Schurkenwelle - Rogue wave

Ein Handelsschiff , das in schwerer See arbeitet, als eine große Welle vor sich auftaucht, Golf von Biskaya , Ca. 1940

Schurkenwellen (auch als Freakwellen , Monsterwellen , episodische Wellen , Killerwellen , extreme Wellen und abnormale Wellen bekannt ) sind ungewöhnlich große, unvorhersehbare und plötzlich auftretende Oberflächenwellen , die für Schiffe extrem gefährlich sein können , sogar für große. Sie unterscheiden sich von Tsunamis , die durch die Verdrängung von Wasser aufgrund anderer Phänomene (wie Erdbeben ) verursacht werden und in tiefen Gewässern oft kaum wahrnehmbar sind. Eine am Ufer auftretende Schurkenwelle wird manchmal als Sneaker-Welle bezeichnet .

In der Ozeanographie werden Rogue-Wellen genauer definiert als Wellen, deren Höhe mehr als das Doppelte der signifikanten Wellenhöhe ( H s oder SWH) beträgt, die selbst als der Mittelwert des größten Drittels der Wellen in einer Wellenaufzeichnung definiert ist. Daher sind Schurkenwellen nicht unbedingt die größten Wellen auf dem Wasser; es sind eher ungewöhnlich große Wellen für einen bestimmten Seegang . Schurkenwellen scheinen keine eindeutige Ursache zu haben, sondern treten dort auf, wo physikalische Faktoren wie starke Winde und starke Strömungen dazu führen, dass Wellen zu einer einzigen außergewöhnlich großen Welle verschmelzen.

Schurkenwellen können in anderen Medien als Wasser auftreten. Sie scheinen in der Natur allgegenwärtig zu sein und wurden auch in flüssigem Helium , in der Quantenmechanik, in der nichtlinearen Optik und in Mikrowellenhohlräumen, in der Bose-Einstein-Kondensation, in Wärme und Diffusion und im Finanzwesen beschrieben. Neuere Forschungen haben sich auf optische Rogue-Wellen konzentriert , die die Untersuchung des Phänomens im Labor erleichtern .

Eine Studie aus dem Jahr 2012 bestätigte die Existenz von ozeanischen Schurkenlöchern , der Umkehrung der Schurkenwellen, bei denen die Tiefe des Lochs mehr als das Doppelte der signifikanten Wellenhöhe erreichen kann.

Hintergrund

Obwohl allgemein als Tsunami beschrieben , ist die Titelwelle in The Great Wave off Kanagawa von Hokusai eher ein Beispiel für eine große Schurkenwelle.

Schurkenwellen sind ein Open-Water-Phänomen, bei dem Winde , Strömungen , nichtlineare Phänomene wie Solitonen und andere Umstände dazu führen, dass eine Welle kurzzeitig eine weitaus größere als die "durchschnittliche" große auftretende Welle (die signifikante Wellenhöhe oder " SWH") dieser Zeit und dieses Ortes. Die zugrunde liegende Physik, die Phänomene wie Schurkenwellen möglich macht, besteht darin, dass sich verschiedene Wellen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausbreiten können und sich daher unter bestimmten Umständen „anhäufen“ können, bekannt als „ konstruktive Interferenz “. (In der Tiefsee ist die Geschwindigkeit einer Gravitationswelle proportional zur Quadratwurzel ihrer Wellenlänge, dh dem Abstand Spitze-Spitze zwischen benachbarten Wellen.) Andere Situationen können jedoch auch zu Schurkenwellen führen, insbesondere Situationen, in denen nicht -lineare Effekte oder Instabilitätseffekte können dazu führen, dass sich Energie zwischen Wellen bewegt und sich in einer oder sehr wenigen extrem großen Wellen konzentriert, bevor sie zu "normalen" Bedingungen zurückkehren.

Einst als mythisch betrachtet und ohne eindeutige Beweise für ihre Existenz, sind Schurkenwellen heute bewiesen und als natürliches Ozeanphänomen bekannt. Augenzeugenberichte von Seeleuten und Schäden an Schiffen deuten seit langem darauf hin. Der erste wissenschaftliche Beweis für ihre Existenz kam 1984 mit der Aufnahme einer Schurkenwelle von der Gorm-Plattform in der zentralen Nordsee . In relativ niedriger See wurde eine herausragende Welle mit einer Wellenhöhe von 11 Metern (36 ft) entdeckt Zustand. Was jedoch die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf sich zog, war die digitale Messung einer Schurkenwelle auf der Draupner-Plattform in der Nordsee am 1. Januar 1995; "Draupner-Welle" genannt, hatte sie eine aufgezeichnete maximale Wellenhöhe von 25,6 Metern (84 ft) und eine Spitzenhöhe von 18,5 Metern (61 ft). Dabei wurde die Plattform weit über dem Meeresspiegel leicht beschädigt, was die Gültigkeit der Messung eines nach unten zeigenden Lasersensors bestätigte.

Ihre Existenz wurde seitdem auch durch Videos und Fotografien, Satellitenbilder , Radar der Meeresoberfläche, Stereowellen-Bildgebungssysteme, Druckwandler auf dem Meeresboden und ozeanographische Forschungsschiffe bestätigt. Im Februar 2000 traf ein britisches ozeanographisches Forschungsschiff, die RRS Discovery , die im Rockall Trough westlich von Schottland segelte , auf die größten Wellen, die jemals von wissenschaftlichen Instrumenten im offenen Ozean aufgezeichnet wurden, mit einer SWH von 18,5 Metern (61 ft) und individuell Wellen bis zu 29,1 Meter (95 ft). "Im Jahr 2004 fanden Wissenschaftler, die drei Wochen lang Radarbilder von Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation verwendeten, zehn Schurkenwellen, jede 25 Meter (82 Fuß) oder höher."

Eine Schurkenwelle ist ein natürliches Meeresphänomen, das nicht durch Landbewegungen verursacht wird, nur kurz andauert, an einem begrenzten Ort auftritt und meistens weit draußen auf dem Meer auftritt. Schurkenwellen gelten als selten, aber potenziell sehr gefährlich, da sie die spontane Bildung massiver Wellen weit über die üblichen Erwartungen der Schiffskonstrukteure hinaus mit sich bringen und die üblichen Fähigkeiten von Hochseeschiffen, die nicht für solche Begegnungen ausgelegt sind, überfordern können. Schurkenwellen unterscheiden sich daher von Tsunamis . Tsunamis werden durch eine massive Wasserverdrängung verursacht, die oft durch plötzliche Bewegungen des Meeresbodens verursacht wird und sich anschließend mit hoher Geschwindigkeit über ein weites Gebiet ausbreitet. Sie sind in tiefem Wasser fast unbemerkt und werden erst gefährlich, wenn sie sich der Küste nähern und der Meeresboden flacher wird; Tsunamis stellen daher keine Bedrohung für die Seeschifffahrt dar. (Die einzigen Schiffe, die 2004 beim Tsunami in Asien verloren gingen, waren im Hafen.) Sie unterscheiden sich auch von Megatsunamis , bei denen es sich um einzelne massive Wellen handelt, die durch plötzliche Einschläge wie Meteoriteneinschläge oder Erdrutsche in geschlossenen oder begrenzten Gewässern verursacht werden. Sie unterscheiden sich auch von den als " Hundertjahrewellen " bezeichneten Wellen , die eine rein statistische Vorhersage der höchsten Welle sind, die in einem Hundertjahreszeitraum in einem bestimmten Gewässer wahrscheinlich auftreten wird.

Schurkenwellen sind nun nachweislich die Ursache für den plötzlichen Verlust einiger Hochseeschiffe. Gut dokumentierte Beispiele sind der Frachter MS München , der 1978 verloren ging. Eine Schurkenwelle wurde mit dem Verlust anderer Schiffe in Verbindung gebracht, darunter der Ocean Ranger , eine mobile Halbtaucher - Offshore-Bohreinheit, die am 15. Februar 1982 in kanadischen Gewässern sank Im Jahr 2007 hat die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) der Vereinigten Staaten einen Katalog von mehr als 50 historischen Vorfällen erstellt, die wahrscheinlich mit Schurkenwellen in Verbindung stehen.

Geschichte des Schurkenwellenwissens

Frühe Berichte

Im Jahr 1826 berichtete der französische Wissenschaftler und Marineoffizier Kapitän Jules Dumont d'Urville mit drei Kollegen als Zeugen über Wellen bis zu 33 m (108 ft) im Indischen Ozean, doch er wurde von seinem Wissenschaftlerkollegen François Arago öffentlich verspottet . In dieser Zeit wurde allgemein angenommen, dass keine Welle 9 m überschreiten kann. Die Autorin Susan Casey schrieb, dass ein Großteil dieses Unglaubens darauf zurückzuführen sei, dass nur sehr wenige Menschen eine Schurkenwelle gesehen und überlebt hätten; bis zum Aufkommen der stählernen Doppelhüllenschiffe des 20.

Forschung vor 1995

Ungewöhnliche Wellen wurden wissenschaftlich seit vielen Jahren untersucht (zB John Scott Russell 's die Übersetzung Welle , eine 1834 Studie einer Soliton - Welle), aber diese waren nicht konzeptionell Segler verknüpfen Geschichten von Begegnungen mit riesigen Schelm Ozeanwellen, wie Letztere galten als wissenschaftlich unplausibel.

Seit dem 19. Jahrhundert verwenden Ozeanographen, Meteorologen, Ingenieure und Schiffskonstrukteure ein statistisches Modell, das als Gaußsche Funktion (oder Gaußsche Meer oder lineares Standardmodell) bekannt ist, um die Wellenhöhe vorherzusagen, unter der Annahme, dass die Wellenhöhen in einem bestimmten Meer eng gruppiert sind um einen zentralen Wert, der dem Durchschnitt des größten Drittels entspricht, der als signifikante Wellenhöhe bekannt ist . In einem Sturmmeer mit einer signifikanten Wellenhöhe von 12 Metern (39 ft) schlägt das Modell vor, dass es kaum eine Welle höher als 15 Meter (49 ft) geben wird. Es deutet darauf hin, dass einer von 30 Metern (98 ft) tatsächlich passieren könnte – aber nur einmal in zehntausend Jahren (bei einer Wellenhöhe von 12 Metern (39 ft)). Diese Grundannahme wurde gut akzeptiert, obwohl anerkannt, dass es sich um eine Annäherung handelt. Die Verwendung einer Gaußschen Form zur Modellierung von Wellen war in den letzten 100 Jahren die einzige Grundlage praktisch jedes Textes zu diesem Thema.

Der erste bekannte wissenschaftliche Artikel über "Freak Waves" wurde 1964 von Professor Laurence Draper verfasst. Darin dokumentierte er die Bemühungen des National Institute of Oceanography Anfang der 1960er Jahre, die Wellenhöhe und die damals höchste gemessene Welle aufzuzeichnen , das war etwa 20 m (67 ft). Draper beschrieb auch ungewöhnliche Wellenlöcher .

Aber selbst Mitte der 1990er Jahre enthielten die meisten populären Texte zur Ozeanographie, wie der von Pirie, keine Erwähnung von Schurken- oder Freak-Wellen. Auch nach der Draupner-Welle von 1995 erwähnte der populäre Text zur Ozeanographie von Gross (1996) nur Schurkenwellen und stellte einfach fest, dass "unter außergewöhnlichen Umständen ungewöhnlich große Wellen, sogenannte Schurkenwellen" entstehen können, ohne weitere Details zu nennen.

Die Draupner-Welle 1995

Gemessener Amplitudengraph der Draupner-Welle (Spitze in der Mitte)

Die Draupner-Welle (oder Neujahrswelle) war die erste Schurkenwelle, die von einem Messgerät entdeckt wurde . Die Welle wurde 1995 in Block E der Draupner-Plattform aufgezeichnet , einem Gaspipeline-Unterstützungskomplex in der Nordsee etwa 160 Kilometer (100 Meilen) südwestlich von der Südspitze Norwegens.

Das Rig wurde gebaut, um einer berechneten Welle von 1 zu 10.000 Jahren mit einer vorhergesagten Höhe von 20 m (64 ft) standzuhalten und war mit einem hochmodernen Satz von Sensoren ausgestattet, darunter ein Laser-Entfernungsmesser- Wellenrekorder auf dem Unterseite der Plattform. Am 1. Januar 1995 um 15:00 Uhr zeichnete das Gerät eine Schurkenwelle mit einer maximalen Wellenhöhe von 25,6 Metern (84 ft) auf. Die maximale Höhe über dem stehenden Wasserspiegel betrug 18,5 Meter (61 ft). Der Messwert wurde von den anderen Sensoren bestätigt. Dabei entstand an der Plattform ein leichter Schaden.

In diesem Gebiet betrug die signifikante Wellenhöhe ungefähr 12 Meter (39 ft), sodass die Draupner-Welle mehr als doppelt so hoch und steil war wie ihre Nachbarn, mit Eigenschaften, die außerhalb jedes bekannten Wellenmodells lagen. Die Welle erregte enormes Interesse in der wissenschaftlichen Gemeinschaft.

Nachforschungen

Nach den Beweisen der Draupner-Welle verbreitete sich die Forschung in diesem Gebiet.

Die erste wissenschaftliche Studie, die umfassend bewies, dass es Freakwellen gibt, die eindeutig außerhalb des Bereichs der Gaußschen Wellen liegen, wurde 1997 veröffentlicht. Einige Untersuchungen bestätigen, dass die beobachtete Wellenhöhenverteilung im Allgemeinen gut der Rayleigh-Verteilung folgt , jedoch in flachen Gewässern bei hoher Energie Ereignisse sind extrem hohe Wellen seltener, als dieses spezielle Modell vorhersagt. Ab etwa 1997 bestätigten die meisten führenden Autoren die Existenz von Schurkenwellen mit der Einschränkung, dass Wellenmodelle nicht in der Lage waren, Schurkenwellen zu replizieren.

Statoil-Forscher präsentierten im Jahr 2000 ein Papier, in dem sie Beweise sammelten, dass Freak-Wellen nicht die seltenen Erkenntnisse einer typischen oder leicht nicht-gaußischen Meeresoberflächenpopulation ( klassische extreme Wellen) waren, sondern eher die typischen Erkenntnisse einer seltenen und stark nicht-gaußischen Meeresoberflächenpopulation von Wellen ( Freak Extreme Waves). Ein Workshop führender Forscher der Welt nahm am ersten Rogue Waves 2000-Workshop im November 2000 in Brest teil.

Im Jahr 2000 registrierte das britische ozeanographische Schiff RRS Discovery vor der schottischen Küste in der Nähe von Rockall eine 29 Meter hohe Welle . Dies war ein wissenschaftliches Forschungsschiff und war mit hochwertigen Instrumenten ausgestattet. Die anschließende Analyse ergab, dass ein schiffsgestützter Wellenrekorder unter schweren Orkanstärken mit durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten von 21 Metern pro Sekunde (41 kn) einzelne Wellen von bis zu 29,1 Metern (95,5 ft) von Kamm zu Tal und einer maximalen signifikanten Wellenhöhe misst von 18,5 Metern (60,7 Fuß). Dies waren einige der größten Wellen, die bis dahin von wissenschaftlichen Instrumenten aufgezeichnet wurden. Die Autoren stellten fest, dass moderne Wellenvorhersagemodelle dafür bekannt sind , extreme Seezustände für Wellen mit einer signifikanten Höhe (H s ) über 12 Metern (39,4 ft) deutlich zu unterschätzen. Die Analyse dieses Ereignisses dauerte mehrere Jahre und stellte fest, dass "keine der hochmodernen Wettervorhersagen und Wellenmodelle - die Informationen, auf die sich alle Schiffe, Bohrinseln, Fischereien und Fahrgastschiffe verlassen - vorhergesagt hatte" diese Ungeheuer." Einfach ausgedrückt, gab es kein wissenschaftliches Modell (und auch eine Schiffsentwurfsmethode), um die angetroffenen Wellen zu beschreiben. Über dieses Ergebnis wurde in der Presse ausführlich berichtet, die berichtete, dass "nach allen theoretischen Modellen zu dieser Zeit unter diesen besonderen Wetterbedingungen keine Wellen dieser Größe hätte existieren dürfen".

Im Jahr 2004 identifizierte das MaxWave-Projekt der ESA in einem begrenzten Bereich des Südatlantiks während einer kurzen Untersuchungszeit von drei Wochen mehr als zehn einzelne Riesenwellen über 25 Metern Höhe. Die ERS-Satelliten der ESA haben dazu beigetragen, die weit verbreitete Existenz dieser "Schurken"-Wellen nachzuweisen. Bis 2007 wurde durch Satellitenradarstudien weiter nachgewiesen, dass Wellen mit Höhen von 20 Metern (66 ft) bis 30 Metern (98 ft) weit häufiger auftreten als bisher angenommen. Es ist heute bekannt, dass in allen Weltmeeren mehrmals täglich Schurkenwellen auftreten.

Es ist mittlerweile allgemein anerkannt, dass Schurkenwellen ein weit verbreitetes Phänomen sind. Professor Akhmediev von der Australian National University , einer der weltweit führenden Forscher auf diesem Gebiet, hat festgestellt, dass es in den Weltmeeren zu jedem Zeitpunkt etwa 10 Schurkenwellen gibt. Einige Forscher haben spekuliert, dass etwa drei von 10.000 Wellen auf den Ozeanen den Status eines Schurken erreichen, aber an bestimmten Stellen – wie Küsteneinfahrten und Flussmündungen – können diese extremen Wellen drei von 1.000 Wellen ausmachen, weil Wellenenergie fokussiert werden kann.

Schurkenwellen können auch in Seen auftreten . Ein Phänomen, das als "Drei Schwestern" bekannt ist, soll im Lake Superior auftreten, wenn sich eine Reihe von drei großen Wellen bildet. Die zweite Welle trifft auf das Schiffsdeck, bevor die erste Welle verschwindet. Die dritte einlaufende Welle verstärkt die beiden angesammelten Rückspülungen und überlädt plötzlich das Schiffsdeck mit Tonnen von Wasser. Das Phänomen ist eine von mehreren Theorien über den Untergang der SS  Edmund Fitzgerald auf dem Lake Superior im November 1975.

In Bezug auf Extremereignisse, Schurkenwellen und Solitonentheorie

Diese gelten als die wichtigsten Entdeckungen der mathematischen und experimentellen Physik des 20. und 21. Jahrhunderts.

Gruppe für optische Wissenschaften, Australian National University

Erst nach der Draupner-Welle 1995 begannen ernsthafte Studien zum Phänomen der Schurkenwellen und wurden seit etwa 2005 intensiviert. Eine der bemerkenswerten Eigenschaften der Schurkenwellen ist, dass sie immer aus dem Nichts auftauchen und schnell spurlos verschwinden. Neuere Forschungen haben ergeben, dass es auch "Super-Rogue-Wellen" geben könnte, die bis zu fünfmal so hoch sind wie der durchschnittliche Seegang. Rogue-Wellen sind inzwischen ein nahezu universeller Begriff, der von Wissenschaftlern verwendet wird, um isolierte Wellen mit großer Amplitude zu beschreiben, die bei normalen, gaußförmig verteilten, statistischen Ereignissen häufiger auftreten als erwartet. Schurkenwellen scheinen in der Natur allgegenwärtig zu sein und sind nicht auf die Ozeane beschränkt. Sie treten in anderen Zusammenhängen auf und wurden kürzlich in flüssigem Helium, in der nichtlinearen Optik und in Mikrowellenhohlräumen beschrieben. Unter Meeresforschern ist mittlerweile allgemein anerkannt, dass diese Wellen zu einer bestimmten Art von Meereswelle gehören, die von herkömmlichen Modellen für Meereswindwellen nicht berücksichtigt wird.

Im Jahr 2012 bewiesen Forscher der Australian National University die Existenz von Schurkenwellenlöchern , einem umgekehrten Profil einer Schurkenwelle. Ihre Forschungen schufen in einem Wasserwellenbecken auf der Wasseroberfläche bösartige Wellenlöcher. In der maritimen Folklore sind Geschichten von Schurkenlöchern genauso verbreitet wie Geschichten von Schurkenwellen. Sie folgen aus theoretischer Analyse, wurden aber nie experimentell nachgewiesen.

Ein Papier aus dem Jahr 2015 untersuchte das Wellenverhalten um eine Schurkenwelle, einschließlich optischer, und die Draupner-Welle und kam zu dem Schluss, dass "Schurkenereignisse nicht unbedingt ohne Vorwarnung auftreten, sondern oft von einer kurzen Phase relativer Ordnung" vorausgehen.

Im Jahr 2019 gelang es Forschern, eine Welle mit ähnlichen Eigenschaften wie die Draupner-Welle (Steilheit und Brechung) und proportional größerer Höhe zu erzeugen , indem mehrere Wellenzüge in einem Winkel von 120 Grad aufeinandertreffen . Frühere Forschungen hatten stark darauf hingewiesen, dass die Welle aus einer Wechselwirkung zwischen Wellen aus verschiedenen Richtungen ("Crossing Seas") resultiert. Ihre Forschung zeigte auch, dass das Wellenbrechende Verhalten nicht unbedingt wie erwartet war. Wenn sich Wellen in einem Winkel von weniger als etwa 60 Grad trafen, "brach" die Oberseite der Welle seitlich und nach unten (ein "eintauchender Brecher"). Aber ab etwa 60 Grad und mehr begann die Welle vertikal nach oben zu brechen , wodurch eine Spitze entstand, die die Wellenhöhe nicht wie üblich verringert, sondern stattdessen erhöht (ein "vertikaler Jet"). Sie zeigten auch, dass die Steilheit von Schurkenwellen auf diese Weise reproduziert werden kann. Schließlich beobachteten sie, dass optische Instrumente wie der für die Draupner-Welle verwendete Laser durch den Sprühnebel an der Spitze der Welle bei einem Bruch etwas verwirrt werden könnten und dies zu Unsicherheiten von etwa 1–1,5 Metern in der Wellenhöhe führen könnte . Sie kamen zu dem Schluss, „dass der Beginn und die Art des Brechens der Welle eine bedeutende Rolle spielen und sich für sich kreuzende und nicht kreuzende Wellen signifikant unterscheiden. Entscheidend ist, dass das Brechen bei ausreichend großen Kreuzungswinkeln weniger begrenzt auf die Scheitelamplituden ist und die Bildung von nahezu vertikalen Jets mit sich bringt.“ .

Bilder aus der Simulation der Draupner-Welle von 2019, die zeigen, wie sich die Steilheit der Welle bildet und wie der Kamm einer Schurkenwelle bricht, wenn sich Wellen in verschiedenen Winkeln kreuzen. (Bild anklicken für volle Auflösung)
  • In der ersten Reihe (0 Grad) bricht der Kamm horizontal und taucht ab, wodurch die Wellengröße begrenzt wird.
  • In der mittleren Reihe (60 Grad) gibt es etwas nach oben angehobenes Bremsverhalten
  • In der dritten Reihe (120 Grad), die als die genaueste Simulation der Draupner-Welle beschrieben wird, bricht die Welle nach oben , als vertikaler Strahl, und die Höhe des Wellenbergs wird nicht durch Brechen begrenzt.

Forschungsbemühungen

Derzeit laufen eine Reihe von Forschungsprogrammen, die sich auf Schurkenwellen konzentrieren, darunter:

  • Im Rahmen des Projekts MaxWave identifizierten Forscher des GKSS-Forschungszentrums anhand von Daten von ESA- Satelliten eine Vielzahl von Radarsignaturen, die als Beweis für Schurkenwellen dargestellt wurden. Weitere Forschungen sind im Gange, um bessere Methoden zur Übersetzung der Radarechos in die Meeresoberflächenhöhe zu entwickeln, aber diese Technik ist derzeit nicht bewiesen.
  • Die Australian National University führt in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Hamburg und der Universität Turin Experimente zur nichtlinearen Dynamik durch, um sogenannte Schurken- oder Killerwellen zu erklären. Das Video von "Lego Pirate" wurde häufig verwendet und zitiert, um zu beschreiben, was sie "super Schurkenwellen" nennen, die ihrer Forschung zufolge bis zu fünfmal größer sein können als die anderen Wellen um sie herum.
  • Die Europäische Weltraumorganisation forscht weiterhin über Radarsatelliten über unerwünschte Wellen.
  • Das United States Naval Research Laboratory , der wissenschaftliche Arm der Navy und des Marine Corps, veröffentlichte 2015 Ergebnisse ihrer Modellierungsarbeiten.
  • Massachusetts Institute of Technology . Die Forschung auf diesem Gebiet ist im Gange. Zwei Forscher am Massachusetts Institute of Technology, die teilweise vom Naval Engineering Education Consortium (NEEC) unterstützt werden, haben sich mit dem Problem der kurzfristigen Vorhersage seltener, extremer Wasserwellen befasst und ihre Forschungen zu einem effektiven Vorhersagewerkzeug von etwa 25 Wellen entwickelt und veröffentlicht Perioden. Dieses Tool kann Schiffe und ihre Besatzungen zwei bis drei Minuten lang vor potenziell katastrophalen Auswirkungen warnen, sodass die Besatzung einige Zeit hat, um wesentliche Operationen auf einem Schiff (oder einer Offshore-Plattform) einzustellen. Als Paradebeispiel nennen die Autoren die Landung auf einem Flugzeugträger.
  • University of Colorado und der University of Stellenbosch .
  • Kyoto-Universität .
  • Die Swinburne University of Technology in Australien hat kürzlich eine Arbeit über die Wahrscheinlichkeiten von Schurkenwellen veröffentlicht.
  • Universität Oxford . Das Department of Engineering Science veröffentlichte 2014 einen umfassenden Überblick über die Wissenschaft von Schurkenwellen. Im Jahr 2019 hat ein Team der Universitäten Oxford und Edinburgh die Draupner-Welle in einem Labor nachgebaut.
  • Universität von Westaustralien .
  • Technische Universität Tallinn in Estland.
  • EU-finanziertes Extreme Seas-Projekt .
  • Universität Umeå . Eine Forschungsgruppe an der Universität Umeå in Schweden zeigte im August 2006, dass normale stochastische windgetriebene Wellen plötzlich Monsterwellen erzeugen können. Die nichtlineare Entwicklung der Instabilitäten wurde mittels direkter Simulationen des zeitabhängigen nichtlinearen Gleichungssystems untersucht.
  • Umweltforschungslabor Great Lakes . GLERL führte im Jahr 2002 Forschungen durch, die die lang gehegten Behauptungen zerstreuten, dass Schurkenwellen selten vorkamen.
  • Universität Oslo . Hat Forschungen zu folgenden Themen durchgeführt: Überquerung des Seegangs und Wahrscheinlichkeit von Rogue Waves während des Prestige-Unfalls ; Nichtlineare Windwellen, ihre Modifikation durch Gezeitenströmungen und ihre Anwendung auf norwegische Küstengewässer; Allgemeine Analyse realistischer Meereswellen (GROW); Modellierung von Strömungen und Wellen für Meeresstrukturen und extreme Wellenereignisse; Schnelle Berechnungen von steilen Oberflächenwellen in drei Dimensionen und Vergleich mit Experimenten; und sehr große interne Wellen im Ozean.
  • Nationales Zentrum für Ozeanographie im Vereinigten Königreich.
  • Scripps Institute of Oceanography in den USA.
  • Ritmare- Projekt in Italien.

Ursachen

Experimentelle Demonstration der unerwünschten Wellenerzeugung durch nichtlineare Prozesse (im kleinen Maßstab) in einem Wellenbecken .
Die lineare Teillösung der nichtlinearen Schrödinger-Gleichung , die die Entwicklung einer komplexen Wellenhülle in tiefem Wasser beschreibt.

Da das Phänomen der Schurkenwellen noch Gegenstand aktiver Forschung ist, ist es verfrüht, klar zu sagen, was die häufigsten Ursachen sind oder ob sie von Ort zu Ort variieren. Die Bereiche mit dem höchsten vorhersehbaren Risiko scheinen dort zu liegen, wo eine starke Strömung entgegen der primären Ausbreitungsrichtung der Wellen verläuft; das Gebiet in der Nähe von Cape Agulhas vor der Südspitze Afrikas ist ein solches Gebiet; der warme Agulhas-Strom verläuft nach Südwesten, während die vorherrschenden Winde aus West sind . Da diese Dissertation jedoch nicht die Existenz aller nachgewiesenen Wellen erklärt, sind mehrere verschiedene Mechanismen mit lokalisierter Variation wahrscheinlich. Zu den vorgeschlagenen Mechanismen für Freak Waves gehören die folgenden:

Beugende Fokussierung
Gemäß dieser Hypothese lenkt die Küstenform oder die Form des Meeresbodens mehrere kleine Wellen, um sich in Phase zu treffen. Ihre Kammhöhen verbinden sich zu einer Freak-Welle.
Fokussierung durch Strömungen
Wellen von einem Strom werden in einen entgegengesetzten Strom getrieben. Dies führt zu einer Verkürzung der Wellenlänge, was eine Shoaling (dh eine Zunahme der Wellenhöhe) und ein Zusammendrücken ankommender Wellenzüge zu einer Rogue-Welle verursacht. Dies geschieht vor der südafrikanischen Küste, wo der Agulhas - Strom durch gekontert wird wester .
Nichtlineare Effekte ( Modulationsinstabilität )
Es scheint möglich, dass eine Schurkenwelle durch natürliche, nichtlineare Prozesse vor einem zufälligen Hintergrund kleinerer Wellen entsteht. In einem solchen Fall, so die Hypothese, kann sich ein ungewöhnlicher, instabiler Wellentyp bilden, der anderen Wellen Energie „saugt“, selbst zu einem fast vertikalen Monster anwächst, bevor er zu instabil wird und kurz darauf zusammenbricht. Ein einfaches Modell dafür ist eine Wellengleichung, die als nichtlineare Schrödinger-Gleichung (NLS) bekannt ist, bei der eine normale und (nach dem linearen Standardmodell) perfekt berechenbare Welle beginnt, Energie von den Wellen unmittelbar vor und zurück zu „aufsaugen“ und sie zu reduzieren zu kleineren Wellen im Vergleich zu anderen Wellen. Der NLS kann in Tiefwasserbedingungen verwendet werden. Im Flachwasser werden Wellen durch die Korteweg-de-Vries-Gleichung oder die Boussinesq-Gleichung beschrieben . Diese Gleichungen haben auch nichtlineare Beiträge und zeigen Einzelwellenlösungen. Ein kleiner Gauner mit der nichtlinearen Schrödinger - Gleichung (der Peregrine Solution) konsistente Welle wurde in einem Laborwassertank im Jahr 2011. Insbesondere produziert die Studie von Solitonen und insbesondere Peregrine Solitonen , hat die Idee unterstützt , dass nichtlineare Effekte könnten in Gewässern entstehen.
Normaler Teil des Wellenspektrums
Schurkenwellen sind überhaupt keine Freaks, sondern Teil des normalen Wellenerzeugungsprozesses, wenn auch eine seltene Extremität.
Konstruktive Interferenz von Elementarwellen
Rogue-Wellen können aus der konstruktiven Interferenz (dispersive und gerichtete Fokussierung) von elementaren 3D-Wellen resultieren, die durch nichtlineare Effekte verstärkt werden.
Wind Welle Wechselwirkungen
Obwohl es unwahrscheinlich ist, dass Wind allein eine abtrünnige Welle erzeugen kann, kann seine Wirkung in Kombination mit anderen Mechanismen eine umfassendere Erklärung für ungewöhnliche Wellenphänomene liefern. Wenn der Wind über den Ozean bläst, wird Energie an die Meeresoberfläche übertragen. Wenn starke Winde von einem Sturm in die entgegengesetzte Richtung der Meeresströmung wehen, können die Kräfte stark genug sein, um zufällige Schurkenwellen zu erzeugen. Theorien über Instabilitätsmechanismen für die Erzeugung und das Wachstum von Windwellen – wenn auch nicht über die Ursachen von Schurkenwellen – werden von Phillips und Miles bereitgestellt.
Wärmeausdehnung
Wenn eine stabile Wellengruppe in einer Warmwassersäule in eine Kaltwassersäule übergeht, muss sich die Größe der Wellen ändern, da Energie im System erhalten werden muss. Jede Welle in der Wellengruppe wird also kleiner, da kaltes Wasser je nach Dichte mehr Wellenenergie enthält. Die Wellen sind jetzt weiter voneinander entfernt und breiten sich aufgrund der Schwerkraft in weitere Wellen aus, um den Raum auszufüllen und eine stabile Wellengruppe zu bilden. Existiert eine stabile Wellengruppe in kaltem Wasser und wandert in eine warme Wassersäule, werden die Wellen größer und die Wellenlänge kürzer. Die Wellen werden ein Gleichgewicht suchen, indem sie versuchen, die Wellenamplitude aufgrund der Schwerkraft zu verschieben. Wenn man jedoch von einer stabilen Wellengruppe ausgeht, kann sich die Wellenenergie zum Zentrum der Gruppe hin verschieben. Wenn sowohl die Vorder- als auch die Rückseite der Wellengruppe Energie in Richtung Zentrum verlagern, kann es zu einer Schurkenwelle werden. Dies würde nur passieren, wenn die Wellengruppe sehr groß ist.

Die räumlich-zeitliche Fokussierung in der NLS-Gleichung kann auch auftreten, wenn die Nichtlinearität entfernt wird. In diesem Fall ist die Fokussierung hauptsächlich auf verschiedene Wellen zurückzuführen, die in Phase kommen, und nicht auf irgendwelche Energieübertragungsprozesse. Eine weitere Analyse von Rogue-Wellen unter Verwendung eines vollständig nichtlinearen Modells von RH Gibbs (2005) stellt diesen Modus in Frage, da gezeigt wird, dass eine typische Wellengruppe so fokussiert, dass eine signifikante Wasserwand auf Kosten einer reduzierten Höhe.

Eine Schurkenwelle und das tiefe Tal, das gewöhnlich davor und danach zu sehen ist, können nur einige Minuten dauern, bevor sie entweder brechen oder wieder abnehmen. Abgesehen von einer einzelnen Schurkenwelle kann die Schurkenwelle Teil eines Wellenpakets sein, das aus einigen Schurkenwellen besteht. Solche abtrünnigen Wellengruppen wurden in der Natur beobachtet.

Es gibt drei Kategorien von Freak Waves:

  • "Wasserwände", die bis zu 10 km (6 mi) durch den Ozean wandern
  • "Drei Schwestern", Gruppen von drei Wellen
  • Einzelne, riesige Sturmwellen, die bis zum Vierfachen der Sturmwellenhöhe aufbauen und nach einigen Sekunden zusammenbrechen

Wissenschaftliche Anwendungen

Die Möglichkeit der künstlichen Stimulation von Rogue Wave-Phänomenen hat Forschungsgelder von DARPA , einer Behörde des US-Verteidigungsministeriums, angezogen . Bahram Jalali und andere Forscher der UCLA untersuchten mikrostrukturierte optische Fasern nahe der Schwelle der Soliton- Superkontinuum- Erzeugung und beobachteten Rogue-Wellen-Phänomene. Nach der Modellierung des Effekts gaben die Forscher bekannt, dass sie die richtigen Anfangsbedingungen für die Erzeugung von Schurkenwellen in jedem Medium erfolgreich charakterisiert hatten. Weitere Arbeiten in der Optik haben die Rolle einer nichtlinearen Struktur namens Peregrine Soliton aufgezeigt , die die Wellen erklären kann, die spurlos erscheinen und verschwinden.

Gemeldete Begegnungen

Viele dieser Begegnungen werden nur in den Medien berichtet und sind keine Beispiele für Schurkenwellen im offenen Ozean. In der Populärkultur wird eine bedrohliche riesige Welle oft lose als Schurkenwelle bezeichnet , während nicht (und meistens) nicht nachgewiesen wurde, dass es sich bei dem berichteten Ereignis um eine Schurkenwelle im wissenschaftlichen Sinne handelt – also ganz anderer Art in Eigenschaften wie die umgebenden Wellen in diesem Seegang und mit sehr geringer Eintrittswahrscheinlichkeit (gemäß einer Gaußschen Prozessbeschreibung, wie sie für die lineare Wellentheorie gültig ist ).

Dieser Abschnitt listet eine begrenzte Auswahl bemerkenswerter Vorfälle auf.

19. Jahrhundert

  • Leuchtturm von Eagle Island (1861) – Wasser zerbrach das Glas des Ostturms der Struktur und überflutete ihn, was eine Welle impliziert, die die 40 m (130 ft) Klippe überwindet und den 26 m (85 ft) Turm überwältigt.
  • Flannan Isles Lighthouse (1900) – Drei Leuchtturmwärter verschwanden nach einem Sturm, der dazu führte, dass eine von der Welle beschädigte Ausrüstung 34 Meter über dem Meeresspiegel gefunden wurde.

20. Jahrhundert

  • SS Kronprinz Wilhelm , 18. September 1901 – Der modernste deutsche Ozeandampfer seiner Zeit (Gewinner des Blauen Bandes ) wurde auf seiner Jungfernfahrt von Cherbourg nach New York durch eine riesige Welle beschädigt. Die Welle traf das Schiff frontal.
  • RMS Lusitania (1910) - In der Nacht des 10. Januar 1910 traf eine 23 Meter hohe Welle das Schiff über den Bug, beschädigte das Vordeck und zerschmetterte die Brückenfenster.
  • Reise der James Caird (1916) - Sir Ernest Shackleton stieß auf eine Welle, die er als "gigantisch" bezeichnete, als er ein Rettungsboot von Elephant Island nach South Georgia Island steuerte.
  • RMS Homeric (1924) - Auf der Fahrt durch einen Hurrikan vor der Ostküste der Vereinigten Staaten von einer 24-Meter-Welle getroffen, sieben Menschen verletzt, zahlreiche Fenster und Bullaugen eingeschlagen, eines der Rettungsboote weggetragen und zerbrochen Stühle und andere Beschläge aus ihren Befestigungen.
  • USS Ramapo (AO-12) (1933) – Trianguliert auf 34 Meter (112 ft).
  • RMS  Queen Mary (1942) – Breitseitig von einer 28 Meter (92 ft) langen Welle und kurzzeitig etwa 52 Grad verzeichnet, bevor sie sich langsam aufrichtet.
  • SS Michelangelo (1966) - Loch in Aufbau gerissen, schweres Glas zertrümmert 24 Meter (80 ft) über der Wasserlinie und drei Tote.
  • SS  Edmund Fitzgerald (1975) – Verloren am Lake Superior . Ein Bericht der Küstenwache beschuldigte das Eindringen von Wasser in die Luken, die den Laderaum allmählich füllten, oder alternativ Fehler in der Navigation oder Kartierung, die Schäden durch das Auflaufen auf Untiefen verursachten . Ein anderes nahe gelegenes Schiff, die SS  Arthur M. Anderson , wurde jedoch zu einer ähnlichen Zeit von zwei Schurkenwellen und möglicherweise einer dritten getroffen, und dies schien mit dem Untergang etwa zehn Minuten später zusammenzufallen.
  • MS  München (1978) – Auf See verloren, nur vereinzelte Trümmer und Anzeichen plötzlicher Schäden einschließlich extremer Kräfte 20 Meter (66 ft) über der Wasserlinie hinterlassen. Obwohl wahrscheinlich mehr als eine Welle beteiligt war, bleibt dies der wahrscheinlichste Sinken aufgrund einer Freak-Welle.
  • Esso Languedoc (1980) – Eine 25 bis 30 Meter lange Welle spülte vom Heck des französischen Supertankers in der Nähe von Durban , Südafrika, über das Deck und wurde vom Ersten Offizier Philippe Lijour fotografiert.
  • Fastnet Lighthouse – 1985 von einer 48-Meter-Welle getroffen
  • Draupner-Welle ( Nordsee , 1995) – Die erste durch wissenschaftliche Beweise bestätigte Schurkenwelle hatte eine maximale Höhe von 25,6 Metern (84 Fuß).
  • RMS  Queen Elizabeth 2 (1995) – Begegnete während des Hurrikans Luis im Nordatlantik einer 29 Meter langen Welle . Der Meister sagte, es "kam aus der Dunkelheit" und "sah aus wie die Kreidefelsen von Dover ". Zeitungsberichte beschrieben damals, dass das Kreuzfahrtschiff versuchte, die fast senkrechte Welle zu " surfen ", um nicht versenkt zu werden.

21. Jahrhundert

  • US Naval Research Laboratory Ozeanbodendrucksensoren erfasst eine Monsterwelle , die durch Hurrikan Ivan im Golf von Mexiko 2004. Die Welle wurde um 27,7 Meter (91 ft) hoch von Spitze zu Mulde, und etwa 200 Meter (660 ft) lang . Ihre Computermodelle zeigten auch, dass die Wellen in der Augenwand möglicherweise 40 Meter (130 ft) überschritten haben.
  • Aleuten Ballad , ( Bering Sea , 2005) Filmmaterial von einer 18 Meter langen Welle erscheint in einer Episode von Deadliest Catch . Die Welle trifft nachts auf das Schiff und legt das Schiff lahm, wodurch das Boot kurzzeitig auf die Seite kippt. Dies ist eine der wenigen Videoaufnahmen einer möglicherweise abtrünnigen Welle.
  • Im Jahr 2006 theoretisieren Forscher des US Naval Institute , dass Schurkenwellen für den unerklärlichen Verlust von tieffliegenden Flugzeugen wie Hubschraubern der US-Küstenwache während Such- und Rettungsmissionen verantwortlich sein könnten .
  • MS Louis Majesty ( Mittelmeer , März 2010) wurde auf einer Mittelmeerkreuzfahrt zwischen Cartagena und Marseille von drei aufeinanderfolgenden 8-Meter-Wellen getroffen, als sie den Golf von Lion überquerte . Zwei Passagiere wurden durch herumfliegendes Glas getötet, als ein Lounge-Fenster von der zweiten und dritten Welle zerschmettert wurde. Die Wellen, die ohne Vorwarnung aufschlugen, waren zum Zeitpunkt des Vorfalls alle ungewöhnlich hoch in Bezug auf den Seegang .
  • Im Jahr 2019, Hurricane Dorian ‚s außertropisch Überbleibsel erzeugen einen 100 Fuß (30 m) vor der Küste von Rogue Welle vor Newfoundland .

Quantifizierung der Auswirkungen von Schurkenwellen auf Schiffe

Der Verlust der MS  München im Jahr 1978 lieferte einige der ersten physischen Beweise für die Existenz von Schurkenwellen. München war ein hochmodernes Frachtschiff mit mehreren wasserdichten Abteilen und einer fachkundigen Besatzung. Sie war mit der gesamten Besatzung verloren und das Wrack wurde nie gefunden. Der einzige gefundene Beweis war das Steuerbord-Rettungsboot, das einige Zeit später aus schwimmenden Wracks geborgen wurde. Die Rettungsboote hingen an vorderen und hinteren Blöcken 20 Meter (66 ft) über der Wasserlinie. Die Stifte waren von vorn nach achtern zurückgebogen, was darauf hindeutete, dass das darunter hängende Rettungsboot von einer Welle getroffen worden war, die von vorn nach achtern des Schiffes gelaufen war und das Rettungsboot vom Schiff gerissen hatte. Um eine solche Kraft auszuüben, muss die Welle erheblich höher als 20 Meter (66 ft) gewesen sein. Zum Zeitpunkt der Untersuchung galt die Existenz von Schurkenwellen als statistisch so unwahrscheinlich, dass sie nahezu unmöglich war. Folglich kam die Untersuchung des Seegerichts zu dem Ergebnis, dass das Unwetter irgendwie zu einem „ungewöhnlichen Ereignis“ geführt hatte, das zum Untergang der München geführt hatte .

1980 ging die MV Derbyshire zusammen mit ihrer gesamten Besatzung während des Taifun Orchid südlich von Japan verloren. Die Derbyshire war ein 1976 gebauter Erz-Bulk-Öl-Kombifrachter. Mit 91.655 Bruttoregistertonnen war und ist sie das größte britische Schiff, das jemals auf See verloren gegangen ist. Das Wrack wurde im Juni 1994 gefunden. Das Untersuchungsteam setzte ein ferngesteuertes Fahrzeug ein, um das Wrack zu fotografieren. 1998 wurde ein privater Bericht veröffentlicht, der die britische Regierung veranlasste, eine formelle Untersuchung des Untergangs wieder aufzunehmen. Die staatliche Untersuchung umfasste eine umfassende Untersuchung der Woods Hole Oceanographic Institution , die während zweier Untersuchungen 135.774 Bilder des Wracks machte. Die förmliche forensische Untersuchung kam zu dem Schluss, dass das Schiff aufgrund eines strukturellen Versagens sank und die Besatzung von jeglicher Verantwortung entbunden wurde. Vor allem legte der Bericht den detaillierten Ablauf der Ereignisse fest, die zum strukturellen Versagen des Schiffes führten. Eine dritte umfassende Analyse wurde anschließend von Douglas Faulkner, Professor für Meeresarchitektur und Meerestechnik an der Universität Glasgow, durchgeführt . Sein Bericht aus dem Jahr 2001 verband den Verlust des Derbyshire mit der aufkommenden Wissenschaft über Freak Waves und kam zu dem Schluss, dass das Derbyshire mit ziemlicher Sicherheit von einer Schurkenwelle zerstört wurde.

Arbeiten von Smith im Jahr 2007 bestätigten frühere forensische Arbeiten von Faulkner im Jahr 1998 und stellten fest, dass Derbyshire einem hydrostatischen Druck einer "statischen Wassersäule" von etwa 20 Metern (66 ft) mit einem resultierenden statischen Druck von 201 Kilopascal (18,7 .) ausgesetzt war kN/Quadratfuß). Dies sind in der Tat 20 Meter (66 ft) grünes Wasser (möglicherweise eine Super-Schurkenwelle ), die über das Schiff fließen. Die Ladeluken an Deck auf der Derbyshire wurden als die Hauptursache für das Versagen bestimmt, als die Schurkenwelle über das Schiff spülte. Die Konstruktion der Luken erlaubte nur einen statischen Druck von weniger als 2 Metern (6,6 ft) Wasser oder 17,1 Kilopascal (1,59 kN/sq ft), was bedeutet, dass die Taifun-Last auf die Luken mehr als das Zehnfache der Konstruktionslast betrug. Die forensische Strukturanalyse des Wracks der Derbyshire gilt heute weithin als unwiderlegbar.

Außerdem ist mittlerweile bekannt, dass sich schnell bewegende Wellen auch extrem hohen dynamischen Druck ausüben. Es ist bekannt, dass stürzende oder brechende Wellen kurzlebige Impulsdruckspitzen verursachen können, die als Gifle-Spitzen bezeichnet werden. Diese können Millisekunden lang Drücke von 200 Kilopascal (19 kN/sq ft) (oder mehr) erreichen, was ausreichend ist, um zu einem spröden Bruch von Baustahl zu führen. Hinweise auf ein Versagen dieses Mechanismus wurden auch auf der Derbyshire gefunden . Smith hat Szenarien dokumentiert, in denen ein hydrodynamischer Druck von bis zu 5.650 Kilopascal (525 kN/sq ft) oder über 500 metrische Tonnen pro 1 Quadratmeter (11 sq ft) auftreten könnte.

Im Jahr 2004 wurde eine extreme Welle aufgezeichnet, die den Admiralty Breakwater, Alderney auf den Kanalinseln, traf. Dieser Wellenbrecher ist dem Atlantischen Ozean ausgesetzt. Der von einem an Land montierten Messwandler aufgezeichnete Spitzendruck betrug 745 Kilopascal [kPa] (108,1 psi). Dieser Druck übertrifft fast alle Konstruktionskriterien für moderne Schiffe bei weitem und diese Welle hätte fast jedes Handelsschiff zerstört.

Designstandards

Im November 1997 verabschiedete die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) neue Vorschriften über die Überlebensfähigkeit und die strukturellen Anforderungen für Massengutschiffe von 150 Metern (490 Fuß) und mehr. Das Schott und der Doppelboden müssen stark genug sein, damit das Schiff Überschwemmungen in Laderaum 1 übersteht, es sei denn, die Beladung ist eingeschränkt.

Schurkenwellen stellen aus mehreren Gründen eine erhebliche Gefahr dar: Sie sind selten, unvorhersehbar, können plötzlich oder ohne Vorwarnung auftreten und mit enormer Kraft aufprallen. Eine 12 Meter lange Welle im üblichen "linearen" Modell hätte eine Bruchkraft von 6 Tonnen pro Quadratmeter [t/m 2 ] (8,5 psi). Obwohl moderne Schiffe (typischerweise) für eine brechende Welle von 15 t/m 2 ausgelegt sind , kann eine Schurkenwelle diese beiden Werte mit einer Bruchkraft von weit über 100 t/m 2 in den Schatten stellen . Smith hat Berechnungen unter Verwendung der Common Structural Rules (CSR) der International Association of Classification Societies (IACS) für einen typischen Massengutfrachter vorgelegt, die konsistent sind.

Peter Challenor, ein führender Wissenschaftler auf diesem Gebiet vom National Oceanography Center in Großbritannien, wurde 2010 in Caseys Buch mit den Worten zitiert: "Wir haben nicht diese zufällige chaotische Theorie für nichtlineare Wellen. Überhaupt nicht." Er fügte hinzu: "Die Leute haben mindestens seit 50 Jahren aktiv daran gearbeitet. Wir haben noch nicht einmal den Anfang einer Theorie."

Im Jahr 2006 schlug Smith vor, die Empfehlung 34 der International Association of Classification Societies (IACS) in Bezug auf Standardwellendaten so zu ändern, dass die minimale Designwellenhöhe auf 19,8 m erhöht wird. Er präsentierte eine Analyse, dass es genügend Beweise für die Schlussfolgerung gab, dass während der 25-jährigen Lebensdauer von Hochseeschiffen 20,1 m hohe Wellen auftreten können und dass 29,9 m hohe Wellen weniger wahrscheinlich sind, aber nicht außerhalb von die Frage. Daher erscheint ein Auslegungskriterium basierend auf 36 Fuß (11,0 m) hohen Wellen unzureichend, wenn das Risiko des Verlustes von Besatzung und Ladung berücksichtigt wird. Smith hat auch vorgeschlagen, die dynamische Kraft von Wellenstößen in die Strukturanalyse einzubeziehen. Die norwegischen Offshore-Standards berücksichtigen nun extrem schwere Wellenbedingungen und verlangen, dass eine 10.000-jährige Welle die Integrität der Schiffe nicht gefährdet. Rosenthal stellt fest, dass ab 2005 Schurkenwellen in den Regeln der Klassifikationsgesellschaften für den Entwurf von Schiffen nicht explizit berücksichtigt wurden. Als Beispiel veröffentlicht DNV GL , eine der weltweit größten internationalen Zertifizierungsstellen und Klassifikationsgesellschaften mit Hauptkompetenz in technischer Bewertung, Beratung und Risikomanagement, ihre Tragwerksentwurfsprinzipien, die weitgehend auf der "signifikanten Wellenhöhe" basieren und als at Januar 2016 enthält noch keine Berücksichtigung von Schurkenwellen.

Die US-Marine nahm in der Vergangenheit die Konstruktionsposition ein, dass die größte wahrscheinlich anzutreffende Welle 21,4 m (70 ft) betrug. Smith beobachtete 2007, dass die Marine jetzt glaubt, dass größere Wellen auftreten können und dass die Möglichkeit extremer Wellen, die steiler sind (dh keine längeren Wellenlängen haben), jetzt erkannt wird. Die Marine musste aufgrund neuer Erkenntnisse über Wellen von mehr als 21,4 m (70 ft) keine grundlegenden Änderungen im Schiffsdesign vornehmen, da sie nach höheren Standards gebaut werden.

Es gibt weltweit mehr als 50 Klassifikationsgesellschaften mit jeweils unterschiedlichen Regeln, obwohl die meisten neuen Schiffe nach den Standards der 12 Mitglieder der International Association of Classification Societies gebaut werden , die zwei Sätze gemeinsamer struktureller Regeln implementiert haben; einer für Öltanker und einer für Massengutfrachter; im Jahr 2006. Diese wurden später in einem einzigen Regelwerk harmonisiert.

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

Weiterlesen

Externe Links

Projekt für extreme Meere

MaxWave-Bericht und WaveAtlas

Sonstiges