Wellenentstehung & Swellbildung

Wellenentstehung und Swellbildung

Dieser Text wurde uns von Lorenzo zur Verfügung gestellt.

Damit sich ein ausgereifter Seegang auf offener See entwickeln kann, müssen mehrere Faktoren ineinander greifen:

1. Windstärke
2. Winddauer
3. Fetch (Einwirklänge des Windes)

Um einen ausgereiften Seegang entsprechend einer bestimmten Windstärke entstehen zu lassen, gilt:

• Je größer die Windstärke ist, desto länger muss die Einwirkfläche (Fetch) sein, über die der Wind weht.
• Zudem muss die Windstärke über längere Zeit in gleicher Richtung anhalten.

Die größten Wellen sind in sturmreichen Gegenden mit entsprechendem Windfetch zu erwarten, z. B. Nordatlantik und Südpazifik, da hier die sturmreichen Westwindgürtel der Erde vorherrschen.

Spektrum der Ozeanwellen

Bevor sich ein Swell ausbildet, wirkt zunächst der Wind auf die Wasseroberfläche ein. Vorher durchlebt der Ozean mehrere Stadien:

1. Kapillarwellen (capillary waves): kleine Wellen bei Windstärken von ca. 2 Knoten, verfallen bei Windstopp.
2. Ripples (Wellenrippel): entstehen bei stärkerem und anhaltendem Wind, werden unebener und welliger.
3. Chop: kurzperiodische Wellen (1–4 Sekunden) durch fortgesetzte Windwirkung.
4. Sea: ab Periode von 5 Sekunden verändern die Wellen ihr Charakterbild, die Energieübertragung des Windes wird effizienter.

Die Steilheit der Wellen ist durch das Verhältnis Höhe zu Wellenlänge begrenzt, typischerweise 1:7.

Die Reibung zwischen Luft und Wasser erzeugt an der Grenzschicht eine wellenförmige Ausgleichsströmung, die sich bald sinusförmig darstellt. Wasserteilchen bewegen sich in kreisförmigen Orbitalbahnen, deren Durchmesser zur Tiefe hin abnimmt. Bei einer Tiefe von ½ Wellenlänge ist die Wellenbewegung kaum noch spürbar.

Windwellen bestehen auch nach Abflauen des Windes weiter und können sich als Bewegungsimpulse (Swell) vom Sturmgebiet entfernen, wobei sie sich nur allmählich abschwächen.

Ausbreitung und Ordnung des Swells

Nachdem ein Swell entstanden ist, breitet er sich über den Ozean aus. Je weiter entfernt vom Ursprung, desto mehr streut er sich. Die doppelte Ausbreitungsdistanz reduziert die Wellenhöhe um ein Drittel. Die Wellen ordnen sich durch Radialdispersion: kürzere, langsamere Wellen werden von den längeren, schnelleren überholt, wodurch saubere Dünungslinien entstehen.

Die Corioliskraft bewirkt eine Ablenkung der Wellen: auf der Nordhalbkugel nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links.

Shoaling-Effekt und Refraktion

Beim Annähern an die Küste kommt der Swell in Kontakt mit dem Boden und verlangsamt sich, wobei die Energie größtenteils erhalten bleibt und die Wellenhöhe zunimmt. Dies geschieht ab einer Wassertiefe von ca. ½ der Wellenlänge. Die Periode bleibt dabei konstant. Dieser Prozess wird shoaling genannt.

Bei unterschiedlicher Wassertiefe erfolgt die Wellenrefraktion:

• Concave Refraction: Wenn ein Swell auf ein Hindernis (z. B. Riff) trifft, verlangsamt sich dieser Teil, während das tiefe Wasser daneben schneller bleibt. Die Welle wird zur Riffspitze hin eingelenkt, Energie konzentriert sich Richtung Peak, die Welle wird steiler und oft kürzer.
• Convex Refraction: Trifft der Swell auf die Spitze eines Punktes, verlangsamt sich dieser Teil, während andere Teile schneller weiterlaufen. Die Energie wird über einen weiten Bereich verteilt, Wellenkraft reduziert, Länge der Welle verlängert. Typisch für viele Pointbreaks.

Brechverhalten der Wellen

Wellen brechen, wenn der untere Teil so stark verlangsamt wird, dass der obere Teil darüber kippt. Kritische Wassertiefe: 1,3 * Wellenhöhe. Einflussfaktoren: Windrichtung (Onshore/Offshore), Swell-Typ und Untergrundneigung.

• Groundswells: brechen eher in flachem Wasser.
• Windswells: brechen in tieferem Wasser.
• Flacher Strand: Wellen brechen früher, steiler Untergrund: Wellen brechen später und kraftvoller.

Sea Floor Features

Wichtige Unterwasserstrukturen für Surfer:

• Riffe, Points, Strände, Flussmündungen
• Beachbreaks: Sandbankform entscheidet über gute Wellen. Flacher Sandboden → close-outs; ideal geformte Sandbank → saubere Breaks.
• Channels: Strömungen, die Surfer vom Line-Up zum Peak bringen und Sand transportieren.

Die Kombination aller Faktoren – Swellgröße, Windrichtung, Untergrundtopographie – bestimmt, wo und wie die Wellen brechen.