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22. April 2008 / Solitonwellen in der Straße von Gibraltar

von firmm Team

Text: Elisabeth Kubin, Volontärin bei firmm

Bei der heutigen 17 Uhr Ausfahrt mit dem firmm Boot konnten wir die bekannten ‚Vaciante' Wellen selbst erleben.
Auf der Ausfahrt begleitete uns heute auch der MDR, der für sein Reisemagazin mit ‚Ilse Bähnert' Aufnahmen von den Walen und Delfinen hier in der Straße von Gibraltar machte.

Die Vaciante verursacht Wellen die in der Physik unter dem Namen Solitonwellen bekannt sind. Sie kommen in Festkörpern vor, aber auch in Flüssen, Seen, Meeren und sehr selten in der Atmosphäre (z.B.: die Morning Glory in Australien, siehe Foto).

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Abb.: Morning Glory in Australien. Auch diese Welle ist eine Solitonwelle.
[Quelle: strangequarks.ca]

Solitonen sind wandernde Wellen, die einmal ausgelöst, konstant, mit gleicher Wellenhöhe und gleichem Wellenabstand weiterwandern. Wellen also, die lange Wege zurücklegen, ohne ihre Eigenschaften zu verändern

Entdeckt wurden diese Wellen von John Scott Russell in einem Fluss. Er konnte beobachten wie ein Wellenpaket (mehrere Wellen) welches von einem plötzlich stehen gebliebenem Schiff ausging, sich nicht verlief und zum erliegen kam, sondern ohne Höhe, Gestalt und Abstand zu ändern flussaufwärts lief. Mit dem Pferd folgte er den Wellen. Seit diesem Erlebnis war sein Interesse geweckt und er forschte an diesen Wellen, welche er ‚Translationswellen' nannte.

Es gibt verschiedene Arten wie diese Wellen hervorgerufen werden können. Hier in der Straße von Gibraltar passiert dies hauptsächlich durch den Wechsel von Flut zu Ebbe (deswegen auch der Name). Ausgelöst werden die Wellen durch eine erhöhte Schwelle auf der atlantischen Seite der Straße von Gibraltar und durch die Enge der Straße. Die seichteste Stelle befindet sich auf der atlantischen und marokkanischen Seite und trägt den Namen Camarinal Sill. Hier ist es nur 290 m tief.

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Abb.: Topographische Karte der Strasse von Gibraltar, die seichteste Stelle CAMARINAL SILL ist eingezeichnet.
[Quelle: www.ifm.uni-hamburg.de]

Der zweite Grund, warum solch ein Wellenpaket gebildet wird, liegt daran, dass es in der Straße von Gibraltar zwei Hauptströmungen gibt: Eine salzhaltige in großer Tiefe, die vom Mittelmeer in den Atlantik führt und eine weniger salzhaltige Strömung in den oberen 100-200 Metern, die vom Atlantik in das Mittelmeer führt. Daraus resultiert eine Halokline, eine Salzsprungschicht (Dichtesprungschicht), die die salzhaltigere Schicht von der weniger salzhaltigen trennt. Die Tiefe der Halokline ist abhängig vom Untergrund, den Strömungen und den Gezeiten.

Bei Gezeitenwechsel erfolgt eine Depression dieser Dichtesprungschicht. Diese ist besonders an den niedrigen Schwellen am Beginn der Strasse von Gibraltar sehr groß. Nach dem Umschlagen der Gezeitenströmung löst sich von der Schwelle eine interne Flutwelle in circa hundert Meter Tiefe. Aus dieser entsteht ein Wellenpaket von internen Solitonwellen, die weit ins Mittelmeer wandern.

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Abb.: Bearbeitetes Satellitenbild von der Straße von Gibraltar. Flutwelle wird am Camarinal Sill ausgelöst, aus der Flutwelle entstehen Solitonwellen, die weit ins Mittelmeer wandern.
[Quelle des unbearbeiteten Bildes: earthobservatory.nasa.gov]

Diese Wellen kann man an der Oberfläche als relativ hohen Seegang erkennen. Auch vom All können die Wellen erkannt werden, da sich in ihnen biologische Filme konzentrieren.

Da ich mich sehr für Wellen interessiere, war es für mich sehr schön und spannend, diese Solitonwellen selbst zu erleben.

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