Im Dezember 2024 erfassten die Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und die SWOT-Mission im offenen Meer während des Sturms Eddie signifikante Wellenhöhen von nahezu 20 Metern. Dies entspricht in etwa der Höhe des Arc de Triomphe, der auf dem Ozean treibt. Diese Wellen stellen die größten dar, die seit Beginn der Satellitenbeobachtungen im Jahr 1991 dokumentiert wurden und sind entscheidend für ein neues Studienprojekt, das untersucht, wie extremste Sturmwellen entstehen und sich ausbreiten.

Was bedeutet eigentlich eine 20-Meter-Welle?

Wenn Wissenschaftler von signifikanter Höhe sprechen, meinen sie ein Maß, das die Wellenaktivität zusammenfasst und sich annähernd an den Durchschnitt der höchsten Drittel der Wellenwerte orientiert. Im Fall von Eddie maß der Altimeter an Bord von SWOT eine signifikante Höhe von 19,7 Metern bei einer Periode von etwa 20 Sekunden. Diese Werte setzen einen neuen Rekord in den Satellitenbeobachtungen seit 1991.

In der Praxis bedeutet dies, dass Wasserwände so hoch wie ein sechsstöckiges Gebäude in der Dunkelheit aufsteigen und wieder zusammenbrechen, weit entfernt von der Küste und jeglicher Kamera. Bisher wurden derartige Phänomene hauptsächlich durch numerische Modelle und Berichte von Seeleuten bekannt. Die direkte Messung, auch aus Hunderten von Kilometern Höhe, ermöglicht es zu überprüfen, ob diese Modelle zutreffend sind.

Eddie: Der Sturm, der seine Spur um die Welt hinterließ

Ein Team unter der Leitung des französischen Ozeanografen Fabrice Ardhuin kombinierte die Messungen von SWOT mit Aufzeichnungen anderer Satellitenaltimeter und einer Wellen-Datenbank, die bis in die frühen 90er Jahre zurückreicht. Am Höhepunkt des Sturms, am 21. Dezember 2024, wurden im Nordpazifik Wellen von nahezu 20 Metern gemessen. Danach folgten die Forscher der von Eddie erzeugten Sturmwelle über etwa 24.000 Kilometer, von den Gewässern des Pazifiks bis zum tropischen Atlantik, zwischen dem 21. Dezember und dem 6. Januar. Selbst als sich der Himmel in der Sturmszone beruhigte, reisten diese Wellen weiterhin durch die Ozeane wie stille Boten.

Bereits Tausende von Kilometern vom Zentrum des Sturms entfernt konnte SWOT Wellenzüge mit Wellenlängen zwischen 1.200 und 1.360 Metern und Höhen von nur wenigen Zentimetern disponieren, gerade an der Grenze dessen, was der Satellit erfassen kann. Diese Kombination von sehr langen und relativ niedrigen Wellen passt zu der Theorie, dass innerhalb des Sturms die dominierenden kürzeren, steileren Wellen einen Teil ihrer Energie auf immer längere Komponenten übertragen, die sich dann im Ozean verteilen.

Die längsten Wellen übertragen weniger Energie

Die neue Studie, veröffentlicht in den Proceedings of the National Academy of Sciences, kommt zu dem Schluss, dass die Energie der längsten Wellen erheblich überschätzt wurde. Laut der Analyse von Ardhuin und seinem Team gaben die in Ingenieurwissenschaft und Meteorologie verwendeten empirischen Modelle bis zu zwanzigmal mehr Energie für die Komponenten mit Perioden an, die etwas über dem dominanten Perioden des Sturms lagen.

Mit anderen Worten, der Großteil der Kraft des Sturms konzentriert sich auf die dominanten Wellen, die Perioden von etwa 20 Sekunden aufweisen und besonders gefährlich für Schiffe, Plattformen oder Offshore-Windparks sind. Auch wenn die sehr langen Wellen, die durch die Ozeane reisen, bedeutend sind – zum Beispiel bei der Küstenerosion oder in Mikroseismiken, die von Seismographen registriert werden – transportieren sie nicht die Energie, die man früher annahm.

Die Relevanz für Küstenbewohner

Obwohl dies wie ein sehr technisches Thema erscheinen mag, hat es sehr konkrete Auswirkungen. Der Entwurf von Schiffen, Offshore-Ölplattformen und schwimmenden Windparks wird unter Berücksichtigung von Wellenhöhen vorgenommen, die nur einmal in mehreren Jahrzehnten vorkommen. Zu wissen, ob ein Sturm Wellen von 16, 20 oder 22 Metern erzeugen kann, ist kein geringfügiges Detail, sondern der Unterschied zwischen einer sicheren Struktur und einem katastrophalen Versagen mitten im Winter.

Zusätzlich bleiben Sturmwellen wie die von Eddie nicht auf hoher See. Wenn sie sich flacheren Gewässern nähern, verwandeln sich diese langen Wellen in Brecher, die Strände anheben, Promenaden beschädigen und Deiche sowie Häfen auf die Probe stellen. Für viele Küstenstädte, die bereits durch den Anstieg des Meeresspiegels besorgt sind, ist ein besseres Verständnis der realen Größe dieser extremen Wellen ein zusätzliches Werkzeug zur Anpassung an den Klimawandel.

Seltene Stürme, sich veränderndes Wetter und viele offene Fragen

Fabrice Ardhuin fasst die Herausforderung zusammen, die vor uns liegt. Er erklärt: „Wir werden diese Hypothese durch Modelle testen. Jetzt können wir die Intensität der Stürme über die Zeit verfolgen. Der Klimawandel könnte ein Faktor sein“ und fügt hinzu, dass dies nicht das einzige Element ist, da der Relief des Meeresbodens und die Seltenheit dieser Stürme ebenfalls einen Einfluss haben.

Gemäß den vom Team gesammelten Daten fallen die Jahre 2023 und 2024 in die Variabilität der letzten drei Jahrzehnte. Trotzdem warnen die Autoren, dass längere Zeitreihen erforderlich sind, um klare Trends bei den extremsten Wellen zu erkennen. Die Uhr des Klimawandels tickt schneller als die der Statistik, was die Schlussfolgerungen kompliziert.

Der Erbe von Eddie bis jetzt

Über den Rekord hinaus bedeutet die Kombination von SWOT und anderen Satelliten einen Paradigmenwechsel in der Beobachtung der Ozeane. Zum ersten Mal kann detailliert rekonstruiert werden, wie ein großer Sturm extreme Wellen generiert und wie diese Energie sich zwischen Wellen verschiedener Längen verteilt, die gesamte Becken überqueren.

Für jemanden, der das Meer von der Strandpromenade aus betrachtet, mag Eddie nur ein weiterer Name auf der Liste der Stürme sein. Doch dahinter entsteht eine neue Generation von Karten und Modellen, die helfen werden, vorherzusagen, wann die nächste große Welle ankommt und wie hoch das Wasser im nächstgelegenen Hafen steigen könnte. Das nächste Mal, wenn man hört, dass sich ein Sturm auf der anderen Seite der Welt bildet, sollte man bedenken, dass seine Wellen möglicherweise bereits auf Reisen sind. Und dass sie früher oder später an irgendeiner Küste ankommen.

Die offizielle Studie wurde in den „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht.