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Am Windwellenkanal der Uni Hamburg werden grundlegende Untersuchungen durchgeführt zu Wechselwirkungen an der Wasseroberfläche und zu ihrer Fernerkundung. Flüsse von Energie, Impuls, Gas und Wärme, sowie die verantwortlichen kleinskaligen Prozesse, können gezielt variiert und untersucht werden. Hierzu finden regelmäßig Messkampagnen am Windwellenkanal statt, deren Ergebnisse wertvolle Beiträge zur Entwicklung von Theorien zu Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre sowie zur (Radar-) Fernerkundung der Meeresoberfläche liefern.

Das Innere des Windwellenkanals der Uni Hamburg, von der Leeseite aus gesehen. Foto (c) M. Steinmetz 2002.

Der Windwellenkanal wurde Anfang der 1970er Jahre gebaut und befindet sich auf dem Gelände der Bundesanstalt für Wasserbau, Außenstelle Küste, in Hamburg-Rissen. Der wassergefüllte Teil ist 24 m lang und 1 m breit, das luftgefüllte Volumen ist 1 m hoch. Der Tank ist mit Frischwasser gefüllt, mit einem Radialgebläse können Windgeschwindigkeiten bis ca. 25 m/s erzeugt werden und mit einer Wellenklappe lange Wellen mit Frequenzen zwischen 0.7 Hz und 2.5 Hz.

Schematische Seitenansicht des Windwellenkanals. 1:Diffusor, 2:Strand, 3:Radarantennen, 4:Wellhöhen- und -neigungssensoren, 5:Regengenerator, 6:Laseroptik, 7:Mikrowellenabsorber, 8:Flügelrad-Anemometer, 9:Wabenscheibe, 10:Wellenklappe, 11:Radialgebläse.

Ende der 1990er Jahre wurde ein Regengenerator installiert, mit dessen Hilfe auf einer Fläche von 2.3 qm Starkregen bis zu 300 mm/h erzeugt werden kann. Mitte der 2000er Jahre wurde der Windwellenkanal durch Zufügen einer Luft-Rezirkulation gegen die Umgebung vollständig (also luft- und wasserseitig) abgedichtet, sodasss umfangreiche Gasaustauschmessungen durchgeführt werden konnten.

Seitenansicht winderzeugter Wellen bei unterschiedlichen WIndgeschwindigkeiten.

Der Windwellenkanal ist hervorragend geeignet für Experimente, die genau definierte Umweltbedingungen erfordern. So können z.B. zur Simulation biogener Filme auf dem Meer Oberflächenfilme, die nur eine Moleküllage dick sind, erzeugt und ihre Wirkung auf das Wellenfeld studiert werden. Oder es kann Starkregen mit konstanten Regenraten und -tropfengrößen erzeugt werden, um genau zu untersuchen, wie er das Radarsignal oder den Gasaustausch an der Wasseroberfläche beeinflusst. Durch seine flexible Nutzung kann der Windwellenkanal daher eingesetzt werden, um vielfältige wissenschaftliche Fragestellungen gezielt zu bearbeiten und die Interpretation von Fernerkundungsdaten so zu erleichtern.