Phänomen auf See

Forscher lösen Rätsel um den Totwasser-Effekt

Dennis L.

Seit Jahrtausenden beobachten Seefahrer einen mysteriösen Effekt auf den Ozeanen: Ohne ersichtlichen Grund bremsen Schiffe urplötzlich ab und kommen dann nur noch sehr langsam und holprig voran. Nun konnten Forscher endlich das Rätsel lösen und den sogenannten Totwasser-Effekt physikalisch erklären.

Poitiers (Frankreich). Beim sogenannten Totwasser handelt es sich keinesfalls um Seemannsgarn, sondern ein reales Phänomen, welches seit Jahrtausenden bekannt ist und in Ozeanen überall auf der Welt auftritt. Nur so richtig erklären konnte die Wissenschaft den Effekt, bei dem Schiffe aus voller Fahrt plötzlich abgebremst werden und dann nur noch ganz langsam und holprig vorankommen, bis heute nicht. Doch französische Forscher ist es nun endlich gelungen, das Rätsel um den Totwasser-Effekt zu lösen und das Phänomen genau zu erklären.

Wirft man einen Blick in die Vergangenheit, so findet man in Aufzeichnungen des norwegischen Polarforschers Fridjof Nansen, der im Jahr 1893 das arktische Meer vor der Küste Sibiriens erforschte, genaue Beschreibungen des seltsamen Phänomens. Selbst die Flotte der ägyptischen Herrscherin Kleopatra musste 31 v. Chr. in der Schlacht bei Actium Bekanntschaft mit dem Totwasser-Effekt machen, wodurch nach heutiger Sicht der Forschung das Ende der Römischen Republik besiegelt wurde.

Totwasser: Was war der Wissenschaft bekannt, was war bisher ungeklärt?

Bekannt war der Wissenschaft, dass das sogenannte Totwasser in allen Ozeanen auftreten kann und zwar genau dann, wenn Wasser mit unterschiedlicher Dichte aufeinandertrifft. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn Wasser einen unterschiedlichen Salzgehalt oder aber eine unterschiedliche Temperaturen besitzt. Beim Totwasser-Effekt schiebt sich dann das Wasser mit der geringeren Dichte über das Wasser mit der höheren Dichte.

Durchquert ein Schiff nun diese Grenzschicht, entsteht am Bug des Schiffes eine Welle, die sich quasi am Schiff festsaugt und es dadurch extrem abbremst. Warum jedoch das Schiff während der Fahrt ins Stottern gerät und immer wieder schneller und dann wieder langsamer wird, dass war der Wissenschaft bisher nicht bekannt.

Um den Totwasser-Effekt nun endgültig und vollständig erklären zu können, haben Wissenschaftler um Germain Rousseaux von der Universität Poitiers in Frankreich Experimente mit einem Modellboot gemacht. Dieses fuhr in einem Wasserbecken mit Wasser unterschiedlicher Dichte, welches die Wissenschaftler einfärbten, um die Strömungen des Wassers später am Computer genau nachvollziehen zu können.

Versteckte Welle als Ursache für das Ruckeln im Totwasser

Die Auswertung am Computer brachte eine Überraschung zum Vorschein. Demnach bildet sich am Bug des Schiffes nicht nur eine Welle, sondern noch eine versteckte zweite Welle. Dadurch bilden sich vor dem Schiff kurzzeitig Wellenberge und Wellentäler, die das Schiff entsprechend bremsen und wieder beschleunigen. Danach kommt es zur bereits bekannten Bremswirkung der Heckwelle, die dann die Fahrt des Schiffes merklich reduziert.

Wie die Wissenschaftlern im Fachjournal PNAS berichten, tritt der Totwasser-Effekt relativ häufig an Meerengen auf, wo sich die sogenannten Ruckelwellen besonders bemerkbar machen.

Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.1922584117

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