Monstergolven Noordzee ongrijpbaarder dan gedacht

Monstergolven in de Noordzee blijken lastiger te doorgronden dan gedacht. Duitse onderzoekers ontdekten dat deze reusachtige golven vaker en onverwachter opduiken dan voorheen werd aangenomen. Dat heeft ook gevolgen voor het Wad.

Het onderzoek, onderdeel van het project Freak Waves II, richt zich op het doorgronden van deze extreme natuurverschijnselen en het ontwikkelen van betere voorspellingen. Uit de studie blijkt dat monstergolven niet alleen ontstaan onder extreme weersomstandigheden, maar ook bij relatief rustig weer. Dit zet bestaande voorspellingsmodellen op scherp en maakt de risico’s voor de scheepvaart nog minder voorspelbaar.
Monstergolven zijn verrassend hoog in vergelijking met omringende golven. Ze worden gedefinieerd als golven met een hoogte die meer dan het dubbele is van de golven die eromheen voorkomen. Ze komen onverwacht en kunnen met enorme kracht optreden.

Nieuwe waarschuwingsmodellen

Voor schepen, offshore windparken en onderzoeksplatformen vormen deze onverwachte golven een serieus gevaar. Een enkele monstergolf kan zware schade veroorzaken of een schip zelfs doen kapseizen. Betere waarschuwingssystemen zijn cruciaal om bemanningen en installaties te beschermen. Binnen Freak Waves II werken wetenschappers aan nieuwe modellen die meteorologische data, golfmetingen en machine learning combineren. Het doel is patronen sneller te herkennen en waarschuwingen eerder te kunnen geven.
De onderzoekers van Helmholtz-Zentrum Hereon en BSH testen de nieuwe voorspellingsmodellen binnenkort in de praktijk. Tegelijkertijd wordt gewerkt aan betere waarschuwingssystemen om de impact van deze natuurkrachten te beperken.

Waddengebied kwetsbaar

De bevindingen zijn vooral relevant voor het Waddengebied, een regio die al bekendstaat om zijn verraderlijke stromingen en snel veranderende weersomstandigheden. Dat monstergolven hier vaker voorkomen dan gedacht, onderstreept de noodzaak van waakzaamheid en betere monitoring.
De studie in de Duitse Bocht toont aan dat sterke getijdenstromingen de kans op extreme golven vergroten. Tijdens de storm Britta in 2006 werd een golf van 16 meter geregistreerd, met schade aan het onderzoeksplatform Fino1 als gevolg.

Proefschrift maakt gebruik van AI

In 2022 promoveerde Dion Häfner, onderzoeker aan het Niels Bohr Instituut in Kopenhagen, al op een proefschrift over monstergolven. Met behulp van kunstmatige intelligentie (AI) analyseerde hij data van meer dan een miljard golven, gemeten door 158 verschillende meetboeien rond de Amerikaanse kust. Alle gemeten golfperioden bij elkaar opgeteld vertegenwoordigen 700 jaar aan data. Met de toepassing van AI komt Häfner tot de conclusie dat de meest dominante factor in de materialisatie van deze bizarre golven de zogenaamde “lineaire superpositie” is. Dit fenomeen treedt op wanneer twee golfsystemen elkaar kruisen en elkaar voor korte tijd versterken.
“Als twee golfsystemen elkaar op zee ontmoeten op een manier die de kans op het genereren van hoge kruinen gevolgd door diepe dalen vergroot, ontstaat het risico op extreem grote golven. Dat is kennis die al 300 jaar bestaat en die we nu met gegevens onderbouwen,” zegt Dion Häfner.

Veiligere scheepvaart

Het algoritme van de onderzoekers is goed nieuws voor de scheepvaartindustrie, die op elk moment zo’n 50.000 vrachtschepen over de wereld heeft varen. Met behulp van het algoritme zal het namelijk mogelijk zijn om te voorspellen wanneer deze “perfecte” combinatie van factoren aanwezig is om het risico op een monstergolf te verhogen die een gevaar kan vormen voor iedereen op zee.
“Aangezien rederijen hun routes ruim van tevoren plannen, kunnen ze ons algoritme gebruiken om een risicobeoordeling te krijgen van de vraag of er een kans is om onderweg gevaarlijke monstergolven tegen te komen. Op basis daarvan kunnen ze alternatieve routes kiezen,” zegt Dion Häfner.
Zowel het algoritme als het onderzoek zijn openbaar, net als de weer- en golfgegevens die de onderzoekers hebben gebruikt. Daarom kunnen geïnteresseerde partijen, zoals overheidsinstanties en weerdiensten, volgens Dion Häfner eenvoudig beginnen met het berekenen van de waarschijnlijkheid van onbetrouwbare golven. En in tegenstelling tot veel andere modellen die met behulp van kunstmatige intelligentie zijn gemaakt, zijn alle tussenliggende berekeningen in het algoritme van de onderzoekers transparant.

Bronnen: een artikel van René Quist in de Schuttevaer (alleen voor abonnees) en een artikel in SciTechDaily.
Beeld: PXhere.