Basiswissen

Eine Windwelle wurde ausschließlich vom Wind erzeugt.^[1] Der Wellenberg ist im Vergleich zum Tal eher spitz. Die Wellenhöhe ist im Vergleich zur Wellenlänge groß. Die Gesamtheit des vom Wind erzeugten Wellenmusters auf dem Meer bezeichnet man als Windsee. Höhe, Länge und Form der Windwellen hängen stark von der Windgeschwindigkeit ab.^[2]

Bildbeschreibung und Urheberrecht — Man sieht Wellen auf einer Pfütze: ein starker Wind schob das Wasser an der Oberfläche vor sich her. Vorne im Bild sieht man durch das Wasser auf den Boden. Die Pfütze war nur wenige Millimeter tief.☛

Windgekräusel: Kapillarwellen

Bei sehr niedrigen Windgeschwindigkeiten entstehen zunächst sogenannte Kapillarwellen. So nennt man Wellen, deren Form und Verhalten vor allem durch die Oberflächenspannung des Wasser bestimmt sind. Solche Kapillarwellen entstehen ab Windgeschwindigkeiten von etwa 1,5 km/s oder rund 40 cm/s. Man kann sie leicht selbt durch Pusten auf die Wasseroberfläche erzeugen. Auch auf Pfützen lassen sie sich oft beobachten. Die Kapillarwellen verschwinden fast augenblicklich, wenn der Wind als Ursache wieder nachlässt.^[2] Eine Besonderheit der Kapillarwellen ist, dass ihre Geschwindigkeit abnimmt, wenn die Wellenlänge λ (kleines Lambda) zunimmt. Die typische Wellenlänge liegt bei wenigen Millimetern bis etwa einen Zentimeter. Siehe mehr unter Kapillarwelle ↗

Laufende Wellen: Schwerewellen

Dauert der Einfluss des Windes an, können aus den kleinen Kapillarwellen deutlich größere Schwerewellen entstehen. Die dabei wirkenden Mechanismen sind noch nicht vollständig verständig verstanden.^[3] Ab einer Windgeschwindigkeit von etwa einem Meter pro Sekunde entstehen langsam sogenannte Schwerewellen.^[2] Diese Wellen werden vor allem durch die Schwerkraft geformt und beeinflusst. Schwerewellen wandern dann auch nach einem Ende des verursachenden Windes weiter über die Wasseroberfläche. Wellenhöhe, Wellenlänge und die Geschwindigkeit hängen dabei von der Windstärke, der freien Anlaufstrecke des Windes (fetch) und der Dauer des Windes ab:^[4]

19 km/h | 19 km | 2 hr | 0,27 m | 8,5 m | 3,0 sec | 10,2 km/h

37 km/h | 139 km | 10 hr | 1,5 m | 33,8 m | 5,7 sec | 21,4 km/h

56 km/h | 518 km | 23 hr | 4,1 m | 76,5 m | 8,6 sec | 32,0 km/h

74 km/h | 1313 km | 42 hr | 8,5 m | 136 m | 11,4 sec | 42,9 km/h

92 km/h | 2627 km | 69 hr | 14,8 m | 212,2 m | 14,3 sec | 53,4 km/h

LEGENDE

Spalte 1: Windgeschwindigkeit in gleichbleibender Richtung

Spalte 2: Die Wirklänge des Windes der sogenannte Fetch ↗

Spalte 3: Die Wirkdauer des Windes, eine Zeitdauer ↗

Spalte 4: Durchschnittliche Wellenhöhe ↗

Spalte 5: Durchschnittliche Wellenlänge ↗

Spalte 6: Durchschnittliche Wellenperiodendauer ↗

Spalte 7: Durchschnittliche Wellengeschwindigkeit ↗

Fußnoten

[1] "Windwellen, im Gegensatz zu den Gezeitenwellen vom Wind erzeugte Wellen des offenen Meeres." In: der Artikel "Windwelle". Spektrum Lexikon der Geowissenschaften. Stand 1. März 2025. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/windwellen/18296

[2] Verschiedene Windgeschwindigkeiten erzeugen unterschiedliche Wellen auf einer Wasseroberfläche: "a wind of less than half a mile an hour will leave the surface unruffled. At a mile an hour the surface is covered with minute corrugations due to capillary waves which decay immediately the disturbing cause ceases. At two miles an hour the gravity waves appear." In: Arthur Stanley Eddington: The Nature of the Physical World. Cambridge: Cambridge University Press, 1929. Dort die Seite 317. Siehe auch = Windgeschwindigkeit

[3] "Die Anregung des Seegangs durch den Wind ist theoretisch noch nicht vollständig verstanden. Man nimmt an, daß zunächst geringe Druckschwankungen im turbulenten Windstrom kleine Störungen an der Meeresoberfläche hervorrufen. Wenn die Störungen ein gewisses Ausmaß erreicht haben, koppeln sie an das Windfeld zurück und verursachen damit ein weiteres Anwachsen." Eine wesentliche Rolle spielt dabei der Austausch von Energie zwischen verschiedenen Wellen: "Zusätzlich wird durch nichtlineare Wechselwirkung Energie von den zunächst kurzen in längere Wellen übertragen." Wenn aber Energie zwischen Wellen übertragen wird, ist die Überlagerung der Wellen gestört, also nicht mehr ungestört. In: der Artikel "Seegang". Spektrum Lexikon der Geowissenschaften. Stand 4. März 2025. Online: https://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/seegang/14669

[4] Die Zahlenwerte der Tabelle stammen aus dem englischsprachigen Wikipedia-Artikel "Wind wave", vom 1. März 2025. Online: https://en.wikipedia.org/wiki/Wind_wave