Wellen und Monsterwellen

Wind und Wellen – diese beiden Naturgewalten gehören untrennbar zusammen. Denn Wellen werden, anders als die Gezeiten Ebbe und Flut, vom Wind erzeugt. Der Wind gleitet über die Wasseroberfläche und schiebt das Wasser dabei an. Wie hoch die Wellen werden, hängt von der Windstärke ab und davon, über welche Strecken der Wind über das Wasser pfeift.

Surfer
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Laufen an den Küsten die Wellen auf Land auf, werden sie höher. Das liegt daran, dass bei abnehmender Wassertiefe immer weniger Platz für das Wasser ist, es weicht nach oben aus. Im flachen Wasser wird die Welle noch dazu am Boden gebremst. Die Wellenkrone dagegen kippt ungebremst nach vorne und „bricht“. Durch das Aufwirbeln des Wassers in der Luft bilden sich weiße Schaumkronen, die Gischt.

sich überschlagende Welle
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raue See
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Bläst ein extrem starker Wind übers Meer, entsteht eine Sturmflut. Sturmfluten sind besonders häufig im Frühjahr und im Herbst. Mit ihrer Kraft können sie schwere Überschwemmungen verursachen und die Form der Küste völlig verändern. Besonders gefährdet durch Sturmfluten ist die Nordseeküste mit der Deutschen Bucht. Weil die Nordsee sehr flach ist, kann sich das Wasser hier bei einem Sturm sehr hoch aufstauen.

Wellenkrone
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Darüber hinaus gibt es auch einzelne besonders steile Wellen, die viel höher sind als die Wellen in ihrer Umgebung. Solche Monsterwellen oder „Kaventsmänner“ hielt man lange Zeit für „Seemannsgarn“, also für maßlos übertriebene Abenteuergeschichten von Seeleuten. Satellitenbilder und genaue Messungen können mittlerweile jedoch beweisen, dass es solche Monsterwellen tatsächlich gibt. Bis zu 40 Meter werden sie hoch und sind damit auch für große Schiffe eine ernste Gefahr. Wie sie entstehen ist noch nicht genau geklärt. Vermutlich bilden sie sich durch das Zusammentreffen von langsamen und schnellen Wellen, kombiniert mit Meeresströmungen.

Selbst für riesige Kreuzfahrtschiffe können Wellen zur Gefahr werden
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Anders als Wellen und Monsterwellen entwickeln sich Tsunami-Wellen nach Erdbeben oder Vulkanausbrüchen. Tsunami-Wellen können verheerend sein: In Japan rollte nach einem heftigen Erdbeben im März 2011 ein zehn Meter hoher Tsunami über die Nordküste des Landes. Tausende von Menschen fielen der Katastrophe zum Opfer.

Wie entsteht Wind?

An der Küste weht oft ein frischer Wind. Bläst er besonders kräftig, ist auch von einer steifen Brise die Rede. Aber nicht nur am Meer – überall auf der Erde ist Luft in Bewegung. Nur an wenigen Orten der Erde weht nicht das leiseste Lüftchen, wie in der Kalmenzone am Äquator – benannt nach dem französischen Wort für Flaute: „calme“. Diese windstille Gegend war früher von Seefahrern gefürchtet, denn die Segelschiffe kamen dort wochenlang nicht vom Fleck. Doch woran liegt es, dass manchmal Flaute herrscht und manchmal ein heftiger Sturm übers Land fegt?

Am Strand ist es oft windig
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Wind entsteht vor allem durch die Kraft der Sonne. Wenn die Sonnenstrahlen den Erdboden aufheizen, erwärmt sich darüber auch die Luft. Die Warmluft dehnt sich aus und wird dadurch dünner und leichter: die Luftmasse steigt nach oben. In Bodennähe entsteht so Tiefdruck. Wo es kalt ist, sinkt die Luft dagegen ab und am Boden bildet sich Hochdruck. Um den Druckunterschied zwischen benachbarten Luftmassen auszugleichen, strömt kältere Luft dorthin, wo warme Luft aufsteigt. Das geschieht umso schneller, je größer der Temperaturunterschied zwischen den Luftschichten ist. So gerät die Luft in Aktion – es weht ein mehr oder weniger starker Wind.

Bei Flaute macht Segeln keinen Spaß
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Besonders gut lässt sich die Entstehung von Wind am Meer beobachten. Tagsüber erwärmt sich die Luft über dem Land schneller als über dem Wasser. Die warmen Luftmassen steigen nach oben und saugen die kühle und schwere Luft über der See an: Der Wind weht vom Meer zum Land. Nachts ändert der Wind seine Richtung. Weil das Wasser die Wärme länger speichert als das Land, ist auch die Luft darüber noch wärmer und steigt auf. Dann bläst der Wind vom Land zum Meer.

Die Kraft der Sonne …
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…versetzt die Luft in Bewegung
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Woher der Wind weht, wird immer mit der Himmelsrichtung angegeben. In unseren Breiten ist das oft aus westlicher Richtung, wir leben in der sogenannten Westwindzone. Die heißen Passatwinde wehen dagegen zuverlässig aus östlicher Richtung zum Äquator hin. Und die polaren Ostwinde transportieren eisige Luftmassen vom Pol zum Polarkreis.

Zum Kitesurfen braucht man natürlich Wind
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Woher weht der Wind?
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Der Meeresboden

In dunklem Blau glitzert die Wasseroberfläche der Ozeane. Kaum zu glauben, dass der Meeresboden teilweise viele Kilometer tiefer liegt und sich dort unten eine spektakuläre Unterwasserlandschaft verbirgt. Denn der Meeresboden ist nicht so glatt wie der Boden eines Swimming-Pools: Am Meeresgrund finden sich hohe Berge, tiefe Gräben und Lava spuckende Vulkane genauso wie ausgedehnte Ebenen.

Wasseroberfläche Meer
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So ist das Wasser der Ozeane auch nicht überall gleich tief. Rund um die Kontinente liegen die flachen Schelfmeere. Hier neigt sich der Meeresboden von der Küstenlinie sanft abwärts bis er etwa eine Tiefe von 200 Meter unter dem Meeresspiegel erreicht. Der Boden der Schelfmeere besteht aus kontinentaler Kruste. Daher gehört er eigentlich zum Festland, auch wenn er von Meerwasser überspült ist.

Küste mit Sandstrand
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Erst viele Kilometer von der Küste entfernt, im Schnitt nach 74 Kilometern, endet der flache Schelfbereich mit der Schelfkante. Von dieser Kante an geht es wie auf einer Rutsche steil nach unten auf etwa vier Kilometer Tiefe. Dieser Steilhang bildet den Übergang zur Tiefsee, in die kein Licht mehr vordringt. Deshalb wachsen dort unten auch keine Pflanzen. Nur einige Tierarten konnten sich, trotz der feindlichen Bedingungen, an diesen Lebensraum anpassen.

Fischschwarm im flachen Wasser
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Inmitten der Ozeane ragen Gebirge in die Höhe, die mittelozeanischen Rücken. Diese Unterwassergebirge ziehen sich über lange Strecken durch alle Weltmeere. An manchen Stellen ragen sie als Inseln über den Meeresspiegel hinaus. Island zum Beispiel liegt direkt auf dem mittelatlantischen Rücken, dem längsten Gebirge der Welt.

Landschaft mit heißen Quellen in Island
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Auch tiefe Gräben durchziehen die Ozeane. Die meisten von ihnen liegen im Pazifik. Zu ihnen gehört der Marianengraben, der tiefste Graben der Welt. Er reicht bis zu 11.034 Meter unter dem Meeresspiegel hinab. Nur zwei Menschen sind jemals dort unten gewesen: Der Meeresforscher Jacques Piccard und sein Begleiter Don Walsh bei ihrer Rekord-Tauchfahrt im Jahr 1960.

Tsunami – verheerende Hafenwelle

Eine haushohe Wand aus Wasser rast auf die Küste zu. In Ufernähe bricht sich die gigantische Welle und reißt alles mit sich, was sich ihr in den Weg stellt. Solche Riesenwellen, Tsunamis genannt, können ganze Küstenregionen zerstören. Viele Menschen fielen ihnen bereits zum Opfer. Die Tsunamikatastrophe, die im Dezember 2004 die Küsten Indonesiens und Thailands verwüstete, ist vielen noch in schrecklicher Erinnerung. Ebenso der Tsunami, der im März 2011 die Ostküste Japans traf und die nukleare Katastrophe von Fukushima auslöste. Weil in Japan besonders viele solcher Riesenwellen auflaufen, stammt auch das Wort „Tsunami“ aus dem Japanischen. Es bedeutet „Hafenwelle“ – was recht harmlos klingt im Vergleich zu seiner Zerstörungskraft.

Ein Tsunami kann ganze Küstenregionen vernichten
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Verursacht wird ein Tsunami meist durch Erdbeben oder Erdrutsche unter Wasser. Die Bewegung des Meeresbodens schiebt das umgebende Wasser gleichsam an. Eine gewaltige Welle entsteht. Weit draußen im Meer ist diese Welle anfangs noch nicht besonders hoch, dafür kann sie aber mehrere hundert km/h schnell sein. Gefährlich wird es, wenn eine solche Welle auf die Küste zurast. Weil das Meer in Ufernähe immer flacher wird, fehlt ihr der Raum zum Ausweichen. Zwar wird die Welle in Richtung Land etwas abgebremst, sie türmt sich aber viele Meter hoch auf.

Ruhige See an Japans Küste
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Neben Erdbeben und Erdrutschen können auch Vulkanausbrüche einen Tsunami auslösen. Der Ausbruch des Krakatau im Jahr 1883 zum Beispiel verursachte eine fast 40 Meter hohe Flutwelle.

Nach dem Tsunami 2011 in Japan: Große Schiffe wurden an Land gespült ...
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Ein Tsunami trifft die Küste jedoch nicht ohne Vorwarnung: Zunächst läuft das Wasser weiter als üblich auf den Strand auf und bleibt für einige Minuten dort stehen. Danach zieht sich das ablaufende Wasser extrem weit zurück, der Meeresboden wird sichtbar. Schließlich taucht am Horizont die weiße Schaumkrone des Tsunami auf, der sich rasend schnell der Küste nähert. Wer solche Zeichen bemerkt, sollte ohne zu zögern höher gelegene Orte aufsuchen, um der Riesenwelle zu entkommen.

... und Häuser einfach davon gerissen.
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Am nordwestlichen Rand der Pazifischen Platte sind Tsunamis besonders häufig. Dort warnen auch Beobachtungsstationen die Bewohner der Küste. Um einen Tsunami vorherzusagen, messen sie die Seebeben im Ozean. Da die Erdbebenwellen schneller sind als die Wellen des Wassers, haben sie immer einen Vorsprung vor dem Tsunami. Darum ist eine Warnung umso rechtzeitiger möglich, je weiter das Seebeben von der Küste entfernt ist.

Ebbe und Flut

Wer schon an der Nordsee oder am Atlantik Urlaub gemacht hat, kennt das Problem: Man geht zum Schwimmen an den Strand und das Wasser ist viel weiter entfernt als beim letzten Bad. Der Wasserstand ist gesunken: Es ist Ebbe. Wer jetzt ins Wasser möchte, muss entweder ein Stück weit über feuchten Sand und Schlick laufen oder ein paar Stunden warten, bis die Flut kommt und das Wasser wieder steigt.

Watt bei Ebbe
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Ebbe und Flut wechseln sich in einem regelmäßigen Rhythmus ab. Diesen Wechsel nennt man Gezeiten. Der Zeitabstand zwischen Ebbe und Flut beträgt etwas mehr als sechs Stunden. Zwischen einer Flut und der nächsten liegen zwölf Stunden und 25 Minuten. Wie stark das Wasser steigt und fällt, hängt von der Küste ab. An der Nordsee misst der Unterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser etwa zwei bis drei Meter. Andernorts ist er aber wesentlich größer: In der Bay of Fundy in Kanada schwankt der Wasserpegel um 15 bis 21 Meter – das ist der höchste Tidenhub der Welt!

Nordseeküste
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Insel Mont-Saint-Michel an der französischen Küste, früher nur bei Ebbe zu erreichen, heute durch Damm Verbindung mit Festland
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Woran aber liegt es, dass das Wasser in den Ozeanen hin und her schwappt? Die Lösung steckt in der Anziehungskraft des Mondes. Diese Kraft verursacht zwei riesige Flutberge, unter denen sich die Erde dreht. Einer der beiden kommt direkt durch die Anziehungskraft des Mondes zustande, denn dieser zieht das Wasser zu sich hin. Der zweite Flutberg befindet sich genau auf der gegenüberliegenden Seite der Erde. Dieser entsteht, weil sich die Erde durch die Anziehungskraft des Mondes nicht vollkommen gleichmäßig dreht, sondern etwas „eiert“. Als Folge entsteht eine Fliehkraft, die das Wasser vom Mond wegzieht. Beide Flutberge sind ungefähr einen halben Meter hoch.

Mond bei Ebbe
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Nicht nur der Mond, auch die Anziehungskraft der Sonne wirkt auf das Wasser. Wenn Sonne und Mond auf einer Linie liegen, dann steigt durch die gemeinsame Anziehungskraft die Flut höher als normal: Es gibt eine „Springflut“. Stehen Sonne und Mond dagegen in einem 90 Grad Winkel zur Erde, dann heben sich ihre Kräfte teilweise auf. Das Ergebnis ist eine weniger hohe Flut, die Nippflut.