Je leest:

De perfecte golf

De perfecte golf

Gevaarlijke stromingen, verraderlijke plekken… De zee blijft linke soep. En dan hebben we het nog niet eens over vanuit het niets opduikende spookgolven die in één keer een schip onder water drukken en dan weer snel verdwijnen.

Amerikaanse weerkundigen hebben het nog steeds met ontzag over de storm-zonder-naam (‘no-name storm’). Volgens Dave Epstein, die het weer voor een lokaal televisiestation versloeg, waren het drie stormen in één: “In eerste instantie ging het om een orkaan die al bijna tot rust was gekomen. Verderop lag nog een oude, frontale storing. Toen stak plotseling wind op boven de Grote Meren. Boven de Atlantische Oceaan aangekomen, gaf die de eerste twee weer nieuwe energie. Zo ontstond een allesverwoestende nieuwe orkaan. Het zeewater werd met windsnelheden tot 193 km/h opgezwiept.”

Omdat het om een combinatie van stormen ging, kreeg de nieuwe orkaan in tegenstelling tot gewone stormen geen eigen naam. Wel ging hij de filmgeschiedenis in als ‘The Perfect Storm". De noordooster was ’volmaakt’ omdat de uitzonderlijke manier waarop hij ontstond zich hooguit eens per eeuw voordoet. De vissers aan boord van de Andrea Gail bevonden zich in oktober 1991 op verkeerde plaats. Zij stevenden recht op het centrum van de storm af en kregen te maken met tot 30 meter hoge golven. Hun laatste radiobericht, voordat ze naar de kelder gingen: “Daar komt er weer één, jongens. En dit keer is het een hele grote!”

De ontwikkeling van de no-name storm. bron: NOAA / National Climatic Data CenterKlik op de afbeelding om de hele reeks te zien.

“De gespannen spieren van Neptunus,” noemden zeevarenden vroeger weleens de golven waartegen zij moesten opboksen. Meestal konden zij het gevecht met de zeegod aan. Maar van tijd tot tijd spande hij zijn spieren zodanig dat reuzengolven opdoken. De hoogste normale golven die ooit goed en volledig zijn waargenomen variëren van 3,5 meter in de Baltische Zee tot 12 meter in de oceanen. Toch leren rampen als die met de Andrea Gail dat van tijd tot tijd nog hogere golven opduiken. In 1984 stuitte de driemaster Marques op een muur van water. Zelfs de masten werden onder water gedrukt. Het schip zonk binnen een minuut. In 1974 boorde de Noorse mammoettanker Wilstar zich in een reuzengolf. Er stond een zware storm en de wind was enkele uren tevoren plotseling van richting veranderd. De kapitein rapporteerde later dat de golvenreeksen elkaar met vrij grote regelmaat opvolgden. Ineens leek de zee zich te openen. En op het moment waarop het schip met toenemende snelheid die afgrond invoer, rees een gigantische golf uit zee op. De tanker verloor het grootste deel van zijn boeg. Huidplaten met een dikte van tweeënhalve centimeter werden opgerold alsof ze van blik waren. IJzeren spanten knapten af. De Wilstar overleefde het avontuur. Maar twee jaar later verdween de Cypriotische tanker Cretan Star op 400 mijl ten zuidwesten van Bombay spoorloos in de golven. Dat die tanker door een reuzengolf werd getroffen, weten we – net als bij de Andrea Gail – uit het noodsein dat de marconist nog wist uit te zenden.

Dit schip is op 27 maart 1964 gekapseisd door een tsunami. Die werd veroorzaakt door een aardbeving in Prince William Sound (Alaska). bron: NGCD

De hoogste golven werden aangetroffen in de Stille Oceaan. Op 7 februari 1933 schatte een officier van de U.S.S. Ramapo een golf op 34 meter hoogte. In 1956 maten oceanografen met behulp van stereofoto’s een golf op van 24,9 meter hoogte. In 1968 werd vanaf een booreiland voor de westkust van Canada een 30,5 meter hoge golf waargenomen. In theorie is op volle zee een maximumhoogte van 60,35 meter mogelijk. Maar zo’n monstergolf is nog door niemand gezien. Als het windveld van een noordwesterstorm toevallig precies in de richting van de golven over de Noordzee trekt, kunnen de golven daar ook extreem hoog worden. Langs de Waddenkiust zijn onder deze omstandigheden golven van 12 meter hoogte gemeten. In het midden en noorden van de Noordzee zijn dan golfhoogten van meer dan 20 meter mogelijk. Voor booreilanden op de Noordzee wordt voor alle veiligheid rekening gehouden met 34 meter hoge golven.

De zee is nooit een perfecte spiegel. Zelfs als het windstil is, golft het zeeoppervlak heel licht op en neer. Die deining bestaat uit golven die elders door de wind gevormd zijn en die zich over grote afstanden tot buiten het windgebied hebben voortgeplant. De Britse geofysicus Sir Harold Jeffreys onderzocht hoe golven hun energie van de wind ontvangen. Wind, die over het water scheert, veroorzaakt druk op het wateroppervlak. Daardoor wordt het water plaatselijk omlaag gedrukt. Maar aan de randen steekt het wat uit, zodat die gedeelten sterker dan het midden aan de luchtstroom blootstaan. Aan de windzijde ontstaat een overdruk. Aan de lijzijde ontstaat door luchtwervelingen juist een onderdruk. Daar wordt het water als het ware opgezogen.

De Britse admiraal Sir Francis Beaufort (1774-1857) ontwikkelde een systeem waarmee de windkracht volgens 12 klassen kan worden geschat. Beaufort ging daarbij uit van de werking van de wind op een volgetuigd oorlogsschip. Pas later werd de schaal van Beaufort aangepast voor de uitwerking van de wind boven land. De Duitse kapitein op de grote vaart Peter Petersen ontwikkelde een beschrijving voor de toestand van het zeeoppervlak. De schaal van Petersen wordt nu gebruikt als uitbreiding van de schaal van Beaufort.Op de schaal van Beaufort komt windkracht 0 overeen met spiegelgladde zee. Bij windkracht 1 ontstaan golfjes en krijgt de zee een geschubd uiterlijk. Bij windkracht 2 zijn de golfjes beter ontwikkeld en bij windkracht 3 vormen zich brekende toppen en witte schuimkopjes. Van windkracht 4 tot en met 8 worden de golven steeds hoger en waait steeds meer schuim op. Bij windkracht 9 (‘hoge golven met zware schuimstrepen en rollers’) gaat de zee echt de lucht in. Het zicht wordt slecht door al het verwaaide schuim. Bij windkracht 10 (zware storm) zijn er ‘zeer hoge golven met lange, overstortende schuimkammen en zware overslaande rollers’ en ziet de zee wit van schuim. Windkracht 11 (zeer zware storm) is goed voor ‘buitengewoon hoge golven’ waarbij kleine schepen elkaar uit het zicht verliezen. Windkracht 12 (orkaan) is boven land ‘verwoestend’. Op zee is het zicht dan totaal verdwenen. De wind raast met een snelheid van meer dan 118 km/h over het zeeoppervlak en de zee is volkomen wit door de huizenhoge, overstortende golven en het over het water voortgejaagde schuim.

Met ‘blazen’ en ‘zuigen’ voorziet de wind de nieuw ontstane golven voortdurend van energie. Hoe hoog de golven worden hangt af van de kracht waarmee de wind blaast, de tijdsduur en de uitgestrektheid van het oppervlak waar de wind vat op heeft. Zo kunnen in een kaarsrecht kanaal van tien kilometer lengte de golven nooit hoger dan enkele centimeters worden. Maar in de Grote Oceaan, waar de wind over duizenden kliometers vrij spel heeft, bereiken de golven hoogten van meer dan tien meter. Op volle zee verloopt de groei heel chaotisch. Er ontstaan talloze reeksen golven met elk een eigen golflengte en hoogte. Iedere golfreeks heeft ook zijn eigen snelheid. Lange golven gaan sneller dan korte. Al deze golfreeksen door elkaar heen zorgen voor een woelig patroon dat zeegang heet. Geen twee golven zijn daarin gelijk.

Spookgolven

“In het verleden dachten we dat reuzengolven alleen door zeer zware stormen konden worden veroorzaakt,” vertelt Blair Kinsman, oceanograaf aan de universiteit van New York en expert op het gebied van golfslag. "Maar er kan sprake zijn van een normale deining met twee tot drie meter hoge golven en dan plotseling één op zichzelf staand, 30 meter hoog exemplaar. Die doemt op uit het niets, heeft slechts een kort moment van ongelooflijke vernietigingskracht en verdwijnt dan weer even plotseling als hij was gekomen. "

Zo’n uit het niets opdoemende ‘spookgolf’ zou het gevolg kunnen zijn van een zeldzame versterking die optreedt als de toppen van kleinere golven samenvallen. Soms halen snellere golven langzamer bewegende exemplaren in. Ook botsen golven die uit uiteenlopende richtingen komen op elkaar. Heel vaak zullen deze golven elkaar opheffen: de top van de ene golf valt dan min of meer samen met het dal van een van de andere. Maar heel af en toe kan het verschijnsel zich voordoen dat alle golftoppen elkaar precies overlappen. Als dat gebeurt, wordt de in de afzonderlijke golven opgeslagen energie samengevoegd en kan één enkele reuzengolf ontstaan. Het plotseling opdoemende monster verdwijnt zodra de kleinere golven waaruit hij is opgebouwd weer uit de pas gaan lopen.

Onstuitbare golf

En dan is er nog de onstuitbare solitaire of eenzame golf. De eerste die dit merkwaardige verschijnsel waarnam, was de Schotse ingenieur John Scott Russel. In 1834 reed hij langs een trekvaart in de buurt van Edinburgh en zag hoe een boot die door twee paarden werd voortgetrokken plotseling stopte. “Voor de boeg van het vaartuig deed zich een heftige beweging in het water voor,” schreef Russel. “Er ontstond één enkele golf die zich met grote snelheid voortbewoog.” Zonder van vorm te veranderen en zonder in snelheid af te nemen, plantte de golf zich door het water voort. Russel gaf zijn paard de sporen en volgde de eenzame golf over een afstand van drie kilometer. Daarna moest hij het opgeven vanwege de vele bochten in de vaart. Maar, schreef hij: “Ook toen nog rolde de golf ongehinderd voort, met een snelheid van zo’n vijftien kilometer per uur en zonder van vorm te zijn veranderd.”

De solitaire golf, die niet uitdempt maar zich als een keurig in de pas lopende watermassa gedraagt, leek lange tijd een curiositeit. Twee jaar geleden bleek echter de overeenkomst met de monsterlijke tsunami: de tientallen meters hoge vloedgolf die vlak voor de kust oprijst als zich (vaak duizenden kilometers verderop) een zeebeving of vulkaanuitbarsting heeft voorgedaan.

Het was op de avond van 21 juli 1999 en achttien kilometer uit de kust van Groot-Brittannië dat de vissers John Sibley en Denis Hayman boven een zandbank op de Noordzee voeren. Het weer was kalm. Op bijna een kilometer afstand voer de supersnelle veerboot tussen Hoek van Holland en Harwich, de catamaran Stena Discovery, voorbij. Tien minuten later werden de vissers overspoeld door een muur van water. Sibley verdronk.

Volgens de Britse autoriteiten was een hekgolf van de catamaran de oorzaak. Al een jaar eerder, toen de catamaran nog maar net in gebruik was genomen, richtten hekgolven van meer dan drie meter hoogte een ravage aan op het strand van de badplaats Felixstowe. Daarop werd de vaarroute en de snelheid van het schip aangepast. Om de badgasten te waarschuwen voor het mogelijke gevaar werden op het strand borden geplaatst.

Een hekgolf rijst niet zomaar op uit een vlakke zee. Zou het een solitaire golf kunnen zijn geweest, die als een soort mini-tsunami boven de ondiepe zandbank oprees? De British Maritime Technology (BMT) berekende dat solitaire golven altijd worden opgewekt bij een gegeven diepte en kritische vaarsnelheid. In de zuidelijke Noordzee, waar het water dertig tot veertig meter diep is, wordt een solitaire golf veroorzaakt bij een vaarsnelheid van 74 kilometer per uur. Dat was nagenoeg precies de snelheid waarmee de catamaran de kust naderde! In het diepe water viel de golf niet op. Hij was daar ook maar een paar centimeter hoog. Maar als zo’n golf een ondiepte bereikt, kan wel vijf meter hoog worden. Sinds dat bekend is, is de vaarroute en snelheid van de veerboot aangepast.

Eigenlijk is het onvoorstelbaar hoeveel kracht en energie er is opgeslagen in water dat in beweging is. Soms slaan golven zo hard tegen de kust dat havenhoofden of zeedijken verbrokkelen of delen van duinen worden weggeslagen. In het uiterste noorden van Schotland is men daar nog het meeste mee bekend. Eens werd er, tijdens een zware storm, een gloednieuwe golfbreker door reusachtige golven weggeslagen. Toch was het uiteinde ervan afgedekt door een betonblok van 800 ton dat met negen centimeter dikke ijzeren klampen in de fundering was verankerd. De verankering hield, maar het betonblok verdween met fundering en al in de golven.

Goed bekend met die enorme kracht probeerden de Schotten de golven als energiebron te benutten. In het meer van Loch Ness, waarvan het golfklimaat in het klein lijkt op dat van de noordelijke Atlantische Oceaan, werden zowel drijvende als op de bodem verankerde constructies van door golfslag aangedreven turbines getest. Maar toen het project OSPREY (Ocean Swell Powered Renewable EnergY) in augustus 1995 voor de kust van Dounreay werd aangelegd, overviel een vliegende storm het stalen gevaarte toen de ballasttanks nog niet waren gevuld met zand en dus nog geen houvast op de bodem hadden gevonden.

OSPREY kantelde en werd zwaar beschadigd. Eigenlijk hadden de Noren het van tevoren kunnen vertellen. Al in 1985 bouwden zij een soortgelijke golfslagcentrale. Het Noorse systeem had een vermogen van 850 kilowatt, voldoende voor de energievoorziening van zevenduizend huishoudens. Maar hij bleek verre van stormbestendig. Al in zijn allereerste stormseizoen ging het mis. De machine werd van de rotsen geslagen en verzwolgen door de beukende golven.

Literatuur

Bill Clayton: Bay wash; New Scientist, 1 november 1997. René Ducastel: Golfkracht, nieuwe energiebron; Natuur & Techniek, november 1996. Henk van Renssen: Eenzame golf glijdt over de Noordzee; De Volkskrant, 11 september 1999. Erwin Lausch: Tsunami; Geo, april 1997. Chris Spangers: Wassend water; Intermediair, 7 december 2000.

Dit artikel is een publicatie van Astronet.
© Astronet, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 juli 2003

Discussieer mee

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE