Az óceán szörnyeteghullámai

Az óceánon tomboló elemi erőkkel szemben az ember minden technikai tudása ellenére, gyakran kiszolgáltatott helyzetbe kerül

A nyílt tengeren, a partoktól távol lehet igazán átélni, hogy az ember és a technika mennyire kiszolgáltatott az időnként elszabaduló féktelen természeti erőknek. A Lloyd's statisztikái szerint hetente átlagosan két hajó süllyed el a világóceánon tomboló viharok miatt. Nagyon valószínű, hogy közülük több is a természet egyik legfélelmetesebb jelensége, az óriáshullám áldozatául esik.

Nem minden tengeri rejtély rumgőzös babona

A régi korok embere számára a világtenger a veszélyes és félelmetes jelenségek tárháza volt. A kísértethajókról, a vitorlásokat mélybe húzó tengeri szörnyekről és a távoli, furcsa népekről szóló történetek mellett az óceánokat megjárt hajósok gyakran megemlékeztek a hegy nagyságú, egész hajórajokat maguk alá temető óriáshullámokról is.

Az óceánon tomboló elemi erőkkel szemben az ember minden technikai tudása ellenére gyakran kiszolgáltatott helyzetbe kerül Forrás: John Lund

Egészen a 19. század derekáig - a modern tengertani tudományok megszületéséig – a szörnyeteghullámokat (monster wave, rouge wave, killer wave) ugyanúgy a rumtól élénk tengerészfantázia világába tartozónak vélték, mint például a bolygó hollandi alakját.

A régi korok tengerészei többször megemlékeztek a hajókat mélybe süllyesztő, hegy nagyságú óriáshullámokról, ám a szörnyeteghullámokat sokáig csak a fantázia termékének tartották Forrás: Ocean.si.edu

Noha az erős tengeri viharokban kialakuló, rendkívül nagy hullámok léte régóta ismert tapasztalati tény, a semmiből hirtelen felbukkanó szörnyeteghullámok keletkezése nem is olyan régen nyert csak tudományos bizonyosságot.

19. századi színezett japán fametszet egy óriáshullámról Forrás: Wikimedia Commons

Az óriáshullámok keletkezési mechanizmusának feltérképezése a modern fizikai oceanográfia egyik legizgalmasabb kérdése.

Hatalmas hullámhegy képében bontakozott ki a végzet arca

Az óriáshullámokról szóló egyre pontosabb 20. századi észlelések, továbbá az egy-egy szörnyeteghullámmal történt találkozást túlélő hajók sérülései mind arra utaltak, hogy

az óceánok e roppant veszélyes természeti jelensége korántsem csak a tengerészek fantáziájában létezik.

Az elmúlt néhány évtizedben több, mérésekkel is alátámasztott hiteles esetleírás tanúskodott az óriáshullámok félelmetes méretéről és pusztító erejéről.

A 20. században egyre több dokumentált észlelés támasztotta alá az óriási, 25-30 méter magas hullámok létét Forrás: Rogue Waves

Csak az elmúlt két évtized alatt több mint kétszáz, úgynevezett szuperszállító (200 méteres vagy annál is hosszabb hajó, jellemzően tankerek és konténerszállítók) tűnt el nyomtalanul a világtengeren. A legfrissebb oceanográfiai megfigyelések eredményei szerint nagyon valószínű,

hogy ezek egy részével hirtelen felbukkanó óriáshullám végezhetett.

2000-ben, Skóciától nyugatra Rockall Through térségében brit oceanográfusok radarméréssel 29,1 méter magas szörnyeteghullámot azonosítottak.

A szörnyeteghullámok még a nagyobb hajók számára is komoly veszélyt jelenthetnek Forrás: Rouge Waves

2001 februárjában a dél-atlanti térségben hajózó M/S Caledonian Star óceánjáró egy akkora óriáshullámmal találkozott, amely bezúzta a vízvonaltól 30 méteres magasságban lévő parancsnoki híd ablakait.

Óriáshullám által betört hajóorr Forrás: Earth Sky

A hatalmas hajó az óriáshullámmal történt találkozás után két és fél óráig tehetetlenül hánykolódott a felszínen. Ezzel egy időben és ugyanebben a térségben majdnem végzetes óriáshullám érte el az M/S Bremen személyszállító hajót is.

Az M/S Bremen személyszállító kis híján egy óriáshullám áldozata lett a dél-atlanti vizeken Forrás: Wikimedia Commons

Még 1966-ban, az elegáns M/S Michelangelo olasz luxus-óceánjárón okozott súlyos károkat egy 24 méter magas óriáshullám. 1995. január elsején az északi-tengeri Draupner olajfúró platformot

a lézeres magasságmérés tanúsága szerint 29,1 méter magas óriáshullám találta telibe

az egyik munkás halálát és súlyos károkat okozva.

Óriáshullám átcsapásától megrongálódott fúrótorony Forrás: Giomalettismo

Az elmúlt évtizedben, 2005 áprilisában az Egyesült Államok keleti partvidéke közelében az M/S Norwegian Dawn személyszállító hajó 10. emeletéig ért az a 26 méteres hatalmas hullám, amellyel szembetalálkozott az óceánjáró.

Óriáshullám által megrongált óceánjáró Forrás: Rouge Waves

Arról még becslés sincs, hogy az elmúlt évszázadokban hány, a világóceánon nyomtalanul eltűnt hajó végzetét okozhatták a szörnyeteghullámok.

Űrbéli szemek szolgáltatta megdöbbentő bizonyosság

2000 decemberében tizenegy európai szervezet közreműködésével hozták létre a MaxWave projektet, a világtengeren felbukkanó óriáshullámok feltérképezése céljából.

Másfél évtizede a szörnyeteghullámok léte már tudományosan is elfogadott tény volt,

de a tengerkutatók úgy vélték, hogy ezek kivételesen ritka jelenségek. A MaxWave projektben az Európai Űrügynökség (European Space Agency, ESA) két műholdja is részt vett.

A MaxWaves oceanográfiai kutatási projektben az Európai Űrügynökség két műholdja is részt vett Forrás: ESA

Az ERS-1, illetve az ERS-2 jelű műhold 2001-ben három hét alatt közel 30 ezer radarképet készített a világtenger előre meghatározott, egyenként 10x5 kilométeres területéről.

A felvételek kiértékelése után kapott eredmény több mint döbbenetesnek bizonyult;

a vizsgálat ideje, három hét alatt ugyanis tíz, 25 méternél magasabb óriáshullámot azonosítottak.

Ezek a furcsa óriáshullámok sokkal nagyobb számban léteznek, mintsem azt bárki gondolta volna”

– így kommentálta a meglepő eredményt dr. Wolfgang Rosenthal, a projekt egyik oceanográfusa, a németországi GKSS Kutatóintézet munkatársa. Érdemes megjegyezni, hogy az M/S Bremen és a Caledonian Stra óceánjárók dél-atlanti incidense is a MaxWave projekt idejére esett.

Az Északi-tengeren észlelt óriáshullám műszer által kirajzolt diagramja Forrás: MaxWaves

A kutatási eredmények alapján újra kell gondolni a szörnyeteghullámok egész problematikáját.

Nyilvánvaló lett, hogy ezek a rendkívül veszélyes jelenségek a korábban gondoltnál sokkal gyakrabban előfordulhatnak. Az oceanográfusok napjainkban azon dolgoznak, hogy a lehető legpontosabban feltérképezzék azokat a területeket a világóceánon, ahol a szörnyeteghullámok a leggyakrabban felbukkannak.

A világtenger rendkívül összetett hidrodinamikai viszonyainak feltárása a modern fizikai oceanográfia egyik legnagyobb kihívása Forrás: Domstead Dinner

A kihívás súlyának megértéséhez elég ránézni a földabroszra.

A világtenger egésze kereken 363 millió négyzetkilométer,

és az óceáni medencék közül a több mint 166 millió négyzetkilométer kiterjedésű Csendes-óceán területe önmagában is a negyedével nagyobb, mint az összes kontinensé együttvéve.

Egy kis hullámzástan

A tengeren a szél által keltett hullámok a leggyakoribbak. (Más okból, így szeizmikus esemény vagy tenger alatti vulkánkitörés miatt is keletkezhetnek pusztító hatású hullámok.)

A világtengeren a szél által keltett hullámok a leggyakoribbak Forrás: ASK

A folyadékdinamikában a szél keltette hullámok fogalma alatt a két eltérő sűrűségű közeg, a víz és a levegő határán a vízszintes légáramlás hatására kialakuló vízmozgást értjük. (A víz 820-szor sűrűbb, mint a levegő.)

A hullámok méretét több tényező határozza meg;

elsősorban a szél sebessége, a szél által mozgásba hozott vízfelszín hosszanti kiterjedése (Fetch), a szél időtartama és a víz mélysége.

Erősen tagolt, sziklás (abráziós) partszakaszon megtörő óceáni hullámok. Az úgynevezett tengerhullámok nagyságát elsősorban a szél ereje határozza meg Forrás: Elter Tamás

A hullámok magasságát a hullámvölgy legmélyebb pontja és a hullámhegy csúcsa között mért függőleges távolság (H) adja meg. A hullámok hosszúsága (L) alatt két, egymást követő hullámhegy közt mért vízszintes távolságot értjük, míg a hullámok periódusideje (T) két hullámhegy beérkezése közt eltelt idő, egy adott megfigyelési pontról mérve. Minél erősebb és hosszabb ideig tart a szél, annál magasabbra emelkednek a hullámhegyek.

A megemelkedő tengeraljzat a súrlódás miatt lefékezi a körkörösen mozgó vízrészecskéket, és a felduzzadó hullámhegy teteje a tehetetlenségi erő miatt átbukik. Az átbukási területet hívjuk szörfzónának Forrás: OSA

A hullámok magasságával arányosan megnő a hosszúságuk, azaz a két hullámhegy közti távolság. Sokan úgy gondolják, hogy a pusztító erejű tengeri viharokban a hajók fedélzetére ömlő víztömeg okozza elsősorban a hajók elsüllyedését.

Amikor a hullámhosszúság eléri a hajó hosszát, az orr- és a tatrészt egyszerre emeli meg a két egymást követő hullámhegy. Ilyenkor gyakran előfordul, hogy az óriási mechanikai terhelést nem bírja el a hajógerinc, és kettétörik Forrás: Freaque Waves

A nagy testű hajókra erős viharban azonban más jelent nagyobb veszélyt.

A hajótest stabilitása érdekében erős hullámzásban a hajó orral előre, azaz a hullámhegyre merőlegesen halad. Amikor azonban a hullámhosszúság eléri a hajó hosszát, a hajótest az orr és a tat részénél „felül” a két hullámhegy csúcsára. Ilyen esetben a hajógerinc gyakran nem viseli el a terhelést, és kettétörik.

A hullámokra felült és kettétört Prestige teherhajó sodródó roncsa Forrás: Freaque Waves

Ez a magyarázata annak, hogy még a különösen nagy és stabil hajók is elsüllyedhetnek egy erős tengeri viharban.

A szörnyeteghullámok rejtélye

A világtenger területén - becslések szerint - naponta legalább tíz óriáshullám keletkezik.

Az óriás- vagy szörnyeteghullámok sok mindenben eltérnek a hagyományos tengerhullámoktól.

(A hullámzásnak három alaptípusát, a hullámfodrokat - ripples -, a tengerhullámokat - seas - és a holt hullámokat - swell - különböztetjük meg. Előbbiek a szél hatására kialakuló normál hullámok, a holt hullámok pedig a tehetetlenségi erő miatt a már szélcsendben tovagördülő hullámok.) Ezek a bestiák szélmentes, nyugodt körülmények között is kialakulhatnak. Sohasem a parti övben, hanem mindig a nyílttengeri régióban keletkeznek.

A szörfzónában is keletkeznek hatalmas hullámok, ám amíg tudjuk, hogy ezeket a sekély aljzat fékező hatása emeli magasba, a nyílttengeri szörnyeteghullámok keletkezési mechanizmusa még nem pontosan ismert Forrás: Pinterest

Az eloszlásukban is mutatkozik valamiféle eddig még nem kellően feltárt törvényszerűség;

a világtenger egyes jól körülhatárolható régióiban relatíve gyakoriak,

más kiterjedt óceáni területeken viszont teljesen ismeretlenek. Az oceanográfiai kutatások azt mutatják, hogy a szörnyeteghullámok elsősorban néhány nagy tengeráramlat, így különösen a Golf-, az Agulhas-, valamint a pacifikus Kuroshio-áramlat mentén bukkannak fel.

A meleg trópusi Aghulas-áramlat pirossal és rózsaszínnel jelölt trópusi víztömege Dél-Afrika partjainál találkozik a hideg, antarktiszi eredetű, kék színnel jelzett Benguela-áramlattal. Ez, illetve a keskeny és meredek lejtőszögű szelf mentén felfelé áramló hideg mélyvizek, valamint a meleg trópusi felszíni víz találkozása különleges hidrodinamikai hatások, köztük időnként szörnyeteghullámok kialakulását eredményezi Forrás: Wikimedia Commons

Az atlanti Golf-áramlat zónájában elsősorban a Bermudák, az Agulhas-áramlat mentén Dél-Afrika, míg a Kuroshio-áramlásnál a Japán körüli vizek alkotják a szörnyeteghullámok hazáját. Az egyik elmélet szerint a nagy áramlatok területén

az akár szélcsendes időben is hirtelen felbukkanó óriáshullámok az erős áramlat által létrehozott energiafókuszálás következtében alakulhatnak ki.

Más oceanográfiai megközelítés szerint interferencia (hullámok egymást erősítő vagy gyöngítő hatása találkozásukkor) jelensége állhat a szörnyeteghullámok születésének hátterében.

A nyíltóceáni térségben hatalmas viharhullámok is kialakulhatnak Forrás: Earth Sky

Erre az Indiai-óceán egyenlítői vidékéről a kelet-afrikai partok mentén déli irányba meleg, trópusi vizet szállító Aghulas-áramlat lehet az egyik példa.

Az Indiai-óceán dél-afrikai partvidékén rendkívül keskeny a kontinentális küszöb,

amelynek lejtője a szokásosnál meredekebb szögben találkozik a mélytengeri síksággal. A kontinentális lejtő (slop) mentén hideg mélységi feláramlás keletkezik, amely a felszín közelében „összeütközik” a viszonylag erős sodrású meleg Aghulas-áramlattal.

A teória szerint e két ellentétes irányú áramlás találkozása is esetenként óriáshullámokat szülhet. A szörnyeteghullámok világa azonban még a föld utolsó nagy fehér foltjának számító világóceán birodalmán belül is a legtitokzatosabb, feltáratlan jelenségek közé tartozik.

Amikor halálos vízfal söpör el mindent

Az óriáshullámok fogalma tágabb, mint az előzőekben taglalt, szorosan vett szörnyeteghullámoké. Óriáshullámnak nevezzük a tomboló tengeri viharban az orkánerejű szél hatására kialakult magas hullámhegyeket ugyanúgy, mint a más okokból létrejött szökőár vagy cunami pusztító hatású hullámfalát. Mivel a tengeri óriáshullámok típusai közül egyszeri alkalommal ez utóbbi szedheti a legtöbb áldozatot, érdemes röviden szemügyre venni a cunami természetrajzát is.

A 2004. december 26-i szumátrai, 9-es erősségű földrengés után Thaiföld partjaira kicsapó cunami Forrás: Wikimedia Commons

A cunami jóval ritkább, mint a szörnyeteghullám,

és utóbbival szemben mindig csak a parton fejti ki gyilkos hatását. Kétféle módon keletkezhet, tengerrengés (a tengeraljzat alatti, kis mélységben kipattant úgynevezett sekélyfészkű és a Richter-skála szerint legalább 6,5-es erősségű földrengés), valamint tenger alatti vulkánkitörés miatt. A rengés epicentrumában a felszínen koncentrikus, gyűrű alakban tovaterjedő hullám keletkezik, amely rendkívül nagy, 600–1000 km/h-s sebességgel körkörösen terjed szét.

A partot ért cunami hatalmas pusztítást végezhet Forrás: Wikimedia Commons

A nyílt tengeren a cunami szinte észrevehetetlen,

a hullámok magassága ugyanis nem több mint fél méter.

A cunami a part közelébe érve, a tengeraljzattal érintkezve a súrlódás hatására lefékeződik (a hullámon belül a vízmolekulák körkörös mozgást végeznek), és emiatt a hullám felduzzad, amely a part felé robogva alig 10-15 perc alatt 20-30 méter magas óriáshullámmá növekedhet. Minél erősebb a rengés, és minél meredekebb a szökőár által elért part, annál nagyobb a cunami rombolóereje.

A tengerrengés hatására nagy sebességgel part közelébe érő lökéshullám a meder mélységének csökkenésével, 10-15 perc alatt akár 20-30 méter magas hullámfallá emelkedhet Forrás: Wikimedia Commons

Az eddig megfigyelt legnagyobb cunamihullám 63 méter magas volt,

amely – szerencsére – a Kamcsatka-félsziget lakatlan partvidékére csapott ki. A közelmúlt legpusztítóbb cunamieseménye a 2004. december 26-i szumátrai (Indonézia), 9-es erősségű földrengéshez köthető.

Az ennek nyomán kialakult indiai-óceáni szökőár 300 ezer halálos áldozatot követelt.

A föld történetéből ismert eddigi legnagyobb cunami a kréta időszak legvégén, 65,5 millió éve alakult ki, a dinoszauruszok kipusztulásával is összefüggésbe hozott aszteroidabecsapódás nyomán.

A 65 millió éve történt K-T esemény a földtörténet egyik legnagyobb aszteroidabecsapódása volt, amely globális katasztrófát és tömeges fajkihalást okozott. A sekélytengeri környezetben történt becsapódás energiája keltette az eddig ismert legnagyobb, 1000 méter magas hullámfalat Forrás: wikimedia.org

A mai Mexikó területén, a Yucatán-félszigeti Chicxulub település közelében, a 12-14 kilométer átmérőjű aszteroidabecsapódás nyomán a számítások szerint 1000 méter magas hullámfal keletkezett. Az úgynevezett K-T eseményhez köthető cunami a Mexikói-öböl északi részén – a lerakódott hordalék tanúsága szerint – 120–140 kilométer mélyen nyomult be a szárazföldre, mindent elpusztítva, ami az útjába került.