Ozeanografie: Forscher entwickeln Vorhersage-Algorithmus für Monsterwellen
Morten Strauch
· 26.11.2023
Monsterwellen, die aus dem Nichts kommend Schiffe verschlingen oder schwer beschädigen, sind eine Horrorvorstellung für jeden Seefahrer. Jetzt haben Wissenschaftler der Universität Kopenhagen und der Universität Victoria in Kanada mithilfe von Wellendaten aus 700 Jahren und künstlicher Intelligenz eine Formel entwickelt, um diese gefährlichen Wellen vorherzusagen. Der Fokus liegt dabei natürlich in der Absicht, die Schifffahrt sicherer zu machen. Ob das Modell auch “surfbare” Wellen erkennbar macht, muss sich erst noch herausstellen.
Geschichten über Monsterwellen oder Kaventsmänner, wie sie auch genannt werden, galten bis zum Jahr 1995, als eine 26 Meter hohe Welle auf die norwegische Ölplattform “Draupner” traf, als belächelter Seemannsgarn. Damals wurde zum ersten Mal eine Monsterwelle mit digitalen Instrumenten gemessen und bewiesen, dass anormale Meereswellen tatsächlich existieren.
Große Wellen entstehen durch eine Kombination von vielen Faktoren
Seitdem waren die Wellen Gegenstand zahlreicher Studien. Aber erst jetzt ist es Forschern des Niels-Bohr-Instituts an der Universität Kopenhagen gelungen, ein mathematisches Modell zu entwickeln, das das Rezept dafür liefert, wie - und vor allem wann - extreme Meereswellen auftreten können.
„Im Grunde ist es Pech, wenn eine dieser sehr großen Wellen auftritt. Es ist eine Kombination aus vielen Faktoren, die man bisher nicht in einer einzigen Risikoabschätzung zusammenfassen konnte. In der Studie haben wir die Ursachen für die Entstehung einer Monsterwelle kartiert und in einem Modell kombiniert, das mit Hilfe künstlicher Intelligenz die Wahrscheinlichkeit berechnet, dass sie tatsächlich eintritt", sagt Dion Häfner, ehemaliger Doktorand am Niels-Bohr-Institut und Erstautor der wissenschaftlichen Studie.
Anormale Wellen treten täglich auf
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass Monsterwellen regelmäßig auftreten. In den Berechnungen haben die Forscher verfügbare Daten über Meeresbewegungen und die Form des Meeresbodens kombiniert. Am wichtigsten sind jedoch die Wellendaten von insgesamt 150 Bojen, die pausenlos vor der US-Küste Wellendaten sammeln. In dem riesigen Datensatz konnten 100.000 Wellen registriert werden, die als Monsterwellen definiert werden können, was bedeutet, dass täglich zwischen 0,1 und 1 anormale Wellen an einem beliebigen Ort im Ozean auftreten. „Allerdings sind nicht alle diese Wellen Monsterwellen von extremer Stärke", erklärt Johannes Gemmrich von der University of Victoria und Zweitautor der Studie.
Wenn sich zwei Wellensysteme überkreuzen, können Monsterwellen entstehen
Des Weiteren kommen die Forscher zu dem Schluss, dass der vorherrschende Faktor bei der Entstehung von Riesenwellen die so genannte “lineare Überlagerung” ist. Dieses Phänomen ist seit 400 Jahren bekannt und tritt auf, wenn sich zwei Wellensysteme überkreuzen und sich anschließend für kurze Zeit gegenseitig verstärken.
Sicherer Schiffsverkehr
Mit Hilfe der Formel wird es möglich sein, vorherzusagen, wann die “perfekte” Kombination von Faktoren vorliegt, um eine Monsterwelle zu erzeugen. Sicherlich werden auch Wellenjäger wie Jason Polakow, die weltweit auf der Suche nach Big Waves sind, einen Blick auf die Vorhersagen werfen - ob dabei dann auch surfbare Wellen an den Big Wave Spots dieser Welt erkennbar sind, muss sich zeigen. Der Algorithmus der Forscher ist jedoch in erster Linie eine gute Nachricht für die Schifffahrtsbranche, in der rund 50 000 Frachtschiffe zu jeder Tages- und Nachtzeit auf den Meeren unterwegs sind. Monsterwellen stellen dabei eine ernst zu nehmende Gefahr für die Menschen auf See dar.
„Wenn Reedereien ihre Schifffahrtsrouten Tage im Voraus planen, gibt ihnen unser Algorithmus eine Risikoeinschätzung, ob die von ihnen geplante Route Gefahr läuft, auf Monsterwellen zu stoßen. Auf dieser Grundlage können sie dann alternative Routen wählen”, sagt Dion Häfner.
Der Algorithmus und die Forschungsergebnisse sind öffentlich zugänglich, ebenso wie die von den Forschern verwendeten Wetter- und Wellendaten. Daher, so Dion Häfner, können interessierte Behörden und Wetterdienste einfach damit beginnen, die Wahrscheinlichkeit von Monsterwellen zu berechnen.
