Satellieten Vangen Golf van 20 Meter Hoog Vast: De Kracht van Oceaangolven

Tijdens de recente Storm Eddie hebben satellieten oceaangolven geregistreerd met een gemiddelde hoogte van bijna 20 meter – even hoog als de Arc de Triomphe in Parijs en de grootste ooit gemeten vanuit de ruimte. Bovendien kunnen satellietgegevens nu onthullen dat oceaangolven functioneren als ‘berichten’ van stormen: hoewel een storm nooit aan land komt, kan zijn deining enorme afstanden afleggen en destructieve energie naar verre kusten brengen.

Gedreven door de wind zijn golven op hun krachtigst tijdens stormen, maar de grootste bedreiging voor de kusten komt vaak niet van de storm zelf, maar van de lange deining die golfenergie ver weg van de storm meedraagt. Deze lange golven stralen uit over de oceanen en hun eigenschappen – zoals de golftijd, of de tijd tussen toppen – onthullen de grootte en sterkte van de storm. Een periode van 20 seconden betekent bijvoorbeeld dat er elke 20 seconden een grote golf aankomt.

Om nieuwe inzichten te krijgen in stormgolven en oceaandeining, heeft een onderzoeksteam gegevens van de relatief nieuwe Franse–Amerikaanse SWOT-satelliet gecombineerd met het decennialange record van het CCI Sea State-project, dat metingen bevat die teruggaan tot 1991. Dit record integreert gegevens van satellieten zoals SARAL, Jason-3, Copernicus Sentinel-3A en -3B, Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich, CryoSat en CFOSAT.

Onder leiding van Fabrice Ardhuin van het Laboratorium voor Fysieke en Ruimtelijke Oceanografie in Frankrijk, bevestigde het team niet alleen de uitzonderlijke aard van stormen in 2023 en 2024, maar richtte het zich ook op de schaal van deining in afgelegen oceaangebieden en meet het de eigenschappen van golven in stormen voordat ze deining worden. Het team analyseerde gegevens van SWOT die op 21 december 2024 zijn verzameld tijdens de piek van Storm Eddie, de grootste storm qua gemiddelde golfhoogte van het afgelopen decennium, en genereerde een nieuwe recordgolfhoogte van bijna 20 meter in de open oceaan.

Bovendien kon het team de deining van de storm volgen die zich over 24.000 km oceaan verspreidde, van de Noord-Pacifische Oceaan door de Drake Passage tot de tropische Atlantische Oceaan, tussen 21 december 2024 en 6 januari 2025. De nieuwe bevindingen van het team, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences, zijn de eerste die direct waarnemingen bieden ter validatie van numerieke golfmodellen onder extreme omstandigheden, en corrigeren bestaande berekeningen van golfenergie.

De outputs van het model op basis van de dataset van het CCI Sea State-project zijn nauw verbonden met satellietmetingen. Dit blijkt bij het vergelijken van de outputs van verschillende missies en het gebruik van SWOT-beelden om perioden te schatten. Deze informatie kan helpen om kustgemeenschappen en mariene infrastructuur te beschermen naarmate klimaatpatronen verschuiven.

Wetenschappers dachten lange tijd dat zeer lange oceaangolven aanzienlijke hoeveelheden energie met zich meedroegen terwijl ze zich over de oceaanbekkens verspreidden, maar deze nieuwe bevindingen tonen ook aan dat de energie-inhoud van dergelijke golven systematisch is overschat. Dit betekent dat er meer energie is geconcentreerd in dominante stormgolven, in plaats van verdeeld te zijn over de langste golven. Modellen tonen aan dat de hoogste golven van de afgelopen 34 jaar in januari 2014 plaatsvonden, toen de Atlantische Storm Hercules 23-meter hoge golven produceerde die ernstige schade aanrichtten van Marokko tot Ierland.

Dr. Ardhuin zei: “Onze volgende stap is om de bevindingen te koppelen aan klimaatverandering. We zullen dit testen met modellering. We zijn nu in staat om trends in stormintensiteit in de tijd te volgen. Klimaatverandering kan een aanjager zijn, maar het is niet de enige. Aan de kust vormen ook de omstandigheden op de zeebodem golven, en deze zeer grote stormen zijn zeldzaam – ze komen ongeveer eens per decennium voor – wat het moeilijk maakt om trends te bewijzen.”

Waarde van het combineren van gegevens

SWOT combineert traditionele radaraltimetrie met breedbeeldbeeldvorming om de hoogte, lengte en richting van deining te meten. Deze metingen helpen om te bepalen waar golven ontstaan en vangen deining op zo laag als 3 cm, waarbij golflengten tot 1400 m worden onthuld, die andere satellietsensoren vaak missen. Dit bereik van golflengten is toegepast op gegevens die zijn verzameld door ESA-ontwikkelde satellieten.

Het volledige overzicht van energie over golflengten toont aan dat zeer lange deining minder energie met zich meedraagt dan aangenomen, terwijl meer energie geconcentreerd is in de dominante piekgolven. Hoewel deze golven destructief blijven, zijn hun ware energiedynamiek nu beter begrepen. Het is alsof een bokser, in plaats van veel zwakke stoten te geven, zijn kracht concentreert in een paar krachtige stoten.

Copernicus Sentinel-6

Gegevens van de Copernicus Sentinel-6-missie zijn gebruikt in de studie. De missie bestaat uit twee identieke satellieten: als eerste Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich, die op 21 november 2020 werd gelanceerd, en vervolgens Copernicus Sentinel-6B, die over enkele weken zal worden gelanceerd. Hoewel de missie de huidige referentiemissie is om de zeespiegelstijging te volgen, biedt ze ook gegevens voor praktische “operationele” toepassingen. De missie meet bijvoorbeeld de significante golfhoogte en windsnelheid, gegevens die worden gebruikt voor bijna realtime oceaanvoorspellingen.