Nieuwe inzichten over diepzeegolven na onderzoek TU Delft

DELFT - Uit onderzoek van de TU Delft en andere universiteiten blijkt dat kruisende golven vier keer steiler kunnen worden dan voor mogelijk werd gehouden. Deze golven blijken veel heftiger te zijn dan voorheen gedacht werd.

Lang geleden gingen er verhalen rond over mysterieuze monstergolven die uit het niets leken te ontstaan en zelfs grote schepen omver haalden. Het mythische karakter werden verleden tijd toen zo’n monstergolf voor het eerst werd vastgelegd bij het Draupner platform in de Noordzee. In 2018 lukte het Dr. ir. Ton van den Bremer en zijn collega’s bij de universiteiten van Edinburgh en Oxford om voor het eerst deze Draupner-golf na te bootsen in het lab. Hierdoor konden ze de golf nauwkeurig bestuderen en kwamen ze tot onverwachte inzichten.

Kruisgolven
Als golven uit twee richtingen samenkomen ontstaat een kruisgolf, zolang de richtingen maar ver genoeg uit elkaar liggen. Uit nieuw onderzoek van het onderzoeksconsortium, een samenwerking tussen de University of Oxford, University of Edinburgh, University of Manchester, University College Dublin, Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay en de TU Delft, blijkt nu dat deze golf niet breekt op het moment dat hij volgens theorieën zou moeten breken. “De golven die de meeste mensen van het strand kennen rollen vooruit. Het type golf dat wij onderzochten komt voor op open water en ontstaat als er golven vanuit meerdere richtingen samenkomen”, aldus Ton van den Bremer, expert op het gebied van vloeistofmechanica bij de TU Delft. De rollende golven breken bij een bepaald limiet en bereiken dan ook hun maximale steilheid. Het onderzoek laat zien dat golven met een hoge directionele spreiding wel 80% steiler kunnen worden dan dit limiet, voordat ze beginnen te breken.

Verder groeien
Volgens Van den Bremer is er nog iets ontdekt wat breekt met bestaande theorieën: “Als een golf eenmaal begint te breken zie je een witte kop ontstaan en is er normaliter geen weg meer terug. Maar als een golf met een hoge directionele spreiding begint met breken, kan de golf nog steeds verder groeien.” Deze enorme golven kunnen dus, volgens het onderzoek, tijdens het breekproces nog eens twee keer zo steil worden. Dit is al twee keer steiler dan de oorspronkelijk limiet. Bij elkaar opgeteld kunnen de golven dus vier keer zo steil worden als voor mogelijk werd gehouden. Deze nieuwe inzichten kunnen er onder andere voor zorgen dat bouwwerken in zee veiliger worden gemaakt: “De drie dimensionaliteit van golven wordt vaak over het hoofd gezien bij het ontwerp van offshore windturbines en andere constructies. Onze bevindingen suggereren dat dit leidt tot ontwerpen die minder betrouwbaar zijn”, laat Mark McAllister van de University of Oxford weten op de website van de TU Delft.

3D-meetmethode
De nieuwe ontwikkelingen op het gebied van kruisgolven zijn volgens Van den Bremer te danken aan de ontwikkeling van een 3D-meetmethode in het FloWave lab: “De gebruikelijke 2D-methoden om golven te onderzoeken waren niet toereikend.” De onderzoeksgroep heeft uiteindelijk een nieuwe manier ontworpen om een 3D-beeld van de golven te krijgen. Volgens Ross Calvert van de University of Edinburgh was het hierdoor mogelijk om meer details te begrijpen: “Voor het eerst is het gelukt om golfhoogtes te meten met zo’n hoge ruimtelijke resolutie over zo’n groot gebied. Zo konden we veel meer details begrijpen van het complexe breken van golven.”

Nature
De resultaten van het onderzoek zijn op woensdag 18 september 2024 gepubliceerd in Nature. Kijk voor de uitkomst van het onderzoek op de website www.nature.com.