Was Neptuns Krone mit GPS zu tun hat

Wellen beeinflussen das globale Klima

Ozeanografen präsentieren in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature ihre Erkenntnisse zur Gischt auf den brechenden Wellen, die viele Funktionen für das Klima der Erde hat.

Wellen in der Südchinesischen See, Bild

Kendall Melville und Peter Matusov von der Scripps Institution of Oceanography haben Bilder von sich überschlagenden Wellen auf dem offenen Meer analysiert und beschreiben in bisher ungekannter Genauigkeit das Verhalten dieser Brandung auf hoher See. Von einem Flugzeug aus fotografierten sie in Sequenzen die anrollenden Brecher, gleichzeitig maßen sie die Geschwindigkeit und bestimmten mithilfe des Global Positioning Systems (GPS) genau die Positionen der Salzwasserformationen.

Wann und warum Wellen sich brechen und wieder aufbauen, ist bislang nicht genau geklärt. Klar ist nur, dass der Wind die Wellen vor sich her treibt und an ihrer Entstehung beteiligt ist. Präzise Bilder lagen kaum vor, da sich Wellen von ihrer Natur her sehr ähnlich sehen und stets in Bewegung sind. Melville und Matusov liefern nun Präzisionsaufnahmen der Bewegungsmuster und stellen feste Regeln auf, nach denen das Wasser, die Luft und der Wind in Interaktion treten. Es gelang den Forschern, die Verteilung der Gischtschaumkronen genau zu berechnen. Sie analysierten die Wellengröße und deren Einfluss auf die Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre. Langsamere Schaumkronen mit kürzeren Wellenlängen sind bei der Vermischung von atmosphärischen Gasen und Meerwasser wichtiger, längere Wellen treiben die Meeresströmungen voran.

Es gibt einen berechenbaren Zusammenhang zwischen der Windgeschwindigkeit und der Länge der Schaumkronen auf den Wellen, Bild

Was zunächst wie eine mathematisch-ozeanografische Spielerei klingt, ist wichtig für das bessere Verständnis des globalen Klimas. Mehr als 70 Prozent der Oberfläche unseres blauen Planeten sind von Wasser bedeckt, die Weltmeere bestimmen maßgeblich das globale Klimageschehen. Schon vergangenes Jahr hatten Forscher der Scripps-Institution sich mit den Schaumkronen der Wellen beschäftigt und entdeckt, dass sie durch die Reflektion von Sonnenlicht eine kleine, aber berechenbare Rolle im Kampf gegen den Treibhauseffekt inne haben (Vgl. Ocean Whitecaps Impact Global Temperatures).

Die weißen Schaumbläschen sind der sichtbare Teil eines intensiven Austauschprozesses zwischen den Elementen. Durch das Spiel der Wellen werden Gasbläschen, die Sauerstoff und Kohlendioxid transportieren, weit unter Wasser gedrückt und somit das Meer angereichert. Umgekehrt spritzen feine Sprühpartikel, die Aerosole, in die Luft, und die Seesalzteilchen sind dort als Kondensationskerne an der Wolkenentstehung und damit dem Wettergeschehen maßgeblich beteiligt.

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Eine praktische Anwendung der Studie ist die jetzt mögliche Korrektur von Flug- und Satellitenbildern. Der Schaum verändert die Farbwerte der Fernerkundungs-Aufnahmen, von deren Genauigkeit die Definition von Veränderung des Wassers, zum Beispiel bezüglich des Chlorophyllgehalts, abhängt. Diese Verfälschungen können jetzt mithilfe der von Melville und Matusov berechneten Formeln korrigiert werden. Die Meeresforscher der Scripps-Institution sehen auch einen Zusammenhang mit der Entstehung von Hurricanes, denn die aufgewühlte Meeresoberfläche befördert Wärme in die Atmosphäre, ein Vorgang der die Entstehung von Stürmen beeinflusst. Die Wissenschaftler starten zwei Projekte, die zum Ziel haben, Hurricanes und ihre Mechanismen detailliert zu untersuchen. Dabei sollen die Gischtschaumkronen als Indikatoren für die Dynamik und Thermodynamik der tropischen Wirbelstürme dienen.

Videostatements von Melville online

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