Instationäre Strömung: Wellen

Die freie Oberfläche des Wassers wird durch Wind „verformt“ (Wellen). Es gibt eine Vielzahl von Wellen in der Natur (lange oder kurze Wellen länge, brechend oder glatt etc.). Natürliche Wellen sind unregelmäßig, z.B. folgt eine flache auf eine hohe Welle (Amplitude). Abgesehen von winderzeugten Wellen gibt es Oberflächenwellen aufgrund einer Störung, Schwall- und Sunkwellen und Tsunamiwellen, die durch ein Anheben des Wassers, z.B. bei einem Erdbeben, entstehen. Wellen transportieren Energie, aber keine Masse. Wenn eine Welle in flaches Wasser kommt, z.B. in Strandnähe, wird sie gebremst. Das Wellental wird stärker als der Wellenberg gebremst. Deshalb überholt der Wellenberg das Wellental, die Welle bricht.

Die Untersuchung der Entstehung und Wirkung von Wellen spielt in der Schifffahrt, im Küstenschutz und bei der Gestaltung von Offshore-Anlagen (Windparks, Bohrplattformen) eine große Rolle. Gerade im Küstenschutz geht es darum, die zerstörende Kraft von Wellen zu mindern und das Wegspülen von Sediment zu verringern.

periodische Welle

Δh Amplitude, h mittlere Tiefe, c Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle, λ Wellenlänge