Monsterbølge

En monsterbølge (også kalt ekstrembølge eller freakbølge) er en stor havbølge, mye større enn de omliggende bølgene, som oppstår tilsynelatende spontant. Kraften i disse bølgene kan senke selv supertankere og andre store skip.

Lenge trodde man at disse bølgene bare var et sagn, og det var bare overlevende sjøfolk som snakket om dem. Det er gjerne svært vanskelig å beregne bølgehøyden fra et skipsdekk i grov sjø. Hvis skipet f.eks. krenger inn mot en bølge som nærmer seg, er det lett å overvurdere bølgehøyden. Det samme er tilfelle hvis forskipet stuper ned i en bølgedal i forkant av bølgen. Nettopp slike «hull i sjøen» har vist seg å forekomme i monsterbølger – siden de er langt større enn andre bølger, blir gjerne også bølgedalen dypere. Nå vet man at monsterbølger forekommer, og at de er et naturlig havfenomen. De er ikke sjeldne, men det er sjelden noen blir utsatt for dem. Tidligere hadde man bare vitnebevis fra sjømenn og ødeleggelser på skipene deres som bevis. 1. januar 1995 ble imidlertid plattformen Draupner E i Nordsjøen rammet av en enkelt ekstrembølge, ofte omtalt som «nyttårsbølgen» eller «Draupnerbølgen». Bølgen ble fanget opp av måleinstrumenter, småskadene på plattformen og målinger av plattformens bevegelser viste at målingen kunne være korrekte.

Forskere ved GKSS Forskingssenter i Geesthacht har brukt data fra ESA-satellitter til å identifisere spor etter flere monsterbølger.

 Historie 
Over lange strekninger på åpent hav kan full storm eller mer føre til bølger på 15 m og mer. I hundrevis av år har sjøfolk fortalt om enorme bølger på opp mot 30 m høyde (omtrent like høye som en bygning med ti etasjer), som oppstod uten forvarsel midt på havet. Bølgene kunne gå mot strøm- og bølgeretningen, og ofte i helt klart vær. Slike bølger ble skildret som en vegg av vann og en bølgedal som var så dyp at den var som et «hull i havet». Et skip som møtte en slik bølge ville mest sannsynlig ikke kunne motstå de enorme kreftene, med trykk på opp til 100 tonn per kvadratmeter, som følge av vekten av vannmassene. Vanligvis er skip laget for å kunne tåle bølger opp til 15 meters høyde, og trykk på omtrent 15 tonn/m² uten å ødelegges, og bølger på rundt 20 m dersom man aksepterer mindre skader.

Forskere avviste lenge slike historier fordi de matematiske modellene indikerte at havbølger høyere enn 15 m var så sjeldne at de bare ville oppstå «en gang hvert 10 000. år». Nyere satellittbilder har imidlertid vist at bølger på opp til 30 m er mye vanligere enn den matematiske sannsynligheten tilsier ut ifra en lineær modell for bølgestørrelse. Ikke-lineære modeller har til en viss grad greid å modellere monsterbølger.

Definisjon
Ekstrembølger defineres i forhold til den signifikante bølgehøyden i området på det aktuelle tidspunkt. Det er forskjellige oppfatninger av hvor mye en bølge skal avvike fra normalen før den regnes som spesielle. En definisjon er at bølgekammen er mer enn 25 % større enn signifikant bølgehøyde eller at bølgehøyden er minst to ganger signifikant bølgehøyde.Gibson, Richard, Marios Christou, and Graham Feld. "The statistics of wave height and crest elevation during the December 2012 storm in the North Sea." Ocean Dynamics 64.9 (2014): side 1315.

En stor ulempe med visuelle observasjon på skip er at de beveger seg. I tillegg vil tilstedeværelsen av skipet påvirke bølgefeltet, og bølgen blir annerledes enn på åpent hav. En bølge som kommer når skipet er på vei nedover vil oppleves forskjellig fra en som kommer når skipet er på vei oppover. Vanligvis tillegges slike visuelle observasjoner liten vekt av forskere når en skal beskrive bølger på åpent hav.

Ekstrembølger forekommer både på det åpne hav (eller på de aller største innsjøene, som Lake Superior i USA) og nær land. De fleste blir trolig observert nær land, noe som er forklart med flere potensielle øyenvitner her.http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/6/1007/2006/nhess-6-1007-2006.pdf Ved land vil også sjøbunnen påvirke bølgeprofilet.

Flere typer store bølger regnes ikke som monsterbølger:
 Ordinære bølger i storm eller orkan. Over frie havstrekninger kan den signifikante bølgehøyden komme opp i 15–16 m, dvs. at bølger på under 30 m ikke er monsterbølger under slike forhold.
 Tsunamier, som er forskyvninger av store vannmasser (vanligvis forårsaket av undersjøiske, vertikale jordskjelv). De kan flytte seg med svært stor fart og merkes stort sett ikke på dypt vann. Den blir først farlig når den kommer inn mot kysten og sjøen blir grunnere. Tsunamier er ikke til fare for skipstrafikk på åpent hav. Det samme gjelder megatsunamier.

Noen har definert tre typer monsterbølger: 
 En «vegg av vann» som kan flytte seg opptil 10 km langs havoverflaten.
 «Tre søstre», en gruppe av tre bølger.
 Enkle, enorme stormbølger som bygger seg opp til å bli fire ganger så store som de andre bølgene, og som kollapser etter noen sekunder.

Satellittmålinger
I et stort internasjonalt prosjekt kalt for MaxWave, ble det utførte studier av havbølger. I studiet deltok GKSS Research Center i Tyskland, Institute of Hydroengineering, Polish Academy of Sciences Meteorologisk institutt (Met No), German Aerospace Center (DLR) fra Tyskland, UK Meteorological Office, Instituto Superior Tecnico (IST) fra Portugal ,Meteo France, Ocean Waves fra Tysklnad, Catholic University of Leuven i Belgia, Technical University of Berlin i Tyskland og Det Norske Veritas (DNV). Målet var blant annet å bekrefte eksistensen av ekstreme (engelsk Rouge Waves) bølger og risikoen ved å møte dem. Eksisterende målinger og modellering ble brukt for å bedre å forstå formen på og virkningene av ekstreme bølger i forhold til skips- og offshoreulykker. Moderne måleteknikker ble knyttet mot kunnskapen om ekstreme individuelle bølger og deres regionale sannsynlighet for å opptre.Rosenthal, W., and S. Lehner. "Results of the MAXWAVE project." Proc. 14th Aha Huliko ‘a Winter Workshop, Honolulu, Hawaii. 2005. - https://pdfs.semanticscholar.org/b7db/3e0378119c5e811420f31ba0ec026e66bbcc.pdf 

De målte med radar over en tre ukers periode i 2001. De tok 30 000 bilder, som hver dekket et 10x5 km stort område, og dekket totalt et område på 1,5 millioner km². Noe som kan ha vært monsterbølger, ble oppdaget på ti av disse bildene, eller en bølge per 150 000 km² (til sammenligning er Nordsjøen på ca. 580 000 km²). Satellittbilder over havet blir behandlet statistisk for å finne gjennomsnittsverdier. Tolkningen av energien i bølgebildene blir sammenliknet med bølgemålinger, og man lager empiriske sammenhenger mellom energien i bølgene og signifikante bølgehøyder. Slike tolkninger har vesentlig større usikkerhet enn direkte målinger. En har lenge tolket satellittdata til å si noe om gjennomsnittlige bølgeforhold, men tolkninger av dataene for kunne uttale seg om enkeltbølger, har ikke allmenn aksept.

Årsak
En vet lite om hvorfor ekstrembølger oppstår. Størst fare for slike bølger ser ut til å være der man har kraftige strømmer i retning mot bølgene. Området nær Kapp Agulhas, det sørligste punktet i Afrika, er et slikt område. Dette forklarer derimot ikke hvordan alle slike bølger oppstår, spesielt ikke «ut av ingenting» på åpent hav. Flere mekanismer er foreslått til å kunne danne monsterbølger:

 Diffraktiv fokusering av kystutformingen eller havbunnen.
 Interferens – I denne teorien mener man at flere små bølger møtes i fase, og den kombinerte høyden av alle sammen danner en monsterbølge. 
 Strømmer som går mot bølgene. Dette fører til kortere bølgelengder, som fører til at bølgene blir høyere. Man mener da at enkelte bølger kan presses sammen og oppover til en monsterbølge.
 Ikke-lineære effekter – Det er mulig at monsterbølger kan oppstå naturlig ved hjelp av ikke-lineære prosesser i et felt med mindre bølger. I denne hypotesen mener man at en ustabil bølge «suger» til seg energien fra andre bølger, og vokser til den blir nesten vertikal, før den blir for ustabil og kollapser kort tid etter. En enkel modell for dette er bølgeligningene kalt for ikke-lineære Schrödingerligninger (NLS) der en normal bølge tar til seg energien fra bølgen foran og bak, og reduserer disse bølgene til små krusninger. Slike monsterbølger og den dype bølgedalen foran og bak bølgen kan vare noen minutter, før den enten bryter eller minker igjen. NLS-ligningene gjelder bare for dypt hav. 
 Monsterbølger er bare en del av det normale bølgespekteret og blir dannet på samme måte som andre bølger, men oppstår svært sjelden. 
 Vindbølger – Det er usannsynlig at vinden alene kan generere monsterbølger, men effekten av vinden kombinert med andre mekanismer kan være en forklaring på fenomenet.

En forskningsgruppe ved Umeå universitet i Sverige fant i august 2006 ut at normale stokastiske vinddrevne bølger brått kan danne monsterbølger, men det er urealistisk at slike bølgefelt kan oppstå på åpent hav.

De fleste teoriene forskerne har kommet opp med så langt, har vist seg å ikke holde mål. I 2007 stod man bare igjen med en teori om at den såkalte Benjamin-Feir-instabiliteten kunne være en mulig forklaring. Norske forskere gjorde forsøk med denne instabiliteten og kom frem til at heller ikke dette kan forklare monsterbølgene på åpent hav. «Ekstrembølgene: Fortsatt et mysterium» på forsking.no

Rapporterte hendelser
 Fyrtårnet på Eagle Island utenfor vestkysten av Irland er flere ganger skadet av bølger etter at det ble bygget i 1835. Den 11. mars 1861, midt på dagen, ble det Eagle island    truffet av en havbølge som knuste 23 vindusruter, dro med seg noen lamper ned trappene, og knuste lyskasteren. Bare en utrolig stor bølge kan ha kommet opp 133 fot med stein og videre et 87 fots fyrtårn, og forårsaket så stor skade.https://www.irishlights.ie/tourism/our-lighthouses/eagle-island.aspx
 Den 10. oktober 1903 var skipet RMS «Etruria» fire timer unna New York da den ble rammet av en monsterbølge. Bølgen var minst 16 m høy og traff skipet på babord side. Bølgen ødela broen og rekkverket. En passasjer ble tatt av bølgen og omkom. 
 I 1933 ble oljetankeren USS «Ramapo» rammet av en enorm bølge. Mannskapet triangulerte bølgen til å være 34 m. 
 I 1942 ble passasjerskipet RMS «Queen Mary» rammet av en 28 meter høy bølge og var nær ved å kantre. «Queen Mary» hadde en slagside på 52 grader før den rettet seg opp igjen.
 I 1966 ble det italienske cruiseskipet «Michelangelo» rammet av en enorm bølge som slo et svært hull i skipssiden og knuste vinduer 24 m over havoverflaten. Én fra mannskapet og to passasjerer omkom. 
 I 1975 sank lastebåten  «Edmund Fitzgerald» brått under en storm i Lake Superior på grensen mellom USA og Canada. Skipet gikk ned uten å sende nødsignal og alle de 29 ombord mistet livet. Dette skjedde 10. november og man mener at årsaken kan ha vært en monsterbølge. 
 Den norske oljetankeren «Wilstar» fikk skader etter et møte med en monsterbølge i 1974. 
 I 1977 traff oljetankeren «Stolt Surf» en monsterbølge i Stillehavet. Det ble tatt bilder av bølgen, som var høyere enn den 22 meter høye broen.
 I 1978 gikk transportskipet MS «München» ned etter å ha sendt ut et nødsignal. Det ble funnet livbåter med mye vridd metall som tydet på at store krefter hadde vært i sving. Mest sannsynlig ble skipet rammet av en monsterbølge. 
 RMS «Queen Elizabeth 2» ble rammet av en 29 m høy bølge i Nord-Atlanteren i 1995. 
 I 2001 ble skipene «Bremen» og «Caledonian Star» begge rammet av monsterbølger i samme farvann. Vinduer på broen ble knust, 30 meter over havnivå. Det var ingen kraftige strømmer i området som kunne forklare hvordan bølgen oppsto.
 16. april 2005 ble cruiseskipet Norwegian Dawn, på vei fra Bahamas til New York, truffet av en monsterbølge på ca. 21 m, som bl.a. skadet fire personer. Den signifikante bølgehøyden var 4 m – typisk for stiv kuling.

Se også
 Megatsunami
 Havbølge
 Tsunami

Referanser

Litteratur
 Holliday, NP, MJ Yelland, RW Pascal, VR Swail, PK Taylor, CR Griffiths, and EC Kent (2006). Were extreme waves in the Rockall Trough the largest ever recorded? Geophysical Research Letters, Vol. 33, L05613
 P. K. Shukla, I. Kourakis, B. Eliasson, M. Marklund och L. Stenflo: Instability and Evolution of Nonlinearly Interacting Water Waves nlin.CD/0608012, Physical Review Letters (2006)

Eksterne lenker
 Monsterbølger sett fra verdensrommet. BBC News (22 July 2004). 
 Monsterbølger. Ocean Prediction Center. National Weather Service (22 April 2005). 
 Monsterbølger. BBC (14 November 2002). 
 Broad, William J (July 11, 2006). http://www.nytimes.com/2006/07/11/science/11wave.html?8dpc. New York Times
 Petersen, Karsten (December 8, 2003). The Storm: Stolt Surf in the North Pacific, 1977.

Kategori:Oseanografi
Kategori:Bølger og strømninger