Harmonische Analyse des Wasserstands
Aus BAWiki
Gezeitenanalyse des Wasserstands
- Allgemeines
- Hauptfrequenzen der Gezeiten
- Flachwasserfrequenzen der Gezeiten
- Harmonische Analyse der Gezeiten
- Halbmonatliche Ungleichheit der Gezeiten
- Tägliche Ungleichheit der Gezeiten
- Motivation der Durchführung einer Harmonischen Gezeitenanalyse
- Glossar zur Gezeitenanalyse
- Literatur
Allgemeines
Die Gezeiten des Meeres werden im wesentlichen durch die Wirkungen der orts- und zeitabhängigen Gravitationskräfte von Sonne und Mond sowie der Rotation der Erde bestimmt. Die genaue Form der Gezeiten an beispielsweise einem beliebigen Ort entlang der Küste wird allerdings stark durch die Form der Küste sowie die Topographie des Meeresbodens (Bathymetrie) im Meeresgebiet des jeweiligen Ortes beeinflußt. Desweiteren üben in vielen Meeresbecken und insbesondere in Buchten und Ästuarien auch Resonanzeffekte einen starken Einfluß auf die endgültige Ausprägung der Gezeiten aus. Daher ist es in der Regel nicht möglich die Gezeiten für einen bestimmten Ort theoretisch vorherzubestimmen und dies, obwohl das Kraftsystem, welches die Gezeiten hervorruft, vollständig bekannt ist. [1] Das Bild zeigt die Aufzeichnungen der Tidekurve für den Pegel Bombay (1-14 Januar, 1884). Die Gezeiten wurden auf einer zylindrischen Trommel registriert, welche eine Umdrehung in 24 Stunden ausführt. Jede Kurve wurde mit dem aktuell gültigen Datum versehen. Erkennbar sind normalerweise zwei tägliche Hoch- und Niedrigwasser. Die Eintrittszeiten dieser Ereignisse verschieben sich an jedem Tag um ca. 50 Minuten. Innerhalb des Registrierungszeitraums wie auch an jedem Tage treten deutliche Veränderungen der Hoch- und Niedrigwasserwerte in Erscheinung (die halbmonatliche Ungleichheit und die tägliche Ungleichheit). Achtung: die Zeitachse verläuft von rechts nach links. Aus: Sir George Herbert DARWIN, Tides, in Encyclopaedia Britannica, R. S. Peale & Co. Chicago 1890 Vol. XXIII 353-381.
Die fundamentalen Frequenzen, welche in den durch Gravitation hervorgerufenen Gezeiten zu Tage treten, stehen mit folgenden astronomischen Erscheinungen und Zeitkonstanten in einem engen Zusammenhang (MSD = Mean Solar Days):
mittlerer Mondtag T1: der (mittlere) Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen des Mondes durch denselben Meridian (1.035050 MSD) tropischer Monat s: der (mittlere) Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen des Mondes durch den Frühlingspunkt (27.321582 MSD) tropisches Jahr h: der (mittlere) Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen der Sonne durch den Frühlingspunkt (365.2422 MSD) Rotation des erdnächsten Punktes der Mondbahn p: der (mittlere) Zeitraum für einen vollständigen Umlauf des erdnächsten Punktes der Mondbahn auf der Himmelskugel (8.85 Jahre) Rotation des aufsteigenden Knotens der Mondbahn N: der (mittlere) Zeitraum für einen vollständigen Umlauf des aufsteigenden Knotens der Mondbahn (Schnittpunkt der aufsteigenden Mondbahn mit der Ekliptik) auf der Himmelskugel (18.61 Jahre) Rotation des sonnennächsten Punktes der Erdbahn p1: der (mittlere) Zeitraum für einen vollständigen Umlauf des sonnennächsten Punktes der Erdbahn auf der Himmelskugel (20900 Jahre)
Die vorgenannten Perioden können, in einer unendlichen Anzahl von Harmonischen oder Linearkombinationen, in den Tidesignalen beobachtet werden, wobei zusätzlich die Erdrotation eine Verdopplung der Frequenzen bewirken kann, welche mit dem Umlauf zweier ungleich hoher Flutberge in Zusammenhang steht. Auf Grund der großen Zeitunterschiede in den vorgenannten Perioden treten in einem natürlichen Tidesignal oftmals eng beieinanderliegende Frequenzen auf.