Am 16. Januar 2016 wurden Strandbesucher an den Küsten von Washington, Oregon und Nordkalifornien von mehreren „Sneaker“-Wellen überrascht, die Strände überschwemmten, Verletzungen verursachten und ein Fahrzeug überschwemmten.
Sneaker-Wellen, auch als Wave-Runup-Events bekannt, können als Mini-Tsunami wahrgenommen werden, da die Wellen viel weiter den Strand hinauf strömen als erwartet und Strandbesucher oft unvorbereitet treffen. Der schnelle und kraftvolle Brand einer Turnschuhwelle kann Strandbesucher von den Füßen reißen, sie an Stegen oder felsigen Küsten festhalten, Baumstämme und andere schwere Trümmer hineinschieben und sie ins Meer ziehen, wenn die Welle den Strand hinunterstürzt, und das alles, während sie freigelegt werden sie in gefährlich kaltes Wasser.
Die Ereignisse vom 16. Januar 2016 ereigneten sich über einen Zeitraum von fünf Stunden an Stränden von Humboldt Bay, Kalifornien, bis Pacific Beach, Washington. Sie wurden wahrscheinlich durch eine bestimmte Art von Wellenzustand angeheizt, der von weit entfernten Stürmen erzeugt wurde, und gepaart mit genau den richtigen Bedingungen näher an der Küste, wie eine neue Studie von Forschern der Oregon State University herausgefunden hat.
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Naturgefahren und Erdsystemwissenschaften.
Der Befund ist ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Ursachen von Sneaker-Wellen und zur Entwicklung eines Systems zur Vorhersage solcher Wellen, das Warnsysteme verbessern und dazu beitragen könnte, Todesfälle und Verletzungen zu reduzieren, sagte Tuba Özkan-Haller, Interimsdekan des College of Earth, Ocean der OSU. und Atmospheric Sciences und Co-Autor der Studie.
In Oregon, Washington und Nordkalifornien tragen extreme Hochwasserereignisse jedes Jahr zu etwa zwei Todesfällen durch Ertrinken bei.
„Es gibt einige Dinge, die bei Sneaker-Wellen vorhersehbar sind – wir wissen, dass sie eher in den Wintermonaten auftreten und dass sie wahrscheinlich in Teilen der Welt auftreten, in denen der Festlandsockel schmal ist, wie im pazifischen Nordwesten.“ sagte Özkan-Haller, ein Professor für Ozeanographie, der die Physik von Meereswellen studiert.
Der National Weather Service gibt Warnungen vor Sneaker-Wellen heraus, die auf diesen Elementen der Vorhersagbarkeit basieren, aber solche Warnungen könnten verbessert werden, wenn die Forscher mehr darüber erfahren, wie die Wellen entstehen, sagte sie.
„Je mehr wir lernen, desto näher kommen wir unserem Endziel, nämlich der Entwicklung eines spezifischen, genauen und lokalisierten Warnsystems“, sagte Özkan-Haller.
Der Hauptautor der Studie ist Chuan Li, der die Forschung als Doktorand an der Oregon State durchgeführt hat. Li absolvierte seinen Ph.D. im Jahr 2021 und führte als Postdoktorand an der UCLA weiter Studien im Zusammenhang mit dem Lauflauf durch. Er arbeitet jetzt in Hongkong als leitender Ingenieur bei Arup.
Weitere Autoren sind Robert Holman und Peter Ruggiero vom College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences der OSU; Gabriel Garcia-Medina vom Pacific Northwest National Laboratory, der ebenfalls an der OSU promoviert hat; und Treena Jensen, David Elson und William R. Schneider vom Nationalen Wetterdienst in Portland.
„Die enge Zusammenarbeit mit den Wissenschaftlern und Prognostikern des Nationalen Wetterdienstes war eine Schlüsselkomponente, um uns dabei zu helfen, die Beziehung zwischen dem Offshore-Wellenklima und dem Potenzial für Sneaker-Wellen besser zu verstehen“, sagte Özkan-Haller.
Die Sneaker-Wellen, die am 16. Januar 2016 auftraten, erregten teilweise die Aufmerksamkeit der Forscher, weil es in kurzer Zeit mehrere Ereignisse entlang der Küste gab und weil mehrere Videos der Ereignisse auf YouTube gepostet wurden.
Özkan-Haller, Li und ihre Kollegen nutzten die Videos und andere verfügbare wissenschaftliche Daten wie Wellenhöhenwerte und Windgeschwindigkeiten, um mehrere Theorien darüber zu testen, was die Serie von Sneaker-Wellen an diesem Tag verursacht haben könnte.
„Die Videos zeigten wichtige allgemeine Merkmale der extremen Hochlaufereignisse an diesem Tag – insbesondere, dass sie von Anfang bis Ende ungefähr 5 Minuten dauerten“, sagte Li. „Diese Informationen halfen uns, ihre Signale von den Gezeitenpegeln zu identifizieren und halfen auch, mögliche Ursachen einzugrenzen.“
Die Forscher fanden eine Beziehung zwischen zwei Arten von Wellen: Oberflächengravitationswellen, die Surfer beobachten und surfen und die in Sätzen ankommen und am Strand brechen; und darunter liegende längere „Infragravitations“-Wellen, bei denen es sich um längere Wellen handelt, die von der Energie gespeist werden, die von Gravitationswellen erzeugt wird. Eine Infragravitationswelle wird unter einer Reihe von Gravitationswellen verlaufen.
Wenn sich große Stürme in der Nähe von Alaska oder im Südpazifik zusammenbrauen, können sie Bedingungen schaffen, bei denen zwischen den einzelnen Wellen in einer Reihe von Schwerewellen mehr Zeit vergeht – die Wellen sind über einen längeren Zeitraum verteilt und das Wellenfeld sieht gut aus. organisiert. Diese Bedingungen machen auch die zugrunde liegenden Infragravitationswellen länger und stärker.
„Je länger die Welle ist, desto weniger bricht sie“, sagte Özkan-Haller. „Stattdessen schwappt es hoch, wie das Wasser es tun würde, wenn man in eine Badewanne steigt.“
Diese längeren Wellen transportieren auch mehr Energie, sodass sie viel weiter den Strand hinauf laufen können. Aber nicht alle dieser langen Wellen verwandeln sich in Sneaker-Wellen; andere Bedingungen, einschließlich des Wetters in Küstennähe, spielen ebenfalls eine Rolle.
„Wenn sich diese langen Wellen im Ozean bilden, aber es gibt auch einen lokalen Sturm, wird das Wellenfeld durcheinander gebracht und Turnschuhwellen werden nicht auftreten“, sagte Özkan-Haller. „Wenn der Wind ruhig ist, das lokale Wetter mild ist – ein schöner Tag am Strand – sind Sneaker-Wellen wahrscheinlicher.“
Nicht alle Küsten sind anfällig für Sneaker-Wellen; Der schmale Festlandsockel und das Potenzial für weit entfernte Winterstürme tragen zu ihrem Auftreten im pazifischen Nordwesten bei. Laut Özkan-Haller sind weitere Untersuchungen erforderlich, um zu verstehen, warum bestimmte Orte in der Region anfälliger für Sneaker-Wellen sind als andere.
Bis Forscher in der Lage sind, genaue und lokalisierte Vorhersagen zu erstellen, schlägt Özkan-Haller ein paar Sicherheitstipps für Strandbesucher vor:
„Die schlimmste Position, in die man sich bringen kann, ist, gefangen zu werden – gegen eine Düne oder Felsen gedrückt zu werden oder auf einem Steg zu sitzen, der Gnade des Abwärtsrauschens ausgeliefert oder Wellen ohne einen Ausweg zu überwinden“, sagte Özkan-Haller. „Es schadet nie, besonders wachsam zu sein, den Ozean zu beobachten und sicherzustellen, dass man einen Ausstiegsplan hat. Eine Sneaker-Welle kann den Lauf des Lebens verändern.“
Mehr Informationen:
Chuan Li et al, Observations of extreme wave runup events on the US Pacific Northwest coast, Naturgefahren und Erdsystemwissenschaften (2023). DOI: 10.5194/nhess-23-107-2023