See

Andere Forschungseinrichtungen, wie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), arbeiten an einem satellitengestützten Frühwarnsystem. Schon heute gelingt es, mit dem Umweltsatelliten ENVISAT aus 800 Kilometern Höhe mit einem Radar die Höhe der Wellen in einem Gebiet zu errechnen. Der Satellit macht täglich 1000 Aufnahmen von rund fünf mal zehn Kilometer großen Flächen, aus denen die Wissenschaftler sowohl die durchschnittliche Höhe als auch die Höhe von Einzelwellen ablesen können. Für eine flächendeckende Überwachung wären allerdings mindestens fünf solcher Satelliten notwendig. Doch scheint ein beim gegenwärtigen Forschungsstand ein Frühwarnsystem in greifbare Nähe gerückt - eine Technik, die das Schicksal der "München" hätte abwenden können.

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