logo 2016 150Die Weser-Tidenrallye ist eine Großveranstaltung für Kanuten und Ruderer, die alle 2 Jahre stattfindet.
Der Veranstalter ist der Landes-Kanu-Verband Bremen

Die 29. Weser-Tidenrallye startet am 

2. Juni 2018 um 12:30 Uhr in Nordenham

Dieses ist nicht das Wochenende nach Himmelfahrt, sondern 3 Wochen später.

Gezeiten Nordsee

Die Gezeiten

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Auszug aus:

„Küstenpaddlers Basiswissen“,

der Ausbidungsmappe der Salzwasser Union e.V.

Dieser Beitrag wurde uns freundlicherweise
von den Salzwasser Paddlerinnen und Paddlern zur Verfügung gestellt.

Vorbemerkung

Dieses Kapitel der Ausbildungsmappe “Küstenpaddlers Basiswissen” der Salzwasser Union e.V. befaßt sich mit den Ursachen der Gezeiten und deren besonderen Erscheinungsformen. In den Abschnitten 2.4.1 - 2.4.4 werden theoretische Gundlagen und Auswirkungen behandelt. Im Abschnitt 2.4.5 wird die praktische Anwendbarkeit für den Seekajaksport erläutert.

Literaturhinweise:

1.Krug, Dr.Joachim: Ebbe und Flut Hohenkirchen, Küstenverlag, 1993 ISBN 3-929901-00-5
2.Kumm, Werner: Gezeitenkunde Bielefeld, Delius - Klasing, 1996 ISBN 3-87412-141-0

2.4.1  Einleitung

Der stetige Wechsel zwischen Hochwasser (höchster Stand bei auflaufender Flut) und Niedrigwasser (tiefster Stand bei Ablaufen der Ebbe) nennt man Gezeiten oder Tiden.

Eine Tide umfaßt beide Vorgänge - vom Hochwasser bis zum nächsten Hochwasser - und läuft bei uns an der Nordsee in einem Zeitraum von 12 Stunden und 25 Minuten ab. Innerhalb eines Zeitraumes von 24 Stunden und 50 Minuten laufen also 2 Tiden ab. Diese „Mondtag” genannte Periode beschreibt also die tägliche Verschiebung von Hoch- und Niedrigwasser und weist auf den Einfluß des Mondes mit seiner Umlaufzeit hin.

Die Gezeiten gehören zu den eindrucksvollsten Erscheinungen, die das Meer dem Betrachter an der Küste bietet. Außerdem prägen die Gezeiten die für unsere Nordseeküste so einmalige amphibische Wattenlandschaft.

Da die Wirkungen, die Tidenhübe und Gezeitenströme, einen entscheidenden Einfluß auf die Navigation in Tidengewässern haben, sind die wichtigsten Erscheinungen und die Ursachen der Gezeiten zusammengefaßt erläutert.

2.4.2 Die Ursache

Die Gezeiten gehören zu den kompliziertesten Phänomenen der Geophysik. Die theoretische Deutung hat ihren Ausgangspunkt in den astronomischen Wirkungen zwischen Erde, Mond und Sonne.

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Bewegung von Erde und Mond um ihren gemeinsamen Schwerpunkt

Deshalb wurde eine Erklärung auch erst möglich, als Kepler (1571 - 1630) die Planetenbahnen genauer beschrieben hatte und Newton durch das in seinem berühmtenWerk „Philosophiae naturalis principia mathematica“ erläuterte Gravitationsgesetz die notwendigen Grundlagen geschaffen hatte.

Genaue Vorhersagen gelangen erst 100 Jahre später den Mathematikern Bernoulli und Laplace.

Von Bedeutung für das Entstehen der Gezeiten ist, daß es sich bei Erde - Mond um ein Zweikörpersystem mit gemeinsamem Schwerpunkt handelt.

Die von Kepler erkannte Ellipsenbahn des Planeten trifft nur für diesen gemeinsamen Schwerpunkt zu.

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System der Erdflieh- und der Mondanziehungskräfte (nach SAGER 1959)

 

Komponentenzerlegung der gezeitenerzeugenden Differenzkräfte (nach SAGER 1959)

An diesem rotierenden System entstehen nun Fliehkräfte, und es wirkt die Mondanziehungskraft. Die Resultierende aus diesen beiden Kräften ist die gezeitenerzeugende Kraft.

Sie wirkt gegen die Schwerkraft und macht zur Veranschaulichung einen 90 kg schweren Menschen am Äquator um nur 10 mg leichter (das Gewicht einer salzigen Träne).

Jetzt kann man sich auch erklären, warum für die Gezeitenbewegung nur die horizontale Komponente den entscheidenden Beitrag liefert. Selbst so minimale Kräfte können als Schubkraft die Gezeiten hervorrufen und bewirken, und  Flutberge entstehen.

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Verfolgen wir jetzt die gleichzeitige Wirkung von Sonne und Mond. Durch die alleinige Wirkung des Mondes entstehen nun theoretisch am mondnächsten und mondfernsten Punkt der Erdoberfläche Flutberge wie oben beschrieben. Die gleiche, wenn auch kaum halb so große Wirkung ruft die Sonne hervor, ebenfalls Flutberge am sonnennächsten und sonnenfernsten Punkt der Erde. Da sich die Wirkungen überlagern, entstehen je nach Stellung der Himmelskörper zueinander unterschiedlich hohe Flutberge.

Bei Vollmond und Neumond (Sonne - Erde - Mond in einer Linie) haben wir daher Springflut (Springtide) mit besonders starkem Tidenhub, und beim ersten bzw. letzten Viertel Nipptiden mit schwächerem Tidenhub. Wichtig ist jedoch, daß die Flutberge infolge der Erdrotation nicht unmittelbar mit dem scheinbaren Mond- bzw. Sonnenstand Schritt halten können, weil sie auf die Kontinente treffen. Der Eintritt der Springzeit verspätet sich also mit unterschiedlichen Beiträgen: Für die deutsche Nordseeküste etwa 3 Tage, die Küsten Englands und Frankreichs 2 Tage, Norwegen, Spanien und Ostküste der USA 1 1/2 Tage.

 

Für eine genaue Beurteilung der Gezeiten sind noch andere Punkte zu beachten, die zum besseren Verständnis bei der Erklärung weggelassen wurden und hier nur kurz erwähnt werden sollen:

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  • Die Bahn des Mondes um die Erde ist eine Ellipse mit einer Entfernung zwischen 356.000 km beim Perigäum (erdnächster Punkt) und 407.000 km beim Apogäum (erdfernster Punkt).
     
  • Es muß bedacht werden, daß die Äquatorebene oder Ekliptik bekanntlich unter einem Winkel von 23o27' geneigt ist.
  • Es müssen die wichtigsten terristrischen Effekte berücksichtigt werden, wie Beckenform und Tiefe der Meere und die Coriolis-Kraft (Einfluß der Erdrotation auf Meeres- und Windströmungen). Es ist nämlich ausnahmslos so, daß die Gebiete größten Tidenhubs mit den Schelfgebieten (langsam abfallenden Rändern der Kontinente) zusammenfallen.
  • Es kommt wegen der Deklination des Mondes zur sogenannten „ Täglichen Ungleichheit“ und deshalb zu verschiedenen Gezeitenformen (Periode 27,32 Tage).
  • Je nach Ausprägung der Ungleichheiten unterscheidet man
  • halbtägige Gezeiten mit 2 Hoch- und 2 Niedriggewässern etwa gleicher Höhe pro Tag;
  • gemischte, überwiegend halbtägige Gezeiten mit 2 Hoch- und Niedrigwasser am Tag, die aber besonders zur Zeit hoher Deklination des Mondes sehr verschieden sind;
  • gemischte, überwiegend eintägige Gezeiten mit nur einem Hochwasser pro Tag nach hoher Monddeklination mit 2 sehr ungleichen nach Äquatordurchgang;
  • eintägige Gezeitenformen mit nur einem Hochwasser am Tag.

2.4.3  Die Gezeiten der Nordsee

Die Drehtide im allgemeinen:

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Entstehung einer Amphidromie (Drehtide)

Die Erklärungen der Tiden nehmen soweit eine völlig wasserbedeckte Erde an, die unter den beiden Gezeitenwellen rotieren kann. In der Realität aber treffen die beiden Gezeitenwellen sehr schnell auf Landmassen und werden von diesen gleichsam reflektiert. Die reflektierte Welle trifft dabei mit der neu ankommenden zusammen und es entsteht eine stehende Welle, die um eine Knotenlinie schwingt, und zwar mit einer Phase von 12 Stunden 25 Minuten. Dies ist ein Effekt, den man leicht in der Badewanne simulieren kann - bis zum Überschwappen.

Dabei ist jedoch die Eigendrehung der Erde noch nicht berücksichtigt. Bedingt durch die Erdrotation wird jede Bewegung auf der Erde durch die sog. Corioliskraft abgelenkt, und zwar nach rechts auf der Nordhalbkugel und auf der Südhalbkugel nach links. So auch die stehende Gezeitenwelle, deren Wellenberg im Nordatlantik nach rechts abgelenkt wird und deren Knotenlinie damit zu einem Punkt wird, um den sich die Welle dreht. Das in der Badewanne zu simulieren ist schwer, aber im Kaffeepott oder einer Salatschüssel geht es ganz gut.

Der Fall Nordsee im besonderen

Die Nordsee hat als Randmeer keine nennenswerten Eigentiden, sondern erhält ihre Gezeitenimpulse vom Atlantik. Stellt man sich die Nordsee als ein rechteckiges Becken von durchschnittlich 50 m Tiefe vor, so erhält man zwischen der Linie Shetland - Bergen und der belgischen Kanalküste eine Länge von etwa 1250 km. Am Nordende dieses Beckens schwingt die Gezeitenwelle des Atlantiks mit einer Phase von 12 h 25 min und schickt einen Wellenimpuls nach Süden. Dieser wird an der Südküste des Nordseebeckens reflektiert und kommt nach drei Tidenschwingungen (ca. 40 h) wieder am Ausgangspunkt an. Die Wellenlänge der entstehenden Schwingung errechnet sich mit 988 km, also fast 1000 km. Das Verhältnis zwischen Wellenlänge und Beckenlänge beträgt somit etwa l : 1.25, ein Schwingungsverhältnis, bei dem sich drei Schwingungsknoten bilden (bei l : 1 wären es zwei). Durch die Corioliskraft werden diese drei Schwingungsknoten zu amphidromischen Punkten, um die sich jeweils eine Hutwelle im Gegenuhrzeigersinn beweg.

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Flutstundenlinien (durchgezogen) und Linien gleichen mittleren Springtidenhubs (gestrichelt)

Die stehenden Tidenwellen in der Nordsee

Die amphidromischen Punkte liegen nicht in der Mittelachse des Nordseebeckens, sondern etwas nach Osten verschoben. Der Grund dafür ist, daß die einlaufende Gezeitenwelle durch die geringe Tiefe der Nordsee stark abgebremst wird und so bei ihrer Drehung im Gegenuhrzeigersinn nach Osten hin immer langsamer wird. Diese asymmetrische Lage der Drehpunkte ist demnach für die unterschiedlich hohen Tidenhübe an Ost- und Westküste der Nordsee verantwortlich, da diese ja indirekt proportional zur Entfernung vom Drehpunkt sind. Daher ist der Tidenhub in Cuxhaven mit 3 m nur halb so hoch wie der von Skegness in England, obwohl beide Orte etwa auf derselben geographischen Breite liegen (bzw. etwa gleich weit von der theoretischen Knotenlinie entfernt), nur liegt Cuxhaven eben näher am amphidromischen Punkt (über der Jütlandbank).

  

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Abhängigkeit des Tidenhubs von der Entfernung zum jeweiligen amphidromischen Punkt

Die Animation links wurde uns freundlicherweise von der
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Fax: 04481 - 90 89 9 - 29

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zur Verfügung gestellt.

Ergänzung am 29.03.2009

2.4.5  Für die Praxis

Die geschickte Nutzung der Tidenströmungen ermöglichen einem Seekajakfahrer besonders reizvolle Touren über größere Strecken zu unternehmen. Paddeln gegen den Tidenstrom hingegen ist unerquicklich, bei starkem Strom - 2,5 KN und mehr - gar nicht möglich.

Gezeiten(Tiden)kalender

Angaben über Hoch- und Niedrigwasserzeiten sowie weitere Informationen können dem Gezeitenkalender (häufiger als Tidenkalender bezeichnet) entnommen werden (siehe auch Kapitel 2.2 Nautische Literatur und Törnplanung).

Während die Angaben über Hoch- und Niedrigwasserzeiten (HW und NW) direkt aus Tabellen abzulesen sind, müssen die im Verlauf der Tiden sich ändernden Wasserstände und Strömungen ermittelt werden.

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Erklärung der im Tidenkalender verwendeten Begriffe

MHW = Mittleres Hochwasser, aus hinreichend langer Beobachtung abgeleiteter mittlere Hochwasserstand
MNW = Mittleres Niedrigwasser, aus hinreichend langer Beobachtung abgeleiteter mittlerer Niedrigwasserstand
MTH = Mittlerer Tidenhub ist der Unterschied zwischen den mittleren Höhen des Hoch- und Niedrigwassers.
KN = Kartennull, ist die Bezugsfläche zu den Tiefenangaben in der Seekarte.
NN = Normalnull, Bezugsfläche für Landvermessung. In Tidengebieten stimmen KN und NN im allgemeinen nicht überein, der Unterschied variiert von Ort zu Ort.
PNP = Pegelnullpunkt; er liegt 5m unter NN.

Die Zwölferregel
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Mit Hilfe der Zwölferregel können auf einfachem Weg Wasserstand und die Zeit des stärksten bzw. schwächsten Stroms bestimmt werden. Die Zwölferregel gilt aber nur bei annähernd sinusförmigem Tidenverlauf. Dies ist in der Deutschen Bucht der Fall.

Die Zwölferregel:                         Tidenhub

Erste Stunde nach NW               1/12 Flut
Zweite Stunde nach NW             2/12 Flut
Dritte Stunde nach NW               3/12 Flut
Vierte Stunde nach NW              3/12 Flut
Fünfte Stunde nach NW             2/12 Flut
Sechste Stunde nach NW           1/12 Flut

d.h. in der dritten und vierten Stunde herrschen die größten Strömungsge-schwindigkeiten!

Beispiel zur Ermittlung der Gezeitenhöhe:
Der Tidenhub an einem bestimmten Ort beträgt
3 m ->3 m : 12 = 0,25 m

Welchen Betrag hat die Gezeitenhöhe nach 3 h?
in der 1. Stunde steigt das Wasser um 0,25 m
in der 2. Stunde steigt das Wasser um 0,50 m
in der 3. Stunde steigt das Wasser um 0,75 m
                                                       1,50 m
Die Gezeitenhöhe beträgt 1,5 m

Will man nun den Wasserstand wissen, ist der Betrag der Gezeitenhöhe zu der aus der Seekarte entnommenen Wassertiefe bzw. Watthöhe gegen Kartennull (KN) zu addieren. Für uns ist diese Rechnung wichtig, damit wir den Zeitraum zur möglichen Querung eines Wattrückens oder die richtige Zeit zum Anlanden in einem trockenfallenden Hafen ermitteln können (vergleiche Kap. 2.6 Törnplanung). Am Rande sei hier erwähnt, daß auch Windrichtung und Stärke einen Einfluß auf die Höhen von HW und NW haben. Im Rundfunk (z.B. NDR 2 ca. 9.04 Uhr) kann man Wasserstandsvorhersagen erhalten.

Springtide und Nipptide

Im Abschnitt 2.4.2 wurden Ursachen der unterschiedlichen Tiden bereits erläutert. Die Auswirkungen auf unsere Fahrtenplanung wird im Kapitel 2.6 Törnplanung behandelt.

Stromgeschwindigkeit

Dem Strömungsatlas (genaue Bezeichnung: „Der küstennahe Gezeitenstrom in der Deutschen Bucht) können genaue Angaben über Stromgeschwindigkeit und Richtung für das Gebiet der deutschen Nordseeküste entnommen werden. Weitere Details sind in Kap 2.6 Törnplanung erläutert. Steht der Strömungsatlas nicht zur VerVerfügung, kann man die Stromgeschwindigkeiten ungefähr nach der Zwölferregel abschätzen. Dabei sind die Wassertiefen zu berücksichtigen - je tiefer das Wasser, desto größer sind die Strömungsgeschwindigkeiten. In den Flußmündungen muß man außerdem mit einem Nachlauf rechnen, d. h. das Wasser läuft nach NW Zeitpunkt noch ca. 30 - 60 min ab. Die Strömungsrichtung ergibt sich aus Watthöhen und dem Verlauf der Priele.