Wellen / Seegang

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Unter Seegang werden ganz allgemein die Wellen auf der Oberfläche der Ozeane und Meere verstanden.

Generell wird bei Wellen zwischen Windsee und Dünung unterschieden. Als Seegang wird somit das Gesamtbild aus Windsee und Dünung bezeichnet.

 

Windsee entsteht durch Reibung, wenn der Wind über das Wasser weht. Hierbei wird die Welle umso größer, je stärker und länger der Wind weht und je größer die Fläche ist über die er weht, der so genannte Fetch.

Diese Wellen haben einen eher kurzen, rauen Charakter und im Vergleich zum Wellental spitze Wellenkämme.

 

Sobald die Wellen nicht mehr vom Wind angefacht werden, bezeichnet man den Seegang als Dünung.

Es handelt sich somit um alten bzw. auslaufenden Seegang. Da diese Wellen eine höhere Energie besitzen, sind sie auch nach dem Abflauen des Windes noch existent.

Dünungswellen haben eine größere Wellenlänge und werden mit der Zeit immer kleiner und rundlicher. Ihr Aussehen kann dann mit dem einer idealen Welle beschrieben werden.

Da lange Wellen schneller sind als kurze Wellen, läuft die Dünung dem Windfeld voraus und kann somit ein Warnzeichen für aufkommenden Starkwind sein. Auf der anderen Seite kann sich der Wind jedoch bereits abgeschwächt haben und die Dünung zeugt somit nur noch von einem vergangenen Sturm.

Um eine Welle zu beschreiben werden die Faktoren Wellenhöhe, Wellenlänge sowie Wellenperiode benötigt.

 

Grafik

 

Die Wellenhöhe ist der senkrechte Abstand zwischen Wellenberg und Wellental.

Die Wellenlänge ist der Abstand von zwei Wellenbergen.

Als Wellenperiode wird die Zeit bezeichnet, die zwischen dem passieren zweier Wellenkämme vergeht.

 

Bei der Betrachtung eines Seegangsfelds wird auffallen, dass sich die darin befindenden Wellen hinsichtlich Länge, Höhe und Periode unterscheiden da das Feld aus der Überlagerung verschiedener Wellen besteht.

Um jedoch in Revierführern und Seewetterberichten eine aussagekräftige Beschreibung von Seegang geben zu können, wird ihm eine kennzeichnende signifikante Welle zugeordnet.

Es handelt sich hierbei um das arithmetische Mittel aus dem höchsten Drittel der Wellenhöhen eines beobachteten Seegangsfeld H1/3.

Vereinfacht gesagt werden die Wellen in drei Gruppen aufgeteilt. In einer Gruppe befinden sich die hohen Wellen, in einer anderen die mittelhohen und in der dritten Gruppe die niedrigen Wellen. Aus der Gruppe der hohen Wellen wird nun die mittlere Wellenhöhe ermittelt und als signifikante Wellenhöhe bezeichnet.

Aus diesem Vorgehen lässt sich folgern, dass durchaus mit deutlich höheren Wellen innerhalb eines Seegangsfelds zu rechnen ist.

Klassifiziert wird der Seegang durch die Douglas Skala:

Zustand der See Bezeichnung Signifikante Wellenhöhe in Meter
0 spiegelglatte See 0
1 gekräuselte See 0 - 0.1
2 schwach bewegte See 0.1 - 0.5
3 leicht bewegte See 0.5 - 1.25
4 mäßig bewegte See 1.25 - 2.5
5 grober Seegang 2.5 - 4
6 sehr grober Seegang 4 - 6
7 hoher Seegang 6 - 9
8 sehr hoher Seegang 9 - 14
9 schwerer Seegang > 14

 

Des Weiteren gibt es folgende Arten von Wellen:

Kreuzsee entsteht, wenn sich Wellen aus verschiedenen Richtungen Überlagern. Sie entstehen meistens bei schnellen Durchzügen von Kaltfronten. Die hierbei entstehenden Wellen können extreme Höhen erreichen und verlaufen unregelmäßig. Zusätzlich kann das Manövrieren von Schiffen stark beeinträchtigt werden. Daher sind Kreuzseen bei Seefahrern gefürchtet.

Von Grundsee spricht man, wenn eine lange Welle vom Meeresboden beeinflusst wird. Sie entsteht, wenn hohe Dünung auf flaches Wasser stößt, also auch über Untiefen. Ihre Höhe kann das 2,5 fache der charakteristischen Wellenhöhe betragen. Wenn ein Schiff hiervon mitgezogen wird kann es zu Grundberührung kommen. Dies geschah z.B. vor Cascais bei Lissabon mit einem Tanker. Seitdem gibt es vor der Einfahrt eine speziell ausgerüstete Boje, die die Wellenhöhe misst und somit angibt, ob ein Schiff noch einlaufen darf oder nicht.

Kommt eine Welle in flacheres Wasser, wird der untere Teil der Welle durch Reibung auf dem Meeresgrund abgebremst. Der obere Teil der Welle läuft normal weiter. Es entsteht Brandung.

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Tsunamis entstehen durch plötzliche Bewegungen des Meeresbodens zum Beispiel in Folge eines Seebebens. Die Wellenhöhe von Tsunamis auf dem offenen Meer ist sehr niedrig und steigt erst mit dem Erreichen von flachen Küstenregionen an. Diese laufen mit Geschwindigkeiten von 300 – 500 kn auf die Küste zu und stellen sich mit abnehmender Wassertiefe auf. Die Schäden, die solche Tsunamis auslösen können, sind spätestens seit der Katastrophe in Thailand bekannt.

 

Die Entstehung von Freak Waves ist dagegen noch weitgehend unerforscht. Es handelt sich hierbei um Wellen welche die umgebenen Wellen um ein Vielfaches überragen und „aus dem nichts auftauchen“.

Diese Wellen, in den Medien auch gerne als Monsterwellen oder Kaventsmänner bezeichnet, galten bis 1995 als Seemannsgarn. Dann jedoch wurde auf der Wellenmeßanlage einer Ölplattform in der Nordsee eine einzelne Welle von 26m aufgezeichnet und somit die Aussagen dutzender Seeleute bestätigt.

Zu ihrer Entstehung gibt es die Theorie, dass diese Wellen auf Grund von Instabilitäten entstehen indem sie Energie aus den sie umgebenden Wellenzügen saugen. Eine andere Theorie besagt, dass freak waves entstehen können, wenn zwei starke Meeresströmungen aufeinandertreffen, z.B. am Kap der guten Hoffnung.

Als prominente Opfer dieser Wellen gelten z.B. das Frachtschiff München sowie die Kreuzfahrtschiffe Bremen und Queen Elizabeth 2.

Auf Grund dieser vielfältigen Gefahren für ein Seeschiff, werden daher vor Baubeginn zunächst seine Reaktionen auf die verschiedenen Wellen getestet.

Hierzu wird ein Modell des Schiffes angefertigt und im Schlepptank einer Schiffbau- versuchsanstalt verschiedenen Szenarien ausgesetzt. Bei den Modellen handelt es sich um hydrodynamische Schiffsmodelle aus Holz mit einer Länge von zumeist 5 bis 10 m.

In den Versuchen werden Seegangsverhalten, Manövereigenschaften und vieles mehr untersucht.

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Quelle: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28306807

 

Weitere Gefährdungen durch Seegang

Für den Kapitän eines Schiffes besteht hinsichtlich der von Seegang ausgehenden Gefahren eine Sorgfaltspflicht gegenüber seiner Mannschaft, dem Schiff, sowie der Ladung.

Trotz heute gängiger Wetterbeobachtungsprogramme sowie der Teilnahme am Wetterrouting kann ein Schiff immer noch in Situationen kommen, die so nicht vorherzusehen waren.

Da die Natur sich kräftig gegen den Einfluss des Menschen wehrt kommt es durchaus vor, das ein Hurrikan von seiner voraus berechneten Route abweicht und ein Schiff in arge Bedrängnis bringt.

Die jeweilige Gefährdung hängt hierbei davon ab, in welcher Richtung ein Schiff zur See steht:

Beim Fahren gegen die See kommt es zu starken Stampfbewegungen. D.h. das Schiff taucht in die Welle ein und wieder heraus. Bei zu hartem Einsetzten kann es zu Beschädigungen am Schiff und an der Ladung kommen. Zusätzlich wird die Hauptmaschine durch das ständige Auftauchen des Propellers stark belastet, da hierbei kein Widerstand durch das Wasser besteht und der Propeller entsprechend schneller dreht.

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Das Fahren vor der See, d.h. die Wellen kommen von achtern, birgt die Gefahr des Stabilitätsverlustes. Da die Schiffsstäbilität bei achterlicher See immer abnimmt, muss das Umfeld sehr genau beobachtet werden. Nimmt die Wellenhöhe zu und es wird nicht entsprechend reagiert, besteht die Gefahr des Querschlagens und des Kenterns.

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Beim Fahren mit der See schräg von vorn bzw. schräg von achtern können große Torsionsmomente auftreten. Diese können bei entsprechender Stärke zu Rissen am Schiffsverbund führen. Zusätzlich wirken Belastungen durch starkes stampfen oder rollen auf das Schiff.

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Die Gefährdung von Schiff und Mannschaft kann bei allen voran genannten Kursen durch eine Änderung von Geschwindigkeit und Richtung des Schiffs minimiert werden. Dies muss jedoch rechtzeitig und deutlich erfolgen.

Das Fahren quer zur See ist relativ unproblematisch, kann jedoch zu starken Rollbewegungen führen. Auch hier ist auf eine angepasste Geschwindigkeit zu achten, um die Gefahr von Seeschlag zu minimieren.

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Als eine Voraussetzung des sicheren passieren eines entsprechenden Seegangsfeldes ist vor allem eine gute Ladungssicherung zu nennen. Durch das Übergehen von unzureichend gesicherter Ladung wird die Sicherheit des Schiffs sowie seiner Mannschaft unnötig gefährdet.

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