Das Geheimnis der Schaumkronen

Weiße Schaumkronen geben Seglern wichtige Hinweise für die herrschende Windstärke. Doch Meeresforscher an der University of Delaware in Newark fokussierten ihren Blick mehr auf die Sprühnebel, die bei orkanartigen Winden entstehen. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera konnten sie sowohl Anzahl als auch Größenverteilung der Gischt-Tröpfchen genau analysieren. Bei ihren Versuchen in einer über sieben Meter langen und einen halben Meter breiten Wasserwanne entdeckten sie einen bisher unbekannten Mechanismus für die Sprühnebel-Entstehung bei stürmischer See.

Geschwindigkeiten von mehr als 130 Kilometern pro Stunde erreichten die Luftmassen, die Fabrice Veron und seine Kollegen mit einer Windmaschine über ihre künstlichen Meereswellen blasen konnten. Die Gischtbildung während dieses Laborokans hielt die Hochgeschwindigkeitskamera mit einer zeitlichen Auflösung von bis zu 1000 Bildern pro Sekunden fest. Auf den Videoaufnahmen erkannten die Forscher, dass mehrere Prozesse zu einer unerwartet hohen Dichte sehr großer Tropfen mit Durchmessern von über einem Millimeter führten.

So spritzten Wassertröpfchen nicht nur beim Brechen einer Welle in die Höhe spritzen. Zusätzlich formten sich entlang der Wellenkämme kleine Wasserfäden, die kurz danach zu großen Tropfen mit Durchmessern zwischen einem Zehntel und wenigen Millimetern zerstäubt wurden. Die Videobilder offenbarten zudem, dass stürmische Winde kleine Luftblasen auf den Wellen aufbliesen, die nach Bruchteilen von Sekunden zerplatzten. Die zerreißenden Wasserfäden waren vor allem für die unerwartet hohe Zahl großer Tropfen verantwortlich. Die zerplatzenden Blasen auf den Wellen führten dagegen zu einem feineren Sprühnebel.

Dank dieser Messungen können nun nicht nur Segler beim Anblick von Schaumkronen fundierter fachsimpeln. Denn zudem stellen Sprühnebel über dem offenen Meer einen wichtigen Faktor beim Wärmeaustausch zwischen Wasser und angrenzenden Luftschichten dar. Diese klimatisch relevante Wechselwirkungen zwischen stürmischer See und Atmosphäre lassen sich nun besser untersuchen und dies kann zu einer Optimierung dieser Teilaspekte in Klimamodellen führen.

Jan Oliver Löfken

OD