Riesenwellen im Ozean, so genannte “Killerwellen” oder “Freak Waves” , entstehen oft völlig unerwartet in eher ruhigen Gewässern. Sie bestehen nicht lange, bedrohen aber mit ihrer Höhe von bis zu 30 Metern Schiffe, Ölplattformen oder Windparks. Italienischen Physikern gelang es jetzt mit einem Griff in die Quantenphysik, die Entstehung solcher Wellen mit einer Formel zu beschreiben. Damit könnten sich die zerstörerischen Wellen in Zukunft besser vorhersagen lassen.
Das Team um Miguel Onorato von der
Universität Turin wandte auf das Problem im Ozean die Schrödinger-Gleichung an, die eigentlich die Wellen-Eigenschaften von Quantenteilchen beschreibt. Eine “Freak Wave” muss per Definition mindestens 2,2 mal höher sein als der Durchschnitt der ansonsten höchsten Wellen in der Umgebung. Manche der riesigen Wellen entstehen durch starke Strömungen oder Überlagerung zweier großer Wellen, doch neueste Forschungen hatten gezeigt, dass auch eine Art “Aufschaukelungseffekt” sie erzeugen kann.
Onoratos Team wählte als Grundlage die so genannten JONSWAP-Formel, die typische Wellenbedingungen auf dem Meer beschreibt. Daran lässt sich ablesen, welche Wellenhöhen bei welcher Schwingungsfrequenz wie oft vorkommen. Meist ist das Spektrum bei Frequenzen von 0,7 bis 0,2 Hertz recht regelmäßig verteilt. Doch Onorato und Kollegen entdeckten eine Art “Verstärkungsfaktor”, der bei bestimmten Werten Wellen erzeugen kann, die bis zu zehnmal höher werden als ihre Nachbarn.
Das Team transformierte diese JONSWAP-Formal zu einer Schrödinger-Gleichung, die sich statt auf die Frequenz auf die Zeit bezieht. Damit konnten sie die Wellenbewegung über ein vorgegebenes Meeresgebiet beschreiben. Nun wollen sie ihr Ergebnis mit Experimenten im Wassertank untermauern. Außerdem suchen sie nach Gleichungen höherer Ordnung, mit deren Hilfe sie noch genauere Details der Wellenbewegungen in die Rechnung mit einbeziehen können.
Dörte Saße
