Wintergolven

Veel waarnemingen zijn geen waarnemingen maar blijven vermoedens omdat de waarnemer nooit aan een systematische aanpak van zijn waarnemingen toekomt. 't Is duivels ingewikkeld geformuleerd maar waar het om gaat is dat de indruk bestaat dat de zee er 's winters bijna altijd onaangenamer uitziet dan 's zomers terwijl er aan wind en wolken zo te zien niet veel schort. De voorlopige waarneming is, kortom, dat een zelfde bries of koelte 's winters meer golven doet ontstaan dan 's zomers en de vraag is dus: klopt dat en hoe komt dat.

Prof. dr. M. Minnaert die in deel drie van "De natuurkunde van 't vrije veld' direct na de bespreking van de geheimzinnige zeebeer ruim veertig bladzijden voor golven en golfwaarnemingen uittrekt heeft zich er wonderlijk genoeg het hoofd niet over gebroken terwijl toch maar weinig fysische aberraties aan zijn aandacht ontsnapten. Afgezien van de notitie dat golven (althans gravitatiegolven) zich in een heel dun laagje ijs sneller voortplanten dan in water (althans in de singel voor Minnaerts huis) laat hij een mogelijktemperatuur-effect op golfvorming geheel buiten beschouwing.

Ook de zeer Minnaert-like paragraaf over "Waterwaves' in de Encyclopaedia Britannica heeft niets te melden over wintergolven en zomergolven. De golfjes met een golflengte van minder dan twee centimeter die in de Nederlandse volksmond capillaire golven heten noemt de Engelsman ripples. Ze danken hun eigenschappen vooral aan de oppervlaktespanning van het water. Op de ontwikkeling van de langere golven die in Engeland ook al gravitatiegolven heten is vooral de zwaartekracht van invloed. Geen letter over de temperatuur.

Toch heerst onder Nederlandse vissers, en van de weeromstuit onder Nederlandse visserijbiologen, het hardnekkige geloof dat dezelfde storm 's winters veel gevaarlijker is dan 's zomers.

We bellen met het Maritiem Research Instituut in Wageningen, maar het Marin houdt beleefd de boot af. “Wij doen hier meer het macrowerk, we bekijken het effect van zware golfslag op offshore-constructies. Maar we zitten met het KNMI in een golvengroepje en bij het KNMI weten ze het wel.” A l'improviste wil het Marin wel een verklaring aanreiken: 's winters waait het harder dan 's zomers.

Dat was precies wat er niet bedoeld werd met de vraag. De indruk was juist dat een zelfde windsterkte 's winters meer golven deed ontstaan. Gelukkig begrijpt dr. P.A.E.M. Janssen van het KNMI wel wat de bedoeling is. En het klopt, het is een welbeschreven fenomeen. “Als je goed oplet kun je het ook op poldersloten zien, 's winters is er meer golfslag dan 's zomers. Ik zie dat rond mijn hengel.”

Ook in Nederland is al veel onderzoek verricht aan de relatie windsnelheid en golfvorming. De golf-metingen blijken te worden uitgevoerd door Rijkwaterstaat, ook lid van het golvengroepje, en maken gebruik van zware, verankerde boeien die een veelheid van gegevens over passerende golven verzamelen. De golfrichting, de verdeling van de intensiteit over de verschillende golflengten en de heersende "signifikante golfhoogte'.

Het klopt, dat is al heel wat, maar wat is de verklaring? Wel, zegt Janssen, 's winters staat relatief koude lucht boven relatief warm water en dan is het impulsverlies van de wind aan de zee groter. Zo zit dat.

Juist, zo zit dat, het is de impulsoverdracht. De verslaggever heeft zijn dag niet en neemt genoegen met de uitleg. Maar de volgende dag, als hij zijn dag wel heeft, bedenkt hij dat deze verklaring geen verklaring is maar een andere formulering van de waarneming. Opnieuw dus het KNMI gebeld, nu met de vraag: waaròm is dan die impulsoverdracht van lucht naar water in de winter zoveel beter. En waarom concentreert men zich in de uitlatingen naar de pers zo op de impuls-overdracht en niet op de energie-overdracht. Er wordt toch ook energie overgedragen van lucht naar water?

Dr. Janssen is inmiddels in het buitenland, maar dr. G.J. Komen, hoofd van de afdeling oceanografisch onderzoek, zit nog op zijn post. En hij vindt het een goede vraag. “Daar is ook veel over nagedacht.” Ook hij zoekt de verklaring in koude lucht boven warm water. “Dat ontstaat een situatie die wij buiigheid noemen.” Janssen noemde het een instabiele gelaagdheid. Komen: “Dat kun je ook zeggen.” Buiigheid gaat gepaard met sterke windfluctuaties, plotselinge windvlagen en sterke windstoten en die verzoorzaken de hogere golfslag.

Ja, maar dat is weer: 's winters waait het harder. Komen: “Nee, want bij die sterke windfluctuaties kan de gemiddelde windsnelheid heel laag blijven. Waar het op neer komt is dat golven groeien op de maximale windsnelheden. Fysisch gezien zijn het een soort gelijkrichters.”

En dat men liever de impuls-overdracht dan de energie-overdracht in de beschouwingen betrekt komt omdat de impuls rekentechnisch een prettiger grootheid is. Ook energie gaat niet verloren, maar energie dissipeert: gaat van een mechanische vorm over in warmte. Daar heeft de impuls geen last van.

Is er niet ook een simpel effect van oppervlaktespanning en viscositeit te verwachten op de wintergolven? Per slot hebben die twee parameters toch een flinke temperatuur-coëfficient. Zeker is dat effect er, zegen Janssen en Komen (met een dag tussenruimte), maar die invloed speelt alleen bij de zeer korte golven, zeg de centimeter-golven. Dat zijn de golven die naar verhouding het sterkst gekromd worden. En het is in zekere zin een onaangenaam effect, want sinds juli doet de satelliet ERS-1 radarwaarnemingen aan oceaanoppervlakken waarbij de beweging van de centimetergolven als maat voor de windsnelheid moet dienen. Maar het temperatuur-effect op die beweging is nog onvoldoende bekend.

    • Karel Knip