Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Riesenwellen berechenbar machen - Forschungsprojekt zu Wellenform und Strömungen für Tsunami-Frühwarnsysteme

19.08.2010
Seeleute schließen anhand der Form einer Welle auf die Stärke der Strömung unterhalb der Wasseroberfläche.

Was unter erfahrenen Schiffskapitänen als gesichert gilt, will Adrian Constantin, Professor für Mathematik an der Universität Wien, nun mit Hilfe der Wissenschaft beweisen: Im Rahmen des vom Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds (WWTF) geförderten Projekts "Der Fluss unter einer Wasserwelle" untersucht er den Einfluss von Strömungen auf den Wellengang sowie die mathematische Berechenbarkeit von Wasserwellen. Die Forschungsergebnisse könnten in Tsunami-Frühwarnsysteme einfließen.

Was unterscheidet die Mathematik von der Physik? Während die Mathematik selbst geschaffene Strukturen auf ihre Eigenschaften erforscht, sucht die Physik mit Hilfe der Mathematik nach allgemeinen Naturgesetzen. Adrian Constantin, der sich selbst als "reinen Mathematiker" bezeichnet, begibt sich auf fremdes Terrain: Der Professor am Institut für Mathematik der Universität Wien untersucht mathematische Modelle für Wasserwellen und Strömungen. In dem vierjährigen WWTF-Projekt "Der Fluss unter einer Wasserwelle" erforscht er den Einfluss von Strömungen auf die Wasseroberfläche. "Fischersleute behaupten, dass Strömungen die Größe der Wellen verdoppeln können. Die größte Herausforderung wird es sein, diese Aussage zu beweisen."

Wenn das Wasser zurückgeht

Anlass für das kürzlich gestartete Forschungsprojekt war der verheerende Tsunami 2004 mit über 230.000 Toten. Vieles in Zusammenhang mit den Riesenwellen ist bis heute unklar. So auch, warum in Thailand das Wasser zurückgegangen war bevor die Welle kam, während in Indien die Welle ohne Vorwarnung die Küste überrollte. "Auf Satellitenbildern sehen wir die Welle kurz nach ihrer Entstehung durch das Erdbeben: Der Welle Richtung Thailand ging ein langes Wassertal voraus, während sich die Welle Richtung Indien umgekehrt verhielt", schildert Constantin.

Gefahr an flachen Stränden

Demnach bestimmt die Form der Welle bereits zu Beginn deren Verhalten beim Auftreffen auf die Küste. Damit verbunden ist die Frage, wie viele Tsunamiwellen die Küste erreichen. Die Mathematik zeigt, dass dies mit dem Profil der Welle kurz nach deren Entstehung zusammenhängt: "Die Anzahl der Wellen an der Küste ist kleiner gleich der Wellenanzahl zu Beginn – das heißt kurz nach der Entstehung der Welle durch das Erdbeben." Die Höhe der Wellen kann hingegen nur geschätzt werden, da sie mit dem – meist sehr komplexen – Profil des Meeresbodens zusammenhängt.

Ist die Beschaffenheit der Wasseroberfläche kurz nach dem Entstehen der Tsunamiwelle bekannt, kann somit eine Aussage über die Welle an der Küste getroffen werden. "An flachen Küsten sind Tsunamiwellen besonders gefährlich, während an Steilküsten nichts passiert, da hier die Welle einfach reflektiert wird. Die Geschwindigkeit der Welle ist proportional zur Quadratwurzel der Tiefe", erklärt Constantin.

Druck am Meeresboden

Für den Hobbytaucher Constantin ist vor allem der Druck in der Tiefe des Ozeans von Interesse. "Der Druck am Meeresboden sagt etwas über die Wasseroberfläche aus: Wenn der höchste Punkt der Welle über der Stelle liegt, an der der Druck gemessen wird, wächst der Druck. Wenn der tiefste Punkt der Welle darüber liegt, fällt er", beschreibt der Mathematiker.

Daten aus dem Wellenkanal

Ob die mathematischen Modelle des Forschungsteams in der Natur zutreffen, erfährt Constantin über Rücksprache mit WissenschafterInnen am Franzius-Institut für Wasserbau und Küsteningenieurwesen der Universität Hannover: "Wir arbeiten mit KüsteningenieurInnen zusammen, die an der Städteplanung für tsunamigefährdete Gebiete in Südostasien beteiligt sind und somit über sehr viel Datenmaterial im Bereich von Tsunamis verfügen." Außerdem befindet sich in Hannover der längste Wellenkanal der Welt, den Constantin und sein Team für Experimente nutzen.

Kontakt
Univ.-Prof. Adrian Constantin, PhD
Institut für Mathematik
Universität Wien
1090 Wien, Nordbergstraße 15
T +43-1-4277-506 35
adrian.constantin@univie.ac.at
Rückfragehinweis
Mag. Alexander Dworzak
Öffentlichkeitsarbeit
Universität Wien
1010 Wien, Dr.-Karl-Lueger-Ring 1
T +43-1-4277-175 31
alexander.dworzak@univie.ac.at

Alexander Dworzak | idw
Weitere Informationen:
http://public.univie.ac.at
http://plone.mat.univie.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Freie Elektronen in Sonnen-Protuberanzen untersucht
25.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Magnetische Quantenobjekte im "Nano-Eierkarton": PhysikerInnen bauen künstliche Fallen für Fluxonen
25.07.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie