Kombinierte Höhen- und Neigungsmessung von winderzeugten Wasserwellen am Heidelberger Aeolotron

In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem es möglich ist, simultan großskalige und kleinskalige Wasserwellen in hoher räumlicher Auflösung zu messen. Dies wird durch eine kombinierte Höhen- und Neigungsmessung mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung erreicht. Zur Neigungsmessung wird ein bereits bestehendes Verfahren erweitert, bei dem die neigungsabhängige Lichtbrechung an der Wasseroberfläche ausgenutzt wird. Es ermöglicht die Vermessung der Feinstruktur der Wasseroberfläche, wie sie durch kleinskalige Kapillarwellen gegeben ist. Besonderer Wert wurde auf die Neigungskalibration dieses Systems gelegt, wodurch systematische Fehler vermieden werden konnten. Zur Messung absoluter Höheninformation auf gröberen Skalen wurde ein auf den Neigungsbildern basierendes Stereoverfahren entwickelt. Die hierzu erforderlichen Techniken werden ausführlich beschrieben und deren Anwendbarkeit auf Wasserwellen gezeigt. Eine Kombination beider Verfahren ermöglicht eine skalenübergreifende Analyse der Wasseroberfläche. Auf diese Weise sind simultane, hochaufgelöste Messungen von Schwere- und Kapillarwellen möglich