Klima: Turbolader aus dem Meer

Wie winzige Wassertröpfchen dazu beitragen, dass Hurrikane auf See dramatisch an Geschwindigkeit zulegen
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Stürme laufen auf der Gischt wie geschmiert

Die Zerstörungskraft tropischer Wirbelstürme hat in den letzten drei Jahrzehnten stark zugenommen. Eine Folge der globalen Erwärmung, wie die meisten Forscher vermuten. Jetzt haben drei Mathematiker einen Faktor ausfindig gemacht, der nach ihren Berechnungen Hurrikane erst richtig auf Touren bringt: die Gischt. Normalerweise bremst das Meer Stürme ab, wenn die Luft an der Wasseroberfläche verwirbelt wird. Diese Turbulenzen werden allerdings durch die Gischt verringert. Stürme können nun wie geschmiert über das Wasser fegen, harmlose Winde kaum gebremst auf Hurrikantempo beschleunigen.

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Zerstörerische Schönheit: ein Hurrikan über dem Atlantik

Die Gischt - Milliarden Tröpfchen aus einem Gemisch aus Luft und aufgewirbeltem Wasser - erscheint in den Gleichungen der Mathematiker Alexandre Chorin, Grigory Barenblatt und Valerij Prostokischin als inhomogene Schicht. Dieser Luft-Wasser-Mix schiebt sich zwischen die sonst direkt aufeinander treffenden homogenen Schichten Luft und Meerwasser: eine Sandwich-Struktur.

Wenn die Turbulenz-Bremse fehlt In diesem Dreischichtsystem, vermuten die Wissenschaftler von der University of Berkeley in Kalifornien und vom Schirschow-Institut für Ozeanologie in Moskau, müssen daher andere Turbulenz-Verhältnisse herrschen als in dem homogenen Zweischichtsystem. Unter Turbulenz verstehen Physiker den hochgradig ungeordneten Zustand in strömenden Flüssigkeiten oder Gasen, in dem die Hauptströmung durch Wirbel vielfach überlagert und beeinflusst wird. Und genau dieses Chaos drosselt das Tempo. "Ohne Turbulenz", sagt Chorin, "würde der Mississippi mit Überschall-Geschwindigkeit ins Meer schießen." Denn Turbulenzen bremsen die Strömungsgeschwindigkeit.

Stürme laufen auf der Gischt wie geschmiert

Im Falle eines Wirbelsturms sei das nicht anders, so die Forscher, die seit Jahren Turbulenzen in Flüssigkeiten mathematisch beschreiben. Als sie ihre Algorithmen auf die Sandwich-Situation anwendeten, zeigte sich, dass die feinen Tröpfchen die Turbulenzen der Luft über dem Wasser verringern. Wenn sie runterfallen, sagt Chorin, "glätten sie die Verwirbelungen der Luft wie eine Bürste das zerzauste Haar". Nach den Berechnungen wirkt die Gischt damit ähnlich wie ein Turbolader. Ohne sie würde ein Hurrikan mit gerade einmal 40 km/h über das Wasser wehen. Durch die harmlos wirkende Tropfenwolke erhöht sich die Windgeschwindigkeit indessen bis auf das Achtfache - wobei der die Turbulenz dämpfende Effekt mit der Größe der Tropfen zunimmt.

Theoretisch, so die Forscher, ließen sich Hurrikane abschwächen: Man müsse dazu nur die besonders betroffenen Meeresregionen vom Flugzeug aus mit rasch abbaubaren und unschädlichen öligen Substanzen besprühen, welche die Reibung an der Wasseroberfläche wieder erhöhen und dadurch ein Anwachsen der Gischt verhindern. Von solch einer Sturmbremse halten Klimaforscher wenig. Hurrikane seien viel zu stark und unberechenbar, als dass man sie auf diese Weise stoppen könne. Die drei Mathematiker würden es aber gern auf einen Versuch ankommen lassen - zumal die Methode nicht neu sei: Schon früher hätten findige Kapitäne in Phasen stürmischer See Öl ins Meer gießen lassen, um die Wogen zu glätten.

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