Wissenschaftler konzentrieren sich auf tödliche Strömungen, um Gefahren zu verstehen

Wenn Sie jemals zum Schwimmen ins Meer gewatet sind und plötzlich gemerkt haben, dass sich das Ufer nicht näher, sondern weiter entfernt, sind Sie möglicherweise auf eine Strömung gestoßen. Diese an Stränden weltweit verbreiteten starken Strömungen fließen mit Geschwindigkeiten von bis zu mehreren Fuß pro Sekunde vom Ufer in Richtung Meer.

Es ist wichtig zu wissen, was Strömungen sind und wie man nach ihnen sucht, da sie eine der Hauptursachen für Ertrinkungen in der küstennahen Brandungszone sind. Laut einer aktuellen Schätzung sind in den USA seit 2017 435 Menschen durch Strömungen ertrunken. (Ein Jugendlicher aus Beaverton starb Anfang des Jahres in einer Strömung.)

Die Büros des Nationalen Wetterdienstes, die Küstengemeinden betreuen, geben Vorhersagen heraus, die vorhersagen, wo und wann Strömungen wahrscheinlich auftreten werden. Diese Prognosen basieren auf jahrzehntelanger Forschung zur Physik von Strömungen. Viele Wissenschaftler, darunter auch unsere Forschungsgruppe, finden innovative Wege, um mehr über Strömungen zu erfahren – einschließlich ihrer wichtigen Rolle in küstennahen Meeresökosystemen.

Rip-Strömungen sind schmale Strömungen in der Brandungszone, die sich schnell vom Ufer entfernen.

Nicht alle Rip-Ströme sind gleich

Alle Rip-Ströme haben ähnliche Auswirkungen, sie können sich jedoch auf unterschiedliche Weise bilden.

Eine Art von Riss, bekannt als Bathymetrie- oder Kanalrissstrom, entsteht, wenn zwischen brechenden Wellen Lücken bestehen. Wenn sich Wellen brechen, drücken sie das Wasser zum Strand und erhöhen den Wasserspiegel leicht.

Wenn Wellen auf einer Sandbank brechen, aber nicht in einem tieferen Kanal, der die Sandbank durchschneidet, entweicht das überschüssige Wasser, das die Wellen zum Strand gedrückt haben, durch den Kanal zurück ins Meer. Die Strömung des austretenden Wassers wirkt wie ein Förderband, bewegtes Wasser, ahnungslose Schwimmer und kleine Meeresorganismen vor der Küste.

Eine andere Art, die als Übergangs- oder Flash-Rip-Strömung bekannt ist, entsteht, wenn die Brandung unruhig ist. Die Kanten brechender Wellen drücken auf das Wasser und bringen es zum Drehen, als würde ein schneller Schlittschuhläufer mit jemandem zusammenstoßen.

Dadurch entstehen Wirbel, sogenannte Wirbel, die sich zu größeren Wirbeln verbinden können, deren Strömungen wie temporäre Förderbänder wirken. Flash-Rip-Ströme sind ein aktives Forschungsgebiet.

Schwimmen, schweben, um Hilfe rufen

Die beste Möglichkeit, Strömungen zu vermeiden, besteht darin, Strände mit Rettungsschwimmern zu wählen und auf die Warnungen der Strandflaggen zu achten. Sollten Sie jedoch einmal in eine Falle geraten, finden Sie hier einige Techniken, um sicher ans Ufer zurückzukehren.

Stellen Sie sich eine Strömung als einen schnellen Fluss vor, der vom Ufer weg durch die Brandung schneidet. Gegen den Strom zu schwimmen wird Sie ermüden und Sie riskieren zu ertrinken. Schwimmen Sie stattdessen parallel zum Strand – denken Sie an die „Flussufer“ –, bis Sie nicht mehr der Strömung ausgesetzt sind. Sobald Sie nicht mehr dagegen ankämpfen, können Sie zurück ans Ufer schwimmen.

Eine andere Strategie besteht darin, so lange zu treiben, bis die Strömung Sie über die brechenden Wellen hinaus an die Küste trägt. Hier verlangsamen sich die Strömungen, sodass Sie von der Strömung weg und zurück ans Ufer schwimmen können.

Wenn Sie glauben, dass Sie in Gefahr sind, versuchen Sie, ruhig zu bleiben. Winken Sie mit den Armen und rufen Sie um Hilfe. Wenn Sie jemanden sehen, der in einer Strömung gefangen ist, werfen Sie ihm ein Schwimmgerät zu und alarmieren Sie einen Rettungsschwimmer.

Vorhersage von Rip-Strömungen

Das Strömungsgefahrenmodell der National Oceanic and Atmospheric Administration liefert Vorabprognosen zur Wahrscheinlichkeit, bei bestimmten Wellenbedingungen an bestimmten Stränden auf gefährliche Strömungen zu stoßen. NOAA arbeitet kontinuierlich daran, diese Gefahrenprognosen genauer zu machen, unter anderem durch eine laufende Partnerschaft mit der US Life Saving Association. Diese Partnerschaft vergleicht modellierte Vorhersagen mit Rettungsschwimmerberichten über Strömungsgefahren und kalibriert das Modell für verschiedene Regionen und Wellen neu.

An der University of Washington bewerten wir NOAA-Gefahrenprognosen anhand der neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse. Dies hilft uns, Vorhersagen für verschiedene Arten von Rissströmungen zu beurteilen, beispielsweise für unerwartete Blitzrisse.

Um Strömungen zu messen, ziehen wir manchmal Tauchausrüstung an und kämpfen gegen die Wellen, um in der Brandung Instrumente aufzustellen. Diese Arbeit kann jedoch teuer sein und erfordert, dass man vorher weiß, wo Risse auftreten werden. Das ist bei Flash-Rips nicht möglich, daher benötigen wir andere Methoden, um diese zu analysieren.

Wir nutzen Supercomputer und riesige Wellenbecken von der Größe eines olympischen Schwimmbeckens mit Paddeln an einem Ende, die Wellen erzeugen, um Sturzfluten zu simulieren. Mithilfe von Laborexperimenten in Wellentanks und Computersimulationen können wir die von uns erzeugten Wellentypen steuern und die Sammlung zahlreicher Daten erleichtern. Diese Arbeit verbessert unser Verständnis des Zusammenhangs zwischen Wellenbedingungen und Sturzfluten, was dazu beitragen kann, Gefahrenvorhersagen zu verbessern.

Schnellstraßen für Meereslebewesen

Rip-Strömungen sind nicht nur ein Sicherheitsproblem. Wissenschaftler beginnen besser zu verstehen, welche entscheidende ökologische Rolle sie bei der Umverteilung kleiner Meeresorganismen sowie von Plastik, Schadstoffen, Sedimenten und Ablagerungen in Küstengewässern spielen.

Viele Meeresorganismen, darunter Austern, Seepocken, Fische und Korallen, sind im Larvenstadium auf Meeresströmungen angewiesen, um geeignete Lebensräume zu finden. Diese Organismen schwimmen auf oder ab oder heften sich an schwimmendes oder sinkendes Material und werden durch mehrere Prozesse im Ozean transportiert.

Rip-Strömungen sind ein Schlüsselmechanismus für die Verbreitung von Larven in tieferen Gewässern oder für ihre Rückführung in flache Gewässer. Die Art und das Verhalten der Strömung können die Bewegung von Meeresorganismen beeinflussen.

Wassertemperatur und Salzgehalt können das Verhalten von Strömungen verändern – und Organismen auf alternative Routen schicken –, indem sie die Dichte des Wassers verändern. Unsere Gruppe hat Bilder von tieffliegenden Flugzeugen analysiert und herausgefunden, dass wärmere Strömungen das Wasser weiter vor der Küste an die Oberfläche befördern, während sich kühlere Strömungen unter der Oberfläche in unterschiedlichen Mustern ausbreiten.

Unsere Forschungsgruppe und andere Wissenschaftler untersuchen mithilfe von Computersimulationen und numerischen „Larven“, wie Temperatur, Salzgehalt und andere Faktoren den Transport von Meeresorganismen beeinflussen können. Mit einem besseren Verständnis dieser Brandungszonen-Förderbänder möchten wir dazu beitragen, die Sicherheit der Schwimmer zu gewährleisten und zu beurteilen, wie sich Strömungen auf aquatische Ökosysteme in Küstennähe auswirken.

Dieser Artikel wurde von Emma Shie Nuss, Doktorandin im Bau- und Umweltingenieurwesen, University of Washington, verfasst. Audrey Casper, Datenanalystin, NOAA Hazard Forecasting, University of Washington; Christine M. Baker, Postdoktorandin, North Carolina State University; Melissa Moulton, Forschungswissenschaftlerin/Ingenieurin, Labor für Angewandte Physik, University of Washington; und Walter Torres, Postdoktorand, Labor für Angewandte Physik, University of Washington.

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