Die größten Wogen im Meer laufen unter der Oberfläche entlang. Es handelt sich um Verschiebungen der unterschiedlich salzigen Wasserschichten; sie können Hunderte von Metern tief in den Ozean reichen und Tausende Kilometer weit reisen.
Solche internen Wellen haben der Wissenschaft lange Zeit Rätsel aufgegeben, ein großes internationales Forscherteam hat jetzt einige ihrer Eigenschaften enthüllt. Zum Beispiel bauen sich die Brecher langsam aus kleinen Schubsern auf und entstehen nicht, wie vorher angenommen, spontan durch eine große hydrologische Verschiebung ( Nature, Bd. 521, S. 65, 2015).
Die Wissenschaftler um Matthew Alford von der Scripps Institution in San Diego und Thomas Peacock vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge haben Daten von Messbojen und Schiffsinstrumenten in der Luzon-Straße zwischen den Philippinen und Taiwan ausgewertet, wo es die stärksten bekannten internen Wellen gibt. Darum hatten sich Wissenschaftler von 25 Instituten in fünf Ländern darauf geeinigt, dort im Jahr 2011 Daten zu sammeln.
Gezeiten bringen Wasserlagen durcheinander
Die Störungen unter Wasser wirbeln hier die Schichten mit gewaltiger Leistung durcheinander - so als wäre auf jedem Meter der Motor eines Kleinwagens installiert. "Es ist wie eine gigantische Waschmaschine. Sie vermischt das Wasser viel dramatischer, als wir erwartet hatten", sagt Thomas Peacock.
Über Wasser entstehen Wellen, wenn eine erhebliche Menge davon durch eine Störung über die Oberfläche erhoben wird; die Schwerkraft zieht sie dann wieder herunter. Unter Wasser bringen die Gezeiten die normalerweise sauber nach Dichte und Salzgehalt geschichteten Lagen durcheinander.
10 000 Mal so stark wie im offenen Meer
Der unterschiedlich starke Auftrieb der Wassermengen wirkt dem entgegen. Weil diese Kraft viel schwächer ist als die Gravitation, erreichen interne Wellen viel größere Ausschläge und deutlich geringere Ausbreitungsgeschwindigkeiten als ihre Pendants oben.
In der Luzon-Straße machten die Forscher Wellenkämme aus, die 500 Meter in die Tiefe ragten und sich brachen, wenn sie in flachere Gewässer liefen. Das verursachte heftige Turbulenzen, die 10 000-mal so stark sein können wie im offenen Meer. Sedimente werden verwirbelt, Nährstoffe nach oben gespült, Wärme gelangt in die Tiefe des Ozeans. Manche Tiere, so die Forscher, surfen regelrecht auf den internen Wellen, um schneller vorwärtszukommen.