Meereswellen

Tony Butt surft eine riesige Welle auf einem roten Surfbrett

Meer

Meereswellen

Auf der Suche nach der perfekten Welle zählt für Wellenreiter vor allem eines: Zur richtige Zeit am richtigen Ort sein. Doch die Meereswellen und deren Vorhersage sind eine Wissenschaft für sich. Forscher auf der ganzen Welt beißen sich die Zähne daran aus.

Die Suche nach der perfekten Welle

Wird es an der Nordküste Spaniens Winter, spielt sich ein seltsames Spektakel ab: Statt Strandurlaubern tummeln sich die Surfer im Meer. Mit starrem Blick auf den Horizont gerichtet sitzen sie auf ihren Surfbrettern und warten auf die nächste große Welle.

Tony Butt ist einer von ihnen. Die Kälte macht ihm nichts aus, solange er große Wellen Surfen kann. Sehr große Wellen – Tony Butt ist ein Big-Wave-Surfer. Wenn die Wellen für die meisten Surfer bereits zu groß sind, geht er ins Wasser.

"Vier Meter hoch sollten sie schon sein", sagt Butt. Die Wellen sind zwei- bis dreimal so groß wie er selbst. Aber auch vor einer zehn Meter Welle schreckt der bereits 54-Jährige nicht zurück – auch wenn er sich damit in Lebensgefahr begibt.

Wellen sind sein Leben. Kein Wunder, dass es den gebürtigen Engländer ins nordspanische Asturien verschlagen hat. Vor allem im Winter treffen hier Riesenwellen auf die Küste. "Der Wind macht die Wellen", sagt Tony Butt.

Die Stürme seien in unseren Breitengraden im Winter häufiger als im Sommer. Dass die Vorhersage von Wellen komplex ist, weiß Tony Butt. Neben dem Surfen hat sich der Ozeanograf der Wellenvorhersage verschrieben und ein ganzes Buch für Surfer darüber geschrieben.

Von der Sonnenenergie zu den Wellen

"Meereswellen stehen am Ende einer Kette von Wetterereignissen", sagt Tony Butt. Alles beginnt mit der Sonnenenergie, die in die Atmosphäre eintritt. Sie heizt den Äquator stärker auf als die Pole. Die Luft am Äquator dehnt sich aus, während sie sich an den Polen abkühlt und zusammenzieht.

Um diesen Druckunterschied auszugleichen, beginnen sich die Luftmassen in der Atmosphäre zu bewegen. Beeinflusst durch die Landmassen und das Klima bilden sich in der unteren Atmosphäre Tiefdruckgebiete aus. Auf dem Satellitenbild sind diese durch typische Verwirbelungen der Wolken zu erkennen. Denn durch die Erdrotation wird die bewegte Luft in Wirbeln abgelenkt.

Satellitenbild von Tiefdruckgebieten mit zirkulierenden Wolken

Tiefdruckgebieten mit zirkulierenden Wolken: Vorboten für Wellen auf dem Meer

Auf genau dieses Wolkenbild wartet Tony Butt. Denn in den Tiefdruckgebieten wehen starke Winde nahe der Erdoberfläche – und damit über dem Meer. Die Winde übertragen ihre Energie auf das Wasser und bringen es in Wallung. "Je weiter der Weg ist, den die Winde über der Wasseroberfläche zurücklegen, desto größer sind auch die Wellen", sagt der Surfer.

Daher gebe es im relativ kleinen Mittelmeer auch kaum Wellen. "Wer in Europa surfen will, sollte an die Atlantikküste fahren", sagt Tony Butt. Doch eine hundertprozentige Sicherheit gebe es nie. Mehr als drei Tage im Voraus gleiche die Wellenvorhersage einem Glückspiel. Zu viele Faktoren beeinflussen den Seegang.

Tsunamis, die etwas anderen Wellen

"Hebt sich der Meeresboden durch der Verschiebung der Kontinentalplatten um nur zehn Zentimeter an, werden dadurch riesige Wassermengen verdrängt", sagt der Wellenforscher Norbert Hoffmann von der Universität Hamburg-Harburg.

Die sich ausbreitende Flachwasserwelle hat eine Wellenlänge von mehreren hundert Kilometern. Sie ist damit zunächst viel länger als hoch. Erst wenn sich der Tsunami dem Festland nähert, türmt sich die Welle auf.

Trifft die Welle auf die Küste, verwüstet sie ganze Küstenstreifen. Daher der Name: Tsunami steht im Japanischen für Hafenwelle. Fischer in Japan sollen den Begriff geprägt haben. Als sie vom Fischfang heimkehrten, fanden sie den Hafen verwüstet vor – obwohl auf offener See keine Welle zu sehen gewesen ist.

"Tsunamis sind mit heutigen Wellenmodellen sehr gut vorhersagbar", sagt Hoffmann. Allerdings müsse man dazu genau wissen, wie ein Erdbeben abläuft. "Häufig gibt es falschen Alarm, weil unklar ist, ob sich durch das Beben tatsächlich die tektonischen Platten in der Höhe verschoben haben", erklärt der Forscher.

Monsterwellen auf hoher See

Viel schwieriger ist die Vorhersage einer anderen Art von Riesenwelle, der sogenannten Monsterwelle. Im Englischen sind diese auch als Rogue Waves oder Freak Waves bekannt. "Bis Mitte der 1990er Jahre wurden Monsterwellen als Seefahrermythos abgehandelt", sagt Norbert Hoffmann. Doch es gibt sie wirklich.

Sie tauchen aus dem Nichts auf und sind doppelt bis dreimal so groß als die Wellen, die sie umgeben. "Sind die Wellen während eines Sturms auf hoher See bereits bis zu 20 Meter hoch, kann jederzeit eine 20 bis 30 Meter hohe Monsterwelle heranrollen", sagt Hoffmann.

Bis zu zehn Schiffunglücke pro Jahr gehen auf das Konto dieser Kaventsmänner, schätzt der Forscher. Ein bekanntes Beispiel: 1978 sank das Containerschiff München nördlich der Azoren mit 28 Mann Besatzung. Eine Freak Wave hatte den Frachter getroffen.

"Satellitenaufnahmen haben Monsterwellen auf hoher See mittlerweile eindeutig dokumentiert", sagt Hoffmann. Wie sich Monsterwellen bilden und ob sich diese überhaupt vorhersagen lassen, hat er in dem internationalen Forschungsprojekt Extreme Ocean Gravity Waves untersucht.

Was die Wellenforscher bereits wissen: Die herkömmliche, lineare Mathematik taugt nicht, um die Monsterwellen zu berechnen. Mit ihr lässt sich gewöhnlicher Seegang zwar gut beschreiben, aber nicht plötzlich auftretende Kaventsmänner.

"Normalerweise werden Wellen höher, indem sie sich übereinander lagern", erklärt Hoffmann. Bei den Monsterwellen sei dies jedoch nicht der Fall: Stattdessen schließen sich drei hintereinander kommende Wellen zu zwei Wellen zusammen.

Im Wellenkanal der Universität Hamburg konnte Norbert Hoffmann gemeinsam mit seinen Kollegen eine Monsterwelle bereits unter Laborbedingungen nachahmen. "Wir verstehen mittlerweile die mathematischen Grundlagen", sagt er.

Dass eine Vorhersage für Monsterwellen auf offener See jemals möglich sein wird, bezweifelt der Forscher aber. Dafür sei das System zu chaotisch. Er rät stattdessen Wellen gegenüber immer vorsichtig zu sein: "Bei Sturm sollte niemand im Meer schwimmen gehen oder sich auf dem Schiffdeck aufhalten." Vor allem bei starkem Seegang könne das Auftreten einer Monsterwelle nicht ausgeschlossen werden.

Surfer schützen ihre Wellen

Eingriffe in die Küstenlandschaft wie Hafenkonstruktionen oder Strandbegradigungen zerstören die Wellen und damit die Surfspots, kritisieren die Surfer. Wer die Küste verändere, beeinflusse damit auch, wie Wellen auf die Küste treffen. Die Wellen brechen an einer anderen Stelle und verändern ihre Form. "Das sind alles Faktoren, die darüber entscheiden, ob eine Welle überhaupt zum Surfen geeignet ist", sagt Tony Butt.

Seepocken auf einem Felsen, der aus dem Wasser ragt

Wenn die Wellen die Seepocken überspülen, filtern diese Nährstoffe aus dem Meerwasser

Um auf die Bedrohung von Surfparadiesen weltweit aufmerksam zu machen, gründete der US-amerikanische Surfer Will Henry im Jahr 2001 die gemeinnützige Organisation Save the Waves. Ein Hauptargument der Initiative: Wellen haben einen hohen ökonomischen Wert.

Der Surftourismus bringe weltweit Milliarden ein, heißt es seitens der Vereinigung. Schon ein einzelner Surfstrand könne die für wirtschaftliche Stabilität in einer Region sorgen. Ein Beispiel dafür sind die weltberühmten Wellen am Strand von Mundaka im Norden Spaniens.

Blieben hier die Wellen aus – und damit der Surftourismus –, würden der Region Einnahmen von 1,0 bis 4,5 Millionen Dollar fehlen. Das ist das Ergebnis einer Studie des Oregon State University's College of Oceanic and Atmospheric Sciences und der Autonomen Universität Madrid.

2003 wurden an der am Strand angrenzenden Flussmündung fast 250.000 Kubikmeter Sand ausgebaggert, damit Frachtschiffe besser passieren können. Die Folge: Damit verschwand auch die Sandbank, die in Mundaka die Surfwelle formt.

Es dauerte zwei Jahre bis die natürliche Strömung wieder genug Sand angehäuft hatte. Dass die Bagger die Bucht erneut ausheben, konnte die Surfer-Organisation verhindern.

"Die Wellen nutzen der Tourismusbranche – damit wird gegenüber Wirtschaft und Politik argumentiert", sagt Tony Butt. Es ginge aber vor allem darum, die Ökosysteme an der Küste zu schützen.

Dies betont auch die Organisation Save The Waves auf ihrer Website. Die Wellen spielen für viele Meeresorganismen und Küstenbewohner eine wichtige Rolle. Seepocken, die in festgewachsenen Gehäusen auf Felsen leben, können nur überleben, wenn die Brandung sie regelmäßig überspült.

Das sei nur ein Beispiel, sagt Tony Butt. Auch wenn es wissenschaftlich noch nicht dokumentiert ist: Er glaubt, dass die Wellen so wichtig sind wie der Wald. Fehlen sie, verändere sich der gesamte Lebensraum.

Autorin: Inka Reichert

Stand: 13.10.2017, 10:00

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