26.7.2005, 11:08 Uhr
Gischt schmiert Wirbelstürme
Wenn der Wind die Wellen vor sich her peitscht, ist die Luft über dem Meer regelrecht von Schaum und Gischt erfüllt. Ursache und Wirkung lassen sich dabei nicht sauber trennen, glauben drei amerikanische und russische Mathematiker. Ihrem Modell zufolge, verringern die feinen Gischttröpfchen die Reibung zwischen Luft und Meeresoberfläche und erlauben so erst die Entstehung von Wirbelstürmen.
Sollte diese Vermutung zutreffen, würde dies eine nachträgliche Begründung für das wundersam anmutende Verhalten von Seefahrern liefern, die bei Sturm Öl ins Meer schütteten, glauben Alexandre Chorin von der University of California, Berkeley, und seine Kollegen. "Wir glauben, dass die Wirkung des Öls eben die war, die Entstehung von Tröpfchen zu verhindern." Die Forscher präsentieren ihr Modell in den "Proceedings of the National Academy of Sciences".
Chorin und Kollegen behandeln den Raum über der Meeresoberfläche als eine Art Sandwich aus drei Schichten: Die unterste Schicht wird von der Wasseroberfläche gebildet, die oberste von der Luft. Zwischen ihnen bildet sich bei ausreichendem Wellengang eine Schicht aus Gischt - mehr oder wenigen feinen Wassertröpfchen, die beim Brechen der Wellen und beim Zerfallen ihrer Kämme freigesetzt werden.
In der turbulenten Luftströmung wirken diese Tröpfchen aufgrund ihrer hohen Dichte wie Sandsäcke: Zu ihrer Beschleunigung ist derart viel Energie nötig, dass sich die Luftwirbel dabei regelrecht verausgaben. Und indem sich die Luftströmung über der Meeresoberfläche glättet, sinkt wiederum der Reibungswiderstand zwischen Wind und Meeresoberfläche.
"Dies ist kein kleiner Effekt", betont Chorin. Ohne Tröpfchen-Schmierung erreiche der Wind über einer Meeresoberfläche mit zehn Meter hohen Wellen eine Geschwindigkeit von gut 15 Kilometern pro Stunde, schätzen der Mathematiker und seine Kollegen. Seien ausreichend große Gischttröpfchen vorhanden, bringe er es dagegen auf etwa 110 km/h.
Forschung: Grigory I. Barenblatt und Alexandre J. Chorin, Department of Mathematics, University of California at Berkeley und Lawrence Livermore National Laboratory, Berkeley; V.M. Prostokishin, Institute of Oceanology, Russian Academy of Science, Moskau
Online-Veröffentlichung PNAS, DOI 10.1073/pnas.0505209102
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Hurrikane und andere tropische Wirbelstürme
Motion in the Sea - Waves
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