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Sturmwinter in der Antarktis: Bochumer Ingenieure berechnen Sicherheit der Forschungsstation Neumayer III

13.07.2009
Der Windgewalt entgegentreten

Mitten im ewigen Eis steht Neumayer III, die erste oberirdische Polarstation der Antarktis. Ihre hydraulischen "Füße" erlauben es ihr, sich immer oben auf die Schneedecke zu stellen, weswegen sie nicht wie ihre im Eis liegenden Vorgänger durch die wachsende Last des drückendenden Eises bedroht ist.

Andere Bedrohungen jedoch sind neu, wie die starken Stürme der Antarktis. Welche Windlasten auf das Bauwerk einwirken werden, haben Bochumer Bauingenieure noch vor dem Bau berechnet. Ihre Ergebnisse führten zu einigen Änderungen an den Bauplänen. Sie berichten in der aktuellen Ausgabe von RUBIN, dem Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität Bochum.

RUBIN mit Bildern im Netz

Zehnmal so viele, zweimal so starke, doppelt so lange Stürme

Die Winter in der Antarktis haben es in sich: Nicht nur Temperaturen bis zu 40 Minusgraden herrschen im ewigen Eis. Auch Stürme toben, wie wir sie aus unseren Breiten nicht kennen. Während in Deutschland durchschnittlich zwei Stürme pro Jahr vorkommen, ist die Anzahl der jährlichen Stürme in der Antarktis mehr als zehnmal so hoch. Dabei gelten deutsche Windverhältnisse als Sturm, wenn die mittlere Windgeschwindigkeit mindestens 14 Meter pro Sekunde beträgt. Zum Vergleich: Der Orkan Kyrill, der im Januar 2007 das öffentliche Leben lahmlegte, hatte in Düsseldorf eine mittlere Windgeschwindigkeit von etwa 19 Metern pro Sekunde. Die Windgeschwindigkeiten der stärksten Stürme in der Antarktis sind etwa doppelt so hoch wie die der deutschen Stürme. Ein Sturm wie Kyrill kommt hierzulande statistisch etwa alle 20 Jahre vor - im antarktischen Winter allerdings etwa 22mal pro Jahr. Und während den Stürmen in Europa nach wenigen Stunden die Puste ausgeht, haben die antarktischen Stürme einen besonders langen Atem. Sie sind nicht nur doppelt so stark, sie dauern auch mehr als doppelt so lange wie unsere Stürme.

Wie reagiert die Station auf einen extremen Sturm?

Die Polarstation muss dem gewachsen sein. Aufgabe der Bochumer Windexperten war es daher, zu testen, wie sie auf einen extrem starken Sturm reagiert. Sie entwarfen also einen Sturm, der mit über 97-prozentiger Wahrscheinlichkeit niemals toben wird. Sie fütterten ihre Simulationsprogramme mit den Wetterdaten der Antarktis - unter anderem eine höhere Luftdichte als bei uns, die die Gewalt einer Windbö vergrößert. Dann ließen sie den angenommenen stärksten Sturm auf die geplante Station los. Dabei wurden auch die zufällig entstehenden Wirbel berücksichtigt, die mit großer Wucht auf das Bauwerk einwirken. Die lange Dauer der durchschnittlichen antarktischen Stürme brachte auch Fragen nach der Ermüdung des Baumaterials auf, die die Ingenieure untersuchten. Schließlich kümmerten sie sich noch um die Schwingungen, in die der starke Wind die Station versetzt. Dieser Aspekt war vom Erbauer der Station, dem Alfred-Wegener-Institut, zuvor noch nicht berücksichtigt worden. Die Ergebnisse machten Änderungen an der Planung erforderlich. Zum Beispiel wurde die Unterkonstruktion verstärkt, damit die Forscher nicht im Winter an vielen Tagen durchgeschüttelt werden.

Themen in RUBIN 1/2009

Den gesamten Beitrag lesen Sie in RUBIN 1/2009, wo Sie folgende Themen finden: Schwerpunkt Astronomie: Tiefer blicken ins Weltall, Sternenromantik via Internet, Die Sonne im Container, Geschützte Welt; Ingenieurwissenschaften: Forschungsstation Neumayer III - Sturmwinter in der Antarktis; Facetten: Transnationale Migrantenorganisationen - Die Stärke schwacher Bindungen, Wasser und Proteine - Wer führt im Terahertz-Tanz, Essstörungen - Der eigene Körper im Zerrspiegel, Lärmmindernder Asphalt - Winzige Schluchten schlucken den Schall, Verständlich schreiben - Keine Ausreden für angestaubtes Amtsdeutsch, Forscher üben den Umgang mit den Medien - Science goes Public. RUBIN ist in der Pressestelle der RUB, UV 3/368, Tel. 0234/32-22830 erhältlich und steht im Internet unter http://www.rub.de/rubin

Weitere Informationen

PD Dr. Michael Kasperski, Forschungsteam EKIB, Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-24148, E-Mail: Michael.Kasperski@rub.de

Redaktion: Meike Drießen

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.rub.de/rubin

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