Onderwatergeluidsgolven kunnen wellicht beschermen tegen tsunami’s. Door twee geluidsgolven op een tsunami af te sturen is de energie van de enorme watergolf anders te verdelen, en kan hij afzwakken. Dat hebben onderzoekers op het gebied van toegepaste wiskunde aan Cardiff University berekend. Ze schrijven erover in het wetenschappelijke tijdschrift Fluid Mechanics.
Akoestische golven bewegen door het water door dit samen te drukken en uit te rekken, vergelijkbaar met hoe geluid zich door de lucht beweegt. Deze golven bewegen zoveel sneller dan de golfslag van het wateroppervlak (de beweging die het water maakt onder invloed van wind en zwaartekracht), dat lange tijd niet veel naar verbanden tussen de twee typen golven werd gezocht. Maar er vinden allerlei niet-lineaire interacties plaats tussen de verschillende typen golven, ontdekte hoofdonderzoeker Usama Kadri al eerder.
Zo toonde hij bijna tien jaar geleden aan dat twee oppervlaktegolven tegen elkaar in bewegen 95 procent van hun energie verliezen en dat die energie wordt omgezet in een akoestische golf. Ook met het idee om met geluidsgolven tsunami’s te beïnvloeden is Kadri al langer bezig.
In het nieuwe onderzoek is gerekend aan de niet-lineaire interactie tussen twee akoestische golven en één oppervlaktegolf (de tsunami) bij constante waterdiepte. De onderzoekers bekeken de omstandigheden waarbij er zogenoemde resonante triade-interactie tot stand komt. De drie golven zijn dan zo op elkaar afgestemd dat energie-overdracht plaatsvindt. Of dit gebeurt hangt af van onder meer de amplitudes van de drie golven en de golflengtes.
Averechts effect
Het resultaat van deze resonantie is dat de amplitude (hoogte) van de oppervlaktegolf verandert. Als de tsunami afzwakt, versterken de geluidsgolven. Andersom werkt het ook, dat zou een averechts effect hebben. De aanpak met twee golven blijkt noodzakelijk, met één geluidsgolf kan de oppervlaktegolf alleen versterkt worden, lieten de berekeningen zien.
Een belangrijke conclusie is ook dat de efficiëntie van de energieoverdracht sterk afhankelijk is van de waterdiepte. In ondiep water vindt meer energieoverdracht plaats dan bij diep water. Dit is een hoopvolle vinding, want juist in ondiep water zijn tsunami’s gevaarlijk.
De praktische techniek om met dit idee tsunami’s aan te pakken zou nog wel helemaal ontwikkeld moeten worden. Akoestische golfgeneratoren bestaan wel voor onderzoekstoepassingen, die zouden enorm opgeschaald moeten worden. Lastiger is dat ook realtime-informatie over de karakteristieken van de tsunami nodig is. De onderzoekers gaan nu pas met labexperimenten aan de slag.
Omdat de techniek ook werkt om golven te vergroten is ook heel andere toepassing van geluidsgolven denkbaar: energie opwekken met golven. Vooral in diep water is een dergelijke aanpak tot nu toe lastig efficiënt te krijgen, de inzet van geluidsgolven kan wellicht verbetering brengen.
