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Neue Erkenntnisse zum Energieverlust beim Brechen von Wellen

19.09.2007
Durch Wind erzeugte Meereswellen gehören zu den komplexesten Studienthemen in der Physik. Australische Wissenschaftler haben nun erstmalig den beim Brechen von Wellen auftretenden Energieverlust untersucht.

Für Dr. Alexander Babanin vom Centre for Sustainable Infrastructure der Swinburne University in Australien und Professor Ian Young ist die aktuelle Untersuchung Bestandteil ihrer umfangreichen Studien zu den drei Hauptprozessen in der Evolution einer Welle - der eigentlichen Wellengenerierung durch den Wind, der Interaktion der Wellen untereinander sowie der Energiedissipation, die durch das Brechen der Welle sichtbar wird. Die Dissipation verhindert, dass Wellen ins Unendliche wachsen.

Aufgrund der mangelnden physikalischen Erkenntnisse konnten Zusammenhänge zwischen Dissipation und Wellenbrechen bisher nur in spekulativer Form in Vorhersagemodelle für Wellen eingearbeitet werden. "Für uns war es wichtig, herauszufinden, warum Wellen brechen", so Dr. Babanin. Auch wenn Wind größeren Wellen kaum Impulse gibt, so baut er doch kleinere Wellen auf, die ihre Energie dann bei Überlagerung mit größeren Wellen an diese weitergeben. Diese Energie geht verloren, wenn die Welle bricht. "Es sind tausende und abermals tausende Perioden bzw. Zyklen erforderlich, um die Energie aufzubauen, aber es verschwindet alles im Bruchteil einer Periode. Dies ist ein Phänomen", erläutert Babanin die Faszination von Wellen.

Die Wissenschaftler der Swinburne University führten nun erstmalig direkte Messungen der spektralen Distribution der Wellendissipation durch. Im Ergebnis wurde eine Reihe von Kenndaten aufgedeckt, die bisher keine Berücksichtigung fanden. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird ein Dissipations-Term erarbeitet und in Wellenmodelle implementiert.

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