Wie erforscht man die Bewegung einer Düne, die scheinbar still in der Wüste steht? Man schüttet einen Sandhaufen in einen Strömungskanal. Sandbewegungen in Wind oder Wasser sind sehr ähnlich, auch die unterschiedliche Menge des Sandes kann man für solche Experimente zunächst vernachlässigen. Die großen Dünen der Sahara und sogenannte Rippel, kleine wellenförmige Strukturen, die man auch häufig an Gewässern findet, unterliegen den gleichen physikalischen Dynamiken.

Die hintere Düne wartet

Um das Verhalten von Dünen über einen langen Zeitraum zu beobachten, bedienten sich Wissenschafter der britischen Universität Cambridge eines Tricks. Normalerweise endet die Wanderung der Düne im Experiment am Ende des Kanalbeckens. Die Forscher bauten deshalb einen ringförmigen Kanal, in dem Wasser in eine gleichmäßige Strömung versetzt wurde.

Um mehr Daten sammeln zu können, legten sie mehrere Dünen im Kanal an und machten dabei eine überraschende Entdeckung: Die Dünen bewegten sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch den Kanal. Die hintere Düne wanderte langsamer, wodurch sich der Abstand zwischen beiden Dünen vergrößerte. Erst als sich beide Dünen um 180 Grad versetzt einander gegenüber befanden, wanderten sie mit gleicher Geschwindigkeit synchron durch den Kanal.

Strömungsturbulenzen als Ursache

Die Beobachtung widerspricht gängigen Theorien zur Interaktion von Dünen. Bisher ging man davon aus, dass Dünen aneinander stoßen, wobei sie entweder zu einer großen Düne verschmelzen oder wie Billardkugeln voneinander abprallen. In beiden Fällen erwartete man, dass Sandmaterial ausgetauscht wird. Stattdessen scheinen sich die Dünen ohne Berührung voneinander abzustoßen. Die Ergebnisse wurden nun im Wissenschaftsjournal "Physical Review Letters" veröffentlicht.

Als Ursache für die Interaktion erkannten die Forscher Turbulenzen, die sich im Nachlauf der vorderen Düne bildeten. Diese Verwirbelungen stören die Strömung, ähnlich wie ein Boot, das sich durchs Wasser bewegt. Das hält die hintere Düne auf und verhindert einen Zusammenstoß. Noch ist allerdings unklar, ob sich die Ergebnisse tatsächlich auf große Wüstendünen übertragen lassen. Dafür sind Langzeitmessungen von Dünengruppen mit Hilfe von Satellitendaten notwendig. (Friederike Schlumm, 13.2.2020)