Jawad Safi und Jan Zächerl Monsterwellen Jawad Safi und Jan Zächerl

Gliederung Allgemeines 1.1 Definition/Beschreibung 1.2 Geschichte 1.3 Arten von Monsterwellen 1.4 Gefahren durch Monsterwellen 1.5 Gegenmanöver 2. Stand der Forschung 2.1 Ursachen der Monsterwellen 2.2 Entstehung der Monsterwellen 2.2 Statistische Vorhersagen von Monsterwellen 3. Abgrenzung zu Tsunami 4. Ereignisse in der Vergangenheit

Beschreibung Monsterwellen auch Kaventsmänner, Riesenwellen oder Freakwaves genannt, sind abnormal hohe einzelne marine Wasserwellen. Sie unterscheiden sich von gewöhnlichen Wellen mit einem Vielfachen an Höhe, und einer kennzeichnenden oft sehr steilen Wellenflanke. Die extreme Höhe und die hohe Geschwindigkeit dieser Wellen erzeugen außergewöhnliche Anprallkräfte, welche verheerende Auswirkungen für Schiffe bedeuten können. Während kleine Schiffe von Monsterwellen einfach „verschluckt“ werden können, besteht sogar für Großschiffe von über 200 Meter Länge die Gefahr durch die Einwirkung solcher Wellen manövrierunfähig zu werden oder gar zu zerbrechen.

Geschichte Monsterwellen existieren schon seit Jahrhunderten in Erzählungen und Berichten von Seeleuten. Diese wurden jedoch von Wissenschaftlern als Erfindungen und „ Seemannsgarn“ abgeschrieben. Verluste von Schiffen wurden meist auf unzureichende seemännische Fähigkeiten und schlechte Wartung der Schiffe zurückgeführt. Erst 1995 nachdem Ereignis von zwei eindeutig dokumentierten Monsterwellen, wurde die Existenz solcher Wellen offiziell anerkannt. Die erste eindeutig dokumentierte Monsterwelle wurde in der Neujahrsnacht  1995 von der automatischen Wellenmessanlage der norwegischen Ölbohrplattform Draupner-E während eines Sturms in der Nordsee mit einer Höhe von 26 m aufgezeichnet. Seitdem werden wissenschaftliche Forschungen betrieben. Die bis dahin durch wissenschaftliche Forschungen ermittelte maximale Höhe von natürlichen Ozeanwellen betrug 15 m. Auf Basis dieser Forschungen wurde im Schiffbau der Maßstab für die Belastbarkeit von Schiffen auf eine Wellenhöhe von 16,5 m festgelegt.

Neujahrswelle 1995 Ausschnitt aus der Dokumentation „ Monsterwellen auf dem Meer“

Bekannte Arten von Monsterwellen Der “Kaventsmann“ ist eine riesige, relativ schnelle Welle, welche unterschiedlich geformt sein kann und nicht der Richtung des normalen Seegangs folgt. Die “Drei Schwestern“ sind drei rapide aufeinander folgende gewaltige Wellen, in deren schmalen Tälern Schiffe nicht den nötigen Auftrieb entwickeln können woraufhin sie von der zweiten oder spätestens dritten Woge überrollt werden. Es ist ungeklärt, ob diese Naturerscheinung immer aus exakt drei Wellen besteht, oder ob Varianten mit zwei, vier oder fünf Wellen vorkommen. Die “Weiße Wand“ ist eine sehr steile, fast senkrechte Welle, von deren Kamm die Gischt herabsprüht. Ihr folgt ein tiefes Wellental. Sie kann eine Breite von mehreren Kilometern erreichen.

Gefahren durch Monsterwellen Monsterwellen sind nicht nur wegen ihrer enormen Höhe, sondern auch durch ihre besondere Eigenart eine große Gefahr für die Schifffahrt. Sie haben eine sehr steile Flanke und kommen meist mit hoher Geschwindigkeit. Durch die Eigenträgheit der Schiffe werden diese von den Wellen einfach überrollt. Während die meisten Schiffe für einen Wasserdruck von maximal 150 kN/m² ausgelegt sind, kann durch einen direkten Treffer von einer Monsterwelle ein Druck von bis über 1 MN/m²  entstehen. Eine weitere Gefahr ist die kurze Wellenlänge, welche zu einer Punktbelastung eines Schiffes führen kann, wodurch dieses zerbrechen kann. Bei einem seitlichen Treffer durch eine Monsterwelle ist ein Kentern fast unvermeidlich.

Gegenmanöver Lange Zeit galt es das Beste die Welle frontal mit voller Fahrt anzugehen, um so die Welle zu zerschneiden. Nach neuesten Erkenntnissen ist es jedoch ratsam die Welle, wie bei dem Überfahren einer Düne mit einem Geländewaagen, leicht schräg anzusteuern. Dies verringert die Gefahr des Zerbrechens des Schiffes. Wichtig ist es den Winkel möglichst gering zu halten um die Wahrscheinlichkeit des Kenterns niedrig zu halten.

Stand der Wissenschaft Viele Berichte von Augenzeugen Wissenschaftler lehnten die Existenz von Monsterwellen zunächst ab Annahme: Wellenhöhe ähneln der Gauß-Verteilung (Carl Friedrich Gauß (1777 bis 1855) Wahrscheinlichkeit von einer Welle mit 30 Meter nach der linearen Wellentheorie ist fast Null ( Alle 10.000 Jahre ). Satellitenbilder deuten darauf hin, dass Monsterwellen viel häufiger auftreten, als bisher angenommen 2-3 Monsterwellen pro Woche werden beobachtet Statistiker müssen neu umrechnen

Ursachen von Monsterwellen Al Osborn wendete die Quantenmechanik als Schlüssel zur Erklärung und Beschreibung von Monsterwellen an Anwendung der Schrödinger Gleichungen auf das Verhalten von Wasser Nach Osborn gibt es zwei Arten von Wellen 1. Gewöhnliche, stabile und lineare Wellen 2. Instabile, nicht-lineare Wellen

Ursachen von Monsterwellen Die Ursache von Monsterwellen führt er auf die nicht- linearen Effekte zurück. Zwei nicht-lineare Wellen können sich gegenseitig „aufschaukeln“  Monsterwelle Wellen können sich in nicht-linearer Weise entwickeln. Sie werden dann instabil und „rauben“ dem umgebenden Wellen Energie. Ungünstige Windverhältnisse können diese Effekte verstärken

Entstehung von Monsterwellen Anhand von mathematischen Berechnungen und Computersimulationen konnten Eliasson und Shukla auf Basis des Olsborn Modells zeigen, unter welchen Bedingungen sich so viel Energie konzentriert, dass Riesenwellen entstehen: Zwei Wellen, die im Winkel von 42 Grad aufeinandertreffen, werden am höchsten. Je schneller die Wellen sind, desto mehr Energie transportieren sie - und umso höher schaukeln sie sich auf, wenn sich mehrere Wellen überlagern. Treffen mehrere Wellenfelder aufeinander, werden die sich überlagernden Wellen umso größer, je ähnlicher der Abstand zwischen den Wellenbergen innerhalb der Felder ist. Je größer die Wellenlänge der Ursprungswellen, desto höher die Monsterwelle. Je höher die sich überlagernden Wellen, desto höher türmt sich die Monsterwelle. Noch höher wird sie, wenn die Ursprungswellen ähnlich groß sind.  

Statistische Vorhersagen von Monsterwellen Trotz der neuen Erkenntnisse reichen die Daten nicht aus, um genauere Vorhersagen zu treffen Wissenschaft hat bis jetzt nur die Existenz von Monsterwellen bewiesen Eine genauere Methode zur Vorhersage von Monsterwellen Ereignissen ist noch unbekannt.  

Die Poisson-Verteilung Die Poisson-Verteilung ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung, die bei der Modellierung seltener Ereignisse von Relevanz ist.   Eine Zufallsvariable X folgt einer Poisson-Verteilung mit dem Parameter λ > 0, wenn die Wahrscheinlichkeitsfunktion von X folgendermaßen gegeben ist: 𝑓 𝑥 = 𝜆 𝑥 𝑥! 𝑒 −𝑥 , 𝑥=0,1,2,… 0, 𝑠𝑜𝑛𝑠𝑡 mit E(X) = 𝜆 V(X) = 𝜆

Unterschied zu Tsunamis Monsterwellen unterscheiden sich stark von Tsunamis, da diese durch einen Impuls im Meeresboden ( Seebeben, Vulkanausbruch, Hangrutsch) ausgelöst werden. Auf hoher See können sich Tsunamis nicht aufbauen und werden von Schiffen in der Regel nicht registriert. Tsunamis haben Wellenlängen von mehreren Hundert Kilometern und können sich in Küstenregionen zu Wasserwänden von mehr als 50 m Höhe aufbauen und weit ins Landesinnere wirken, während Monsterwellen zusammenfallen sobald sie auf Land stoßen.

Berichte von Monsterwellen Im Südatlantik vor Argentinien wurden die Kreuzfahrtschiffe Bremen (am 22. Februar 2001) und  Caledonian Star (am 2. März 2001) von 35 m hohen Monsterwellen getroffen und entgingen nur knapp dem Untergang. Durch die Wucht der Wellen wurden die Brücken der beiden Schiffe zerstört. Die MS Bremen trieb danach zwei Stunden manövrierunfähig auf offener See. Der japanische Fischkutter Suwa Maru No. 58 wurde am 23. Juni 2008 östlich von Japan von einer Monsterwelle versenkt. Nur drei Fischer überlebten, deren Aussagen von einer Riesenwelle mit den Analysen von Wissenschaftlern übereinstimmen.

Quellen http://de.wikipedia.org/wiki/Monsterwelle http://www.esys.org/rev_info/monsterwellen.html http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/kaventsmaenner-forscher- erkennen-monsterwellen-wetter-a-701440.html http://www.youtube.com/watch?v=IpXdXpOWMxo