Farlige monsterbølger avslørt av ESAs radarsatellitter
Det man trodde var en sjømannsmyte, ekstreme bølger høye som tietasjers hus, er nå akseptert som en hovedårsak til store skipskatastrofer. Observasjoner fra ESAs ERS jordobservasjonssatellitter med radar viser at disse gigantiske bølgene ikke er uvanlige, og resultatene brukes nå for å studere hvordan de oppstår.
Ekstreme værforhold har senket mer enn 200 supertankere og containerfartøyer med en lengde på over 200 meter i løpet av de to siste årene. I mange tilfeller antar man at kjempebølger er hovedårsaken.
Sjøfolk som har overlevd lignende bølger, har utrolige historier å fortelle. I februar 1995 møtte cruisefartøyet Queen Elizabeth II en 29 meter høy kjempebølge under en orkan i Nord-Atlanteren. Kaptein Ronald Warwick beskrev den som «en enorm vegg av vann … det så ut som om vi var på kollisjonskurs med de hvite klippene ved Dover.»
Og i løpet av en uke i månedsskiftet februar-mars 2001 fikk to solide cruiseskip – Bremen og Caledonian Star – vinduene på broen slått inn av 30 meter høye bølger i Sør-Atlanteren. Førstnevnte fartøy ble liggende å drive i to timer uten styring eller fremdrift.
«Disse tilfellene inntraff mindre enn tusen kilometer fra hverandre,» sier Wolfgang Rosenthal – seniorforsker ved GKSS Forschungszentrum GmbH i Geesthacht i Tyskland – som har studert kjempebølger i mange år. «All elektronikk sviktet ombord på Bremen mens fartøyet drev parallelt med bølgene, og mannskapet fryktet at deres siste time var kommet før de elektroniske systemene begynte å fungere igjen.
«Samme fenomen kan ha senket mange fartøyer som har vært mindre heldige. I gjennomsnitt synker to store skip hver uke, men disse havariene granskes ikke så grundig som flyulykker. Dårlig vær blir som regel angitt som eneste årsak.»
Oljeplattformer til havs har også blitt rammet: 1. januar 1995 ble Draupner-plattformen i Nordsjøen truffet av en bølge som ble målt til 26 meters høyde av et laserinstrument om bord, til tross for at den generelle bølgehøyden bare var cirka 12 meter.
Radarobservasjoner fra denne og andre plattformer (radarutstyr på Goma-feltet i Nordsjøen registrerte 466 kjempebølger i løpet av 12 år) bidro til at at tidligere skeptiske forskere skiftet mening, forskere som på statistisk grunnlag hadde hevdet at så store avvik fra den gjennomsnittlige bølgehøyden bare kunne forekomme hvert 10 000 år.
Det har avgjørende sikkerhetsmessig og økonomisk betydning at kjempebølger faktisk forekommer forholdsvis ofte, fordi dagens fartøyer og installasjoner til havs er konstruert for å tåle en maksimal bølgehøyde på bare 15 meter.
I desember 2000 tok EU initiativet til forskningsprosjektet MaxWave for å bekrefte forekomsten av kjempebølger, finne ut hvordan de oppstår og vurdere hvilken betydning dette har for konstruksjonen av skip og installasjoner til havs. Som en del av MaxWave ble data fra ESAs ERS-radarsatellitter først brukt til å kartlegge den globale forekomsten av kjempebølger.
«Uten radarovervåking fra luften ville vi ikke ha hatt muligheter til å finne ut noe,» sier Rosenthal, leder for MaxWave-prosjektet som strakte seg over tre år. «Det eneste vi hadde å holde oss til var radarinformasjon fra oljeplattformer. Derfor var vi interessert i å benytte oss av ERS helt fra begynnelsen.»
ESAs tvillingsatellitter ERS-1 og 2 – skutt opp henholdsvis i juli 1991 og april 1995 – har begge en Syntetisk aperturradar (SAR) som hovedinstrument.
SAR fungerer i flere ulike moduser. Når satellitten befinner seg over havet, er radaren i bølgemodus og søker over et utsnitt av havoverflaten på 10 x 5 km med 200 kilometers mellomrom.
Disse små utsnittene omformes deretter til gjennomsnittsverdier for bølgeenergi- og retning, såkalte havbølgespektre, ved hjelp av en matematisk beregningsmodell. ESA gir allmennheten tilgang til disse spektrene. De er nyttige hjelpemidler for meteorologiske institusjoner for å lage mer nøyaktige værprognoser for havområder.
«De originale utsnittene er ikke fritt tilgjengelige, men oppløsningen på ti meter gjør at de innholder en mengde nyttig informasjon,» fortsetter Rosenthal. «Havbølgespektrene inneholder gjennomsnittsverdier for forholdene på sjøen, mens utsnittene viser høyden på hver enkelt bølge, innbefattet de ekstreme bølgene vi er interessert i.
ESA ga oss informasjon som omfattet tre uker – rundt 30 000 separate utsnitt – som var avsøkt rundt tidspunktet da Bremen og Caledonian Star ble truffet. Bildene ble viderebehandlet og automatisk gjennomsøkt etter ekstreme bølger ved det tyske DLR-romsenteret.»
Til tross for den relativt korte perioden som informasjonen dekket, kunne MaxWave-gruppen identifisere mer enn ti ulike kjempebølger med en høyde på over 25 meter ulike steder på jorden.
«Etter å ha fastslått at disse bølgene eksisterer i et større antall enn noen hadde forventet, blir neste skritt å analysere om de kan forutses,» sier Rosenthal. «MaxWave ble formelt avsluttet på slutten av året i fjor, men arbeidet videreføres på to måter – vi forsøker å forbedre skipskonstruksjonene ved å studere hvordan fartøyene synker, og vi undersøker mer satellittinformasjon for se om det er mulig å forutse disse kjempebølgene.»
Et nytt forskningsprosjekt som har fått navnet WaveAtlas, skal bruke ERS-utsnitt innsamlet gjennom to år for å lage et globalt kart over kjempebølger og gjennomføre statistiske analyser på grunnlag av dette. Prosjektleder er Susanne Lehner, professor ved avdelingen for Applied Marine Physics ved Universitetet i Miami. Hun var også involvert i MaxWave sammen med Rosenthal ved DLR.
«Å se gjennom bildeutsnittene føles som å fly fordi du kan følge forholdene på sjøen langs satellittens bane,» sier Lehner. «Andre ting, for eksempel isflak, oljeflak og fartøyer, er også synlige på bildene, så det kan være interessant å bruke dem til andre formål også.
«Bare radarsatellitter kan samle inn den globale informasjonen som er nødvendig for statistisk analyse av verdenshavene, fordi de kan se gjennom skyer og i mørke i motsetning til optiske instrumenter. I dårlig vær er derfor radarbilder den eneste relevante informasjonen som er tilgjengelig.»
Noen sammenhenger er allerede funnet. Kjempebølger er ofte knyttet til steder der vanlige bølger møter havstrømmer og virvelstrømmer. Havstrømmen forsterker bølgeenergien ved å samle den på et lite område (Lehner sammenligner dette med en optisk linse).
Dette gjelder spesielt i forbindelse med den fryktede Agulhas-strømmen utenfor østkysten av Sør-Afrika, men andre havstrømmer, for eksempel Golfstrømmen i Nord-Atlanteren, kan også knyttes til kjempebølger der den treffer bølger fra Labradorsjøen.
Men informasjonen viser også at kjempebølger kan oppstå langt fra havstrømmer, ofte i nærheten av værfronter og lavtrykk. Under langvarige stormer som varer i over 12 timer, kan vinden forstørre bølger som beveger seg i en optimal hastighet som er synkronisert med vinden. Hvis bølgene derimot beveger seg raskere eller langsommere enn stormen, vil de oppløse seg eller falle sammen.
«Vi har funnet noen av årsakene til at kjempebølger oppstår, men ikke alle,» avslutter Rosenthal. Etter planen skal WaveAtlas-prosjektet pågå til første kvartal 2005.
