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Trinidad, unterirdische Wellen, Tsunami

Unterirdische Welle vor Trinidad Bild: NASA

Unter der Oberfläche

In der Tiefe der Meere: Wellen hoch wie Wolkenkratzer

Auch unter der Oberfläche sind die Meere in Bewegung: Forscher entdecken immer mehr Tiefenwellen, manche 170 Meter hoch. Die Wogen erzeugen Sandstürme, bremsen Schiffe, versorgen Lebewesen. Wie sind die Giganten zu erklären?

29.04.14, 17:13

Ein Artikel von

Axel Bojanowski

Dass unter Wasser mächtige Kräfte verborgen sein müssen, erkannten zuerst Seefahrer. Ihre Schiffe verloren deutlich an Fahrt, ohne dass eine bremsende Gegenströmung erkennbar gewesen wäre. Und U-Boote wurden regelrecht erschüttert von der mysteriösen Gewalt. Doch manche nutzten die versteckte Kraft der Ozeane: Durch Meerengen wie der Strasse von Gibraltar konnten U-Boote unerkannt entkommen, indem sie sich von untermeerischen Strömungen treiben liessen.

Moderne Messungen enthüllen die geheimnisvolle Drift der Tiefe. Die verborgenen Strömungen schwingen sich zu mächtigen Wellen auf, berichten Forscher diese Woche auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union (EGU) in Wien. Die sogenannten internen Wellen wirken bis an die Oberfläche, wo sie das Überleben von Lebewesen ermöglichen und die Luft kühlen. Man findet sie weltweit in allen Gewässern.

Erstmals haben Wissenschaftler die Wogen nun auch im Aralsee in Kasachstan aufgespürt, berichtet eine Gruppe um Elizaveta Khymchenko vom Shirshov Institute of Oceanology (RAS) in Moskau auf der EGU-Tagung. An beiden Ufern des Sees hat das Team in unterschiedlichen Tiefen Sensoren angebracht. Sie registrierten bis zu fünf Meter hohe Wellen, von denen an der Oberfläche nichts zu spüren war.

Unterirdische Wellen in der Strasse von Gibraltar Bild: ESA

Rekordwellen vor Taiwan

Das Wasser des nur 37 Meter flachen Aralsees wird in etwa 20 Meter Tiefe von einer unsichtbaren Trennschicht geteilt, vergleichbar jener zwischen Öl und Essig in ungerührtem Salatdressing. Zwischen beiden Schichten gibt es ohne Turbulenzen fast keinen Austausch.

Glücklicherweise schwinge die Trennschicht im Aralsee in stetem Rhythmus, berichtet Elizaveta Khymchenko. Temperaturmessungen zeigten, dass kaltes Wasser rhythmisch nach oben schwappt. Die Untermeerwellen sorgten dafür, dass sich der See mische. Nährstoffe aus der Tiefe gelangten dabei nach oben, wovon Organismen profitierten.

«Es handelt sich um die stärksten internen Wellen, die bislang entdeckt wurden, sie sind so hoch wie ein Wolkenkratzer»

Thomas Peacock, MIT-Forscher

Im Ozean schwingen sich die verborgenen Wogen nicht selten zu Giganten auf. In der Strasse von Luzon zwischen Taiwan und den Philippinen erreichten sie eine Höhe von 170 Metern, berichtet Thomas Peacock vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston, USA. «Es handelt sich um die stärksten internen Wellen, die bislang entdeckt wurden, sie sind so hoch wie ein Wolkenkratzer», sagt der Forscher.

Unterirdische Welle in der Strasse von Thushima zwischen Japan und Korea Bild: NASA

Ursache der Wogen

Gezeitenkräfte seien die Ursache für die Wogen in der Strasse von Luzon. Die Flut schiebt sich zweimal täglich durch die Meerenge. Unterseeklippen stauen die Strömung - bis sie über die Hindernisse schiesst. Dabei schwappt schweres kaltes Tiefenwasser nach oben, bis es an Schwung verliert und wieder absackt - eine Welle entsteht.

 Zwar können manche Phänomene das Tiefenwasser in Schwingung versetzen, etwa Erdbeben oder Wasserwirbel. Vor allem aber Gebirgszüge im Meer scheinen die Ursache für die Wogen zu sein. Auch im Nordatlantik sorgten felsige Hindernisse dafür, dass sich Tiefenströmungen zu Wellen aufschaukelten, berichten Forscher der University of Southampton auf der EGU-Tagung.

Giganten werden an der Oberfläche sichtbar

Die internen Wellen verfrachten offenbar gewaltige Mengen Sand: Die Kontinentalschelfe - die untermeerischen Ränder der Kontinente - würden regelrecht überschwemmt mit Sand. Aus U-Booten beobachteten Wissenschaftler, dass Strömungen am Meeresgrund grosse Mengen Partikel aufwirbeln und so quasi Sandstürme im Ozean erzeugten. Ohne die Sandfracht der Tiefen-Wogen wären die Schelfe vielerorts erheblich steiler, folgern Forscher.

Interne Wellen sind in den Ozeanen übereinander gestapelt - es gibt sie in verschiedenen Tiefen. Jene, die in flachere Gefilde auflaufen, sorgen für Blütezeiten: Manche Korallenriffe wären ohne Nährstoffe, die die verborgenen Wellen aus der Tiefe schwemmen, kaum lebensfähig, meint Peacock. Auch das Klima werde verändert, denn kaltes Wasser gelange mit den Wellen hinauf, Wärme in die Tiefe. Doch Klimamodelle hätten den natürlichen Wärmetauscher bislang nicht auf der Rechnung, erläutert der Forscher.

Manchmal werden die geheimnisvollen Tiefen-Wogen auch an der Oberfläche sichtbar. Zwar heben die Wellen das Meer nur minimal. Satellitenbilder aber machen die Spuren erkennbar: Über den Wellenbergen der untermeerischen Riesen kräuselt sich die Wasseroberfläche - der Kontrast lässt Rillen auf dem Meer erscheinen. Sie bezeugen die verborgene Kraft der Tiefe.

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