Das östliche Mittelmeer, ein großes Becken, das von antiken Kulturstätten umgeben ist, ist auch ein klimatologischer Hotspot. Die Region hat jedoch vergleichsweise wenig Aufmerksamkeit erhalten, wenn es darum geht, die extremen Meereszustände zu verstehen, die massive und potenziell katastrophale Wellen erzeugen.
Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Francesco Fedele, außerordentlicher Professor an der School of Civil and Environmental Engineering der Georgia Tech, erkannte eine Lücke in den wissenschaftlichen Erkenntnissen und untersuchte potenzielle Gefahren für die Schifffahrt im östlichen Mittelmeer.
Sie betrachteten Schurkenwellen, untersuchten, wie sie sich bilden, und analysierten die Wahrscheinlichkeit, dass ein Schiff ihnen begegnen würde, während es durch die rauen Gewässer heftiger Stürme navigiert. Ihre Ergebnisse beleuchten die Natur extremer Wellen im Mittelmeer und könnten die Technologie für die Vorhersage von Störwellen und die maritime Navigation bei extremen Wetterbedingungen voranbringen.
„Stellen Sie sich vor, dass an einem einzigen Punkt im Ozean Wellen aus vielen Richtungen kommen“, sagte Fedele. „Es besteht immer die Möglichkeit, dass sie sich treffen, sich in der Amplitude auftürmen und eine enorme Welle erzeugen. Das nennen wir ein Schurkenereignis.“
Seit langem werden im westlichen Mittelmeer von Augenzeugen – manchmal Reisenden auf Kreuzfahrtschiffen – Schurkenwellen beobachtet, die bekanntermaßen strukturelle Schäden und den Verlust von Menschenleben verursachen.
Um den Fall des östlichen Mittelmeers zu untersuchen, tat sich Fedele mit Mitarbeitern des Technion-Israel Institute of Technology und des CAMERI Coastal and Marine Engineering Research Institute in Haifa, Israel, zusammen. Das Team wandte eine neuartige Theorie der Raum-Zeit-Wellenextreme an und betrachtete die hypothetischen Szenarien von Schiffen der israelischen Marineflotte, die in den Gewässern zweier großer Stürme navigierten, die 2017 und 2018 im Mittelmeer auftraten.
Die Forscher untersuchten die Häufigkeit des Auftretens von Schurkenwellen, wie sie von einem Beobachter an einem bestimmten Punkt auf der Meeresoberfläche, beispielsweise einer Bohrinsel, angetroffen werden. Die statistische Analyse des Teams zeigte, dass die größten beobachteten Wellen während der beiden großen Stürme ähnliche Eigenschaften wie die katastrophalen Schurkenwellen von El Faro, Andrea und Draupner aufweisen, bei denen die Asymmetrie der Wellenkämme und -täler der dominierende Faktor bei der Entstehung von Schurkenwellen war .
Sie entdeckten, dass, weil das östliche Mittelmeerbecken durch Wellen aus allen Richtungen gekennzeichnet ist, Schurkenwellen keine Energie von benachbarten Wellen „stehlen“ oder auf ihre Kosten wachsen. Dieser als Modulationsinstabilität bekannte Effekt wurde in der Vergangenheit genutzt, um Rogue Waves zu verstehen. Aber laut Fedele ist es nur relevant, wenn sich Wellen in die gleiche Richtung bewegen, wie durch einen langen Kanal, und gilt daher nicht für realistische Meere.
Die neuartige Raum-Zeit-Analyse des Teams der intensivsten Seezustände demonstrierte auch die Fähigkeit, potenzielle Gefahren für Schiffe unterschiedlicher Größe und Reisegeschwindigkeit vorherzusagen, die in den rauen Gewässern der analysierten Stürme navigieren.
Laut Fedele kann ein Surfer eine nützliche Analogie für den Raum-Zeit-Effekt von Wellen bieten.
„Wie wir wissen, warten Surfer nicht den ganzen Tag an der gleichen Stelle und hoffen, dass eine große Welle ankommt“, sagte er. „Sie schwimmen um ein Gebiet herum, um ihre Chancen zu erhöhen, auf große Wellen zu stoßen, und sie finden immer eine. In ähnlicher Weise trifft ein Schiff, das durch Wellen navigiert, auf seinem Weg auf mehr Wellen, und die Wahrscheinlichkeit, auf eine Schurkenwelle zu stoßen, ist höher als es wäre für eine Bohrinsel.“
Die neuartige Analyse des Teams von Wellen in der Raumzeit kann auch das Potenzial von Schurkengefahren für die Schiffsnavigation vorhersagen. Eine Version des Fedele-Modells wurde bereits von der National Oceanic and Atmospheric Administration für WAVEWATCH III, das nationale operationelle Wellenvorhersagemodell, übernommen. Laut Fedele kann ein solches Modell erweitert werden, um Schiffsbewegungen und Gefahren durch Schurken zu berücksichtigen, und hat das Potenzial, Reedereien, maritime Industrien und Küstengemeinden zu nutzen.
Die Studie wurde veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte.
Mehr Informationen:
Sagi Knobler et al, Große Wellen und Navigationsgefahren des östlichen Mittelmeers, Wissenschaftliche Berichte (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-20355-9