Getijden - PZV Zeezeilvereniging

Getijden
Oorzaken en
verschijnselen
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
Arend Jan Klinkhamer
1
Inhoud
Oorzaken en effecten
• Getij is een golf
• Zon en maan als oorzaken van getij
• De getijkromme, allerlei vormen
•
•
•
•
Effect van continentmassa’s
Effect van bassins (Noordzee)
Effect van ondiep water
Bijzondere gevallen
Wat doen we niet:
Waterstanden en getijstromen
• Rekenen aan waterstanden en getijstromen. Zie aparte presentatie hierover.
• Tochtvoorbereiding
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
2
•Website: pzv-zeezeilen.nl
PZV Zeezeilvereniging
• Deze presentatie is gemaakt als middel voor instructie bij de PZV Zeezeilvereniging
• PZV brengt booteigenaren en opstappers bij elkaar, de ervaring van beide varieert van
beginnend opstapper tot ervaren schipper
– Opstappers
• willen kunnen zeilen
• brengen kennis en ervaring in
– Eigenaren
• kennis en ervaring opdoen, bijv. van tochten of opstappende ervaren schipper
• zoeken bemanning voor bijvoorbeeld aanbrengtochten in de vakantie
• Met plezier leren en uitwisselen van kennis en ervaring is de basis van de vereniging
• Geen zeilopleiding: daarvoor zijn voldoende zeilscholen
• Praktijk o.a. trim- en oefenweekends; winteravonden met lezingen en praktijk
• Elk jaar Hemelvaarttocht 9 dagen naar Engeland met 20-25 boten
• 250 à 300 leden uit heel Nederland; ligplaatsen idem
• Bijeenkomsten rond Eindhoven, activiteiten op de Noordzee, in Zeeland en op IJsselmeer
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
3
Oorzaken en effecten
• Getij is een golf
• Zon en maan als oorzaken van getij
– HW en LW eenmaal daags, twee maal daags,
– Variatie maandelijks, jaarlijks
• De getijkromme, allerlei vormen
• Effect van continentmassa’s
• Effect van bassins
• Effect van ondiep water
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
4
Ons ‘gewone’ getij
• Twee keer per dag hoog water
• Opvolgende hoog en laagwaters weinig verschillend
• Duidelijk verschillend spring- en doodtij
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
5
Het ‘andere’ getij
Dit lijkt op
zeegolven!
Is getij een golf?
• (Soms) een keer per dag hoog water
• Verschillende waterhoogten bij hoog- en laagwaters
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
6
Wat is een golf ?
golfrichting
golfhoogte
golftop
golfdal
golftop
golflengte
•
•
•
•
Het eenvoudigste model: elk waterdeeltje maakt een cirkelbeweging
De diameter van de cirkel is de golfhoogte
De afstand van golftop tot golftop is de golflengte
De golf beweegt in de richting van de golftop
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
7
Hoe loopt een golf ?
top
dal
stijgend water
dalend water
• De draaiing rond de cirkel is constant
• In golftop en golfdal is beweging alleen horizontaal
• Halverwege top en dal alleen verticale beweging
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
8
Golfbewegingen:diep en ondiep water
Diep water
Ondiep water
• Hoe dieper, hoe minder het water beweegt
• Op een diepte van een halve golflengte is er geen beweging meer
• Omgekeerd: als het ondieper is dan een halve golflengte, wordt de waterbeweging
beïnvloed door de bodem
Deep water waves
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
9
Vrij lopende golf: samenvatting
golfdal
golftop
• De golf loopt in de richting van de top
• De horizontale snelheid is maximaal op de top en in het dal van de golf
• Halverwege de top en het dal is er geen horizontale beweging
We gaan nu een getijvoorbeeld bekijken om te zien
of er overeenkomst is met een golf
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
10
HW Cherbourg: maximale E stroom
(Franse getijatlas, SHOM)
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
11
HW Cherbourg +3h:
© Arend Jan Klinkhamer 2013
kentering (stroom ~ nul)
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
12
HW Cherbourg +6h (LW): maximale W stroom
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
13
HW Cherbourg -3h:
© Arend Jan Klinkhamer 2013
kentering
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
14
Samenvatting getij Cherbourg
• De stroom is maximaal tijdens HW en LW
(op de top en in het dal van de golf)
• De kentering is HW-3 en HW + 3; halverwege HW en LW
• Dit zijn de karakteristieken van een vrij lopende watergolf die we hiervoor hebben
gezien
• Het getij gedraagt zich blijkbaar (bij Cherbourg!) als een gewone golf
die van W naar E loopt
• Algemeen geldt: het getij is een golf (met een heel lange golflengte)
HW
300-2000 mijl
LW
plaats
stijgend water
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
dalend water
15
Eb en vloed: verwarrende termen
HW
LW
HW
• Eb en vloed kan slaan op stroom en op waterstand
• Er is geen internationaal aanvaarde definitie;
Bowditch (USA) zegt: vloed is de getijstroom naar de kust, eb die er vanaf.
• Voor verticale beweging zijn de termen rijzend water en zakkend water beter
• Stroom: de vloedstroom begint voor hoog water (en loopt ook nog ná hoogwater!),
de ebstroom begint voor laag water en loopt ook nog ná laagwater
• De termen vloedstroom en ebstroom kunnen daarom verwarrend zijn als de
kentering niet samenvalt met HW of LW
• “De vloedstroom begint 2 uur voor lokaal hoogwater” Welke richting als
deze evenwijdig is met de kust?
• Duidelijker als er staat: “De NW-gaande stroom begint …”
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
16
Wat veroorzaakt getij?
• Getij is een golf
• Zon en maan als oorzaken van getij
– Daags, twee maal daags, maandelijks, jaarlijks
• De getijkromme, allerlei vormen
• Effect van continentmassa’s
• Effect van bassins
• Effect van ondiep water
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
17
Oorzaak van getij
• De aarde draait om de zon, de maan
om de aarde
• De aantrekkingskrachten is in
evenwicht met de centrifugaalkracht van de draaiing
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
18
Aarde en zon
• We nemen eerst aan dat er geen
continenten zijn
• De aarde draait in 365 dagen om de zon
• De aantrekkingskracht van de zon is in
stabiel evenwicht met de middelpuntvliedende kracht van de ellipsbeweging
van de aarde
Maar…
• Op aarde is dat evenwicht er alleen in het
middelpunt van de aarde:
– De centrifugaalkracht ten gevolge van
de draaiing om de zon is overal op
aarde dezelfde
– De aantrekkingskracht van de zon
wordt kleiner als de afstand van de zon
toeneemt
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
19
Balans aantrekking en centrifugaal
eeuwig LW
zon
De verschilkracht
staat scheef ten
opzichte van het
aardoppervlak
A kleiner
HW
A groter
HW
De horizontale
component brengt
het water in
beweging
eeuwig LW
Centrifugaalkracht van de draaiing
om de zon, overal dezelfde
Aantrekkingskracht
van de zon (A)
Horizontale component
van de verschilkracht
Verschil van de twee
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
20
Het resultaat: twee getijdebulten
Z
• Door het verschil van de variërende aantrekkingskracht en de constante
middelpuntvliedende kracht ontstaan er twee getijdebulten op aarde
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
21
Krachtenveld zonsgetij rond de aarde
LW
• Als de zon boven het punt Z staat
trekt het water naar dat punt en naar
het tegenovergestelde punt op aarde
• Dat zijn de hoogwaterpunten
• Op de meridiaan er tussen in is het
rondom de aarde laag water
Doorsnede
vorige plaatje
zon
Z
HW
LW
HW
Lowestoft getij zon 24h
3.00
2.50
2.00
h (meters)
• Deze waterverdeling is altijd
geörienteerd op de lijn aarde-zon:
een bult naar de zon en een er vanaf
• De aarde draait hier in 24 uur
onderdoor
• Dit veroorzaakt het zonsgetij:
elke 12 uur hoog water
1.50
1.00
0.50
0.00
1
6
11
Dag
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
22
Maan draait om de aarde
EK (‘p’)
Plaatje van boven de Noordpool,
de zon staat rechts
VM
LK (‘d’)
EK
• De aarde draait linksom, tegen de klok
in, om zijn eigen as
• De maan draait in dezelfde richting om
de aarde
• De maan draait in 27,5 dag om de aarde
• Op de aangegeven zonnetijd staat de
maan op haar hoogste punt
VM
LK
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
23
Balans van krachten
Ook de maan trekt aan de aarde en
draait er omheen:
• De maan trekt aan de binnenkant harder
dan de centrifugaalkracht
• De maan trekt aan de buitenkant minder
dan de centrifugaalkracht
• Daardoor ontstaat er aan elke kant van
de aarde een ‘bult’ in het water
• Hoog water aan beide kanten van de
aarde in de richting van de maan
• De dubbele waterbult van de maan en
die van de zon draaien onafhankelijk
van elkaar rond de aarde
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
24
Maansgetij 24h50min
• De aarde draait in 24 uur om haar as
• De maan draait in 29 dagen om de aarde
• Na 24 uur aardrotatie (A naar A) is de maan
dus een stukje verder gedraaid
• De aarde moet nog 50 minuten doordraaien
naar B voordat we de maan weer op haar
hoogst zien
Daarom duurt het 24 h 50 min totdat
het de volgende dag weer hetzelfde hoog
water is tgv de maan
Het effect van de maan op de getijden is
ongeveer 2,5 keer zo groot als dat van de
zon. De getijperiode is daarom
dominant rond de 24 h 50 min.
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
25
Springtij en doodtij
NM
EK
Zon en maan
werken elkaar
tegen
springtij
© Arend Jan Klinkhamer 2013
doodtij
VM
LK
springtij
doodtij
Zon en maan
versterken
elkaar
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
26
Andere zaken:
1. Verschuiven van tijdstip HW en LW
Als zon en maan een scheve hoek maken, treedt een bijeffect op
• De getijbulten worden tussen springtij en doodtij tussen zon en maan
getrokken, het tijdstip van hoogwater is niet in fase met zon en maan
• De tijd tussen opvolgende hoogwaters is dan niet precies 12h 25 min
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
27
2. De hoogte van de zon (declinatie)
• Op 21 maart en 21 september staat de zon boven de
evenaar; de getijbulten liggen dan op de evenaar
• In onze zomer staat de zon boven het noordelijk
halfrond (tot 23.5°N)
• De getijbult verschuift met de zon mee. De ene bult
komt op het N halfrond, de andere op het Z halfrond
• HW1 is dus hoger dan HW2
21 mrt,
23 sept
• Deze ongelijkheid komt elke 24 uur terug; een
eenmaal daagse getijcomponent.
– Dit effect varieert in de loop van het jaar; op 21 mrt
en 23 sept is het afwezig
HW2
21 juni
HW1 22 dec
• Ook de maan staat meestal niet boven de evenaar:
deze dagelijkse ongelijkheid herhaalt zich elke
24h50m
(bovendien komt de maan nog 5 graden hoger aan de
hemel dan de zon)
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
28
De hoogte van de maan (en meer)
• De maan draait in een vlak dat een hoek van
circa 5 graden maakt met het vlak waarin de
aarde om de zon draait;
• Deze hoek telt op bij de hoogte van de zon
(tussen plus en - 23°26’)
• Daardoor varieert ook de dagelijkse
ongelijkheid van het maansgetij
• De as van de maanbaan draait in 18,6 jaar
een keer rond
• De hoek van de maanbaan schommelt elke
173 dagen tussen 5°0’ en 5°17’
• Het getij is dus pas na 18,6 jaar weer gelijk
(en zelfs dat niet helemaal)
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
29
3. De hoogtes van zon en maan samen
• De hoogtes van zon en maan boven de
horizon veroorzaken twee dagelijkse
ongelijkheden; deze zijn meestal niet in
fase. Soms versterken ze elkaar
• Omlooptijden en declinaties van zon en
maan bepalen ca. 90% van de getijbeweging
• Als in maart en september de zon in het
vlak van de evenaar staat, zijn de getijden
het sterkst
Getijdeplots Lowestoft gemaakt met het UKHO programma
Simplified Harmonic Method en NP160 Harmonic constants
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
30
4. Andere effecten
• De omloopbanen van aarde en maan zijn ellipsen.
De afstand van aarde tot maan en zon varieert in
de maand en het jaar, net als de snelheid langs de
baan
• Volle maan en nieuwe maan vallen soms samen
met het meest nabije punt van de ellipsbaan rond
de aarde: een versterkt springtij!
• En zo voort in de volle cyclus van 18,6 jaar.
NM
jul
VM
dec
Verschil zichtbare grootte van de maan door verschil in afstand
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
31
Samenvatting getij
• Maan en zon bepalen getij; verhouding 2/3 maan : 1/3 zon
• Verschil van de omlooptijden 24h50m en 24h bepaalt springtij en doodtij
• Verschillen in maximumhoogtes van maan en zon boven horizon bepalen
de dagelijkse ongelijkheid
• Door diverse onregelmatigheden, vooral in de omloop van de maan om de
aarde en in de afstand van de maan vanaf de aarde, is het astronomisch getij
elke dag weer anders
• PM Door veranderingen van de omloopbaan van de aarde om de zon
verandert er op heel erg lange termijn meer: over 100.000 jaar zitten we
weer in een ijstijd….
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
32
Hoe vind je het getij van een haven
Plaatjes van een voordracht van Lord Kelvin in 1882
• Het getijverloop van havens wordt al lang geregistreerd
• We kennen de componenten: bijv maan 2 x daags, zon 2x daags, 1x daags effect van de
declinatie van maan, etc
• Je kunt de componenten met de diverse herhalingstijden (12h, 24h, 12h25m, 24h50m,
etc) isoleren uit getijregistraties (harmonische of Fourieranalyse)
• Uit die componenten kun je dan de toekomstige waterhoogten berekenen
(elke component is een zuivere sinusfunktie)
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
33
Getijtafels
• Getijtafels worden door de hydrografische diensten berekend uit die getijcomponenten
die voor een haven meer dan 1 mm amplitude hebben (voor de Noordzee 94, voor
Brest 104 componenten)
• Lokale effecten van waterdiepte en kustvorm veroorzaken ‘vreemde’ componenten met
andere periodes
• De bijdragen van alle componenten worden apart uitgerekend en dan opgeteld
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
34
De oude tijd: mechanisch rekenen
Kelvin tide calculator (1876)
leverde in vier uur zwengelen
een getijcurve voor een jaar
Mechanische getijcalculator (1938) van het Deutsches
Hydrographisches Institut voor 64 componenten.
Engeland en USA hadden eenzelfde machine voor 42 en
37 componenten. In gebruik tot ca. 1965.
Getijtafels werden ook met de hand uitgerekend!
William Thomson (Lord Kelvin) noemde iemand die dat deed een ‘calculator’.
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
35
Inhoud
• Getij is een golf
• Zon en maan als oorzaken van getij
– Daags, twee maal daags, maandelijks, jaarlijks
• Getijkrommes in allerlei vormen
• Effect van continentmassa’s
• Effect van bassins
• Effect van ondiep water
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
36
Het totaal: de getijkromme
• De getijcurve is elke dag weer een
beetje anders
• De almanakken geven de gemiddelde
getijkromme van een haven
• De curve van de dag wijkt altijd af:
– In vorm van de kromme
– In de tijdsduren LW – HW – LW
• Curves zijn plaatsafhankelijk:
kust en zeebodem vervormen het getij
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Reeds Lowestoft
Reeds Poole
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
37
Verwachting en waarneming
Binnen 100 mijl kan de vorm van de
getijkromme door kust en zeebodem
sterk veranderen
Felixstowe
Waarneming en verwachting
kloppen wel erg goed met elkaar: de
modellen voor elke haven afzonderlijk
zijn betrouwbaar
Dover
Hoek v Holland
Site: http://live.actuelewaterdata.nl/
© Arend Jan Klinkhamer 2013
asymmetrisch!
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
38
De hoofdgroepen getijkrommes
Twee maal
daags
Twee maal
daags ongelijk
Gemengd twee
en een maal
daags
Een maal daags
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
39
Weersinvloeden…
Blauw = verwacht
Rood = waargenomen
Groen = verschil
ras t 19810325t . x ls
2. 5
obs erved
predic t ed
res idual
2
Water Level in feet
1. 5
1
0. 5
0
-0. 5
80
85
90
95
Julian
Day
100
1981
105
110
115
s fnp19810325t . x ls
2
obs erved
predic t ed
res idual
1. 5
Water Level in feet
1
0. 5
0
-0. 5
-1
80
85
90
95
Julian
Day
100
1981
105
110
115
Twee havens aan de Perzische Golf, 100 mijl van elkaar; op korte afstand groot
verschil in gedrag van het getij
Verschil tussen verwachting en waarneming ligt tussen + 0.5m en – 0.5m;
een gevolg van stormen in deze periode
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
40
Samenvatting
• We kunnen getij voor een groot deel verklaren uit de omlopen
van zon en maan
• We kunnen het getij voor één haven goed voorspellen
(afgezien van meteorologische invloeden)
• We hebben het verschil tussen havens nog niet verklaard
• We hebben niet verklaard dat springtij twee dagen na volle maan is
De oorzaken daarvan:
• Continenten
• Ondiep water
• Coriolis effect door draaiing van de aarde
• Reflectie en buiging van golven
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
41
Inhoud
• Getij is een golf
• Zon en maan als oorzaken van getij
– Daags, twee maal daags, maandelijks, jaarlijks
• Getijkrommes in allerlei vormen
• Effect van continentmassa’s
• Effect van bassins: reflectie etc
• Effect van ondiep water
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
42
De continenten
• Continenten
verhinderen dat de
getijbulten vrij om de
aarde draaien zoals tot
nu toe aangenomen
• In één gebied op aarde
kan dat wel (ongeveer):
de Zuidelijke IJszee
• Vorm en diepte van
oceanen en zeeën zijn
vast: daarom is de
verstoring constant en
kun je voorspellen
• De ‘vrij’ draaiende getijgolf rond Antarctica stuurt getijgolven
de Atlantische Oceaan in
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
43
De getijgolf rond continenten
• Elke lijn is de plaats van hoog water,
steeds een uur later, alleen ten
gevolge van de maan
• De getijgolf loopt van zuid naar noord
• Van hoog water naar hoog water is
60 breedtegraden, 60 x 60 mijl =
3600 mijl
• De oceaan is 3 – 5 km diep, dat is dus
1/900 golflengte, de getijgolf is dus
een echte ondiepwatergolf
• De maat van de Atlantische Oceaan
past goed bij het maansgetij; daardoor
kan het getij aan deze kusten hoger
oplopen dan aan de Pacifickusten
Positie van HW van het dubbeldaags maansgetij
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
44
Effecten tussen golven en kust
• Bij getijden dezelfde effecten als bij gewone golven:
– Buiging: de golf buigt om een landpunt
– Weerkaatsing tegen een kust
– Resonantie als (halve) golflengte ongeveer gelijk is aan
een bassinmaat
– Afremmen en breken op ondiep water
• Afbuiging door de draaiing van de aarde: Corioliskracht
– Veroorzaakt op N halfrond afwijking naar rechts
– Draagt bij aan hoger verval aan de zuidelijke kant van
Het Kanaal tov noordelijke kant
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
45
Buiging windgolven aan een kaap
(Wind)golven komen van linksboven
en buigen om de kaap heen.
Op ondieper water gaan ze
langzamer lopen, worden korter.
(Cancale – oestergebied –
ten E van St. Malo)
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
46
Buiging achter Cabo Finisterre
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Lagos, Algarve
Lisboa
Vigo
La Coruña
Santander
Bayonne
Oleron
Lorient
Brest
Cherbourg
Dover
-0050
+0000
+0050
+0110
+0120
+0100
+0200
+0200
+0220
+0620
+0930
800m
2000m
1000m
80m
80m
70m
60m
40m
Het getij loopt als een golf, buigt
af rond Kaap Finisterre en
vertraagt op ondiep water
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
47
Getijgolf in de Golf van Biscaye
• Continentaal plat gaat binnen 30 mijl van 4000 m naar 1000 m diepte
• Dezelfde massa blijft in beweging;
de diepte wordt 1/4, de stroomsnelheid dus 4 x zo groot
• De amplitude van het getij wordt op ondiep water ook hoger:
oceaan < 1 m, Brest 5 m
• Op de helling wordt water opgestuwd; dit levert veel turbulentie.
Daarom is de Biscaye op de rand van het continentaal plat zo gevaarlijk bij storm
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
48
Wrijving kost energie
• De wrijving tussen de (ondiepwater-)getijgolf en de zeebodem kost energie
• Het getij reageert door de wrijving traag op de veroorzakende krachten:
– Door de wrijving valt springtij twee dagen na volle of nieuwe maan
(zoals ook het heetst van de dag een paar uur ná de middag is)
• Ook in de atmosfeer worden door zon en maan getijden opgewekt
• Zelfs de aardkorst zelf beweegt met een uitslag van ongeveer 30 cm, en de aarde draait
niet de hele dag even snel
• GPS houdt hier rekening mee
• Door deze effecten samen vertraagt de aardrotatie; de dag wordt in 100 jaar 2,3
milliseconden langer
– Ten tijde van de dinosauriërs duurde de dag 20 uur (65 miljoen jaar geleden)
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
49
Getijgolf in de Noordzee
• De Atlantische getijgolf loopt om de
Shetlands heen de Noordzee in (golfbuiging)
• De halve golflengte 0h-6h is nu 4
breedtegraden = 4 x 60M = 240M, dus de
golflengte is 500M
• De getijgolf is dus enorm veel korter
geworden: de snelheid is afgenomen door
ondieper water
• In de Zuidelijke Noordzee zie je verdere
vertraging, want daar is het nog ondieper
• Snelheid golf = (9.8 x diepte)
• Check: voor 60 m diepte vind je golflengte:
(9.8 x 60) x12h50m = 600 mijl
• Waardoor ontstaat dit vreemde
ronddraaiende patroon?
Rode lijnen: Uurposities van HW dubbeldaags maansgetij
Blauwe lijnen: gemiddeld verschil HW en LW (verval)
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
50
Coriolis effect in baai
• Het getij stroomt een gesloten
baai over de volle breedte
in en uit
• Instromend: afwijking naar
rechts: links stuwing = HW,
rechts LW
• Uitstromend:
afwijking naar rechts:
links LW, rechts HW
uitstromend
instromend
resultaat:
roterend vlak
9
HW
LW
HW
LW
8
10
11
0
1
7
6
5
2
4
3
• De stroom neemt ook nog eens
toe en af, het resultaat is een
ronddraaiend getij
• Dit treedt op in de Noordzee
tussen Den Helder/Cromer
en Dover
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Tijden in twaalfden
van een maansgetij
T=0/12
dwarsdoorsnede
T=6/12
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
Het getij draait om het
amfidromisch punt
daar is wel stroom, maar
geen verandering van
waterhoogte
51
Een rondlopend vlak
• Op plaatsen tegenover elkaar is het HW en LW
• Het vlak draait tegen de wijzers van de klok in
• In elke kustplaats is de waterhoogte een sinus!
(openklappen van de cylinder)
9
8
10
11
0
1
7
6
5
2
• Plaatje is van overheersend maansgetij; het
zonsgetij is soortgelijk!
© Arend Jan Klinkhamer 2013
4
3
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
Maansgetij in de Z Noordzee
52
Vol- en leegstromen Z Noordzee
HW Dover -6
HW Dover -4
HW Dover -2
HW Dover
HW Dover
HW Dover +2
HW Dover + 4
HW Dover + 6
LW tot HW Dover overal S-gaande stroom,
Na HW Dover overal NE-gaande stroom .
© Arend Jan Klinkhamer 2013
NB: Dit is een vol en leeg lopend bassin,
geen vrij lopende golf zoals bij Cherbourg
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
53
Linksom oplopende tijden van HW = lopende golf
Bij de havens
staan de
verschillen in de
hoogwatertijden
t.o.v. HW Dover.
Het HW-moment
loopt zuidwaarts
van Lowestoft
naar Dover en dan
noordwaarts naar
Den Helder
Stroomkaart is
voor HW Dover-6
(=LW Dover); de
S Noordzee is net
aan het einde van
leegstromen.
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
54
Getijcurves Nederlandse kust
• De getijgolf loopt van
zuid naar noord
• Het verval en de vorm
van de curve varieert
• Goed opletten met de
HW-tijdstippen van Den
Helder en LW Hoek van
Holland
• Oorzaken van afwijkingen:
– Vlissingen: de berging en de afvoer van de Westerschelde
– Hoek van Holland:
idem van de Nieuwe Waterweg (dubbel laagwater)
– Den Helder: interactie Noordelijke Noordzee en Wadden (dubbel hoogwater)
• Het verval is bij Den Helder het kleinst: het dichtst bij het amfidromisch punt
• Op elke lokatie valt bij een bepaalde maanstand het hoogwater op een vaste tijd:
bij springtij is het in Vlissingen altijd hoogwater rond 0200 en 1400 UT,
in Harlingen rond 1000 en 2200 UT
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
55
Verschil van spring en doodtij
Den Helder heeft
verschillende getijcurves:
boven bij spring, onder bij
doodtij
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
56
Coriolis in de Noordzee
• De getoonde situatie is een gemiddelde voor het dominante maansgetij
• Het zonsgetij en het maansgetij hebben elk hun eigen rotatiepatroon: de
amfidromische punten liggen meestal niet op hetzelfde punt
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
57
Noordzee: om te onthouden
• Tot aan HW Dover loopt de stroom ten zuiden van Cromer-Den Helder naar het Zuiden
• Na HW Dover loopt de stroom naar het Noorden
• Het HW loopt van Hull langs de kust naar Dover
• HW Lowestoft = HW Dover-1½
• Aan de Belgisch-Nederlandse kant loopt het HW
van Calais naar Den Helder
• HW Vlissingen
HW Dover + 2
• HW Scheveningen
HW Dover + 3
• HW IJmuiden
HW Dover + 4
Daarom:
• Ga aan de Engelse Oostkust niet van Z naar N naar een hoogwaterhaven met een drempel;
je moet dan tegenstrooms varen om op HW daar te kunnen zijn
• Het patroon is gunstig om uit Zeeland naar Gravelines te gaan (hoogwaterhaven bij Calais)
Met stroom mee naar S, aankomen bij HW
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
58
Details in stroomatlas Thamesmonding (UKHO)
HW tijdsverschil bij spring
HW range verschil bij spring
70%
- 30 min
Walton on the Naze
+ 30 min
100%
0
120%
De verschillen zijn aangegeven ten opzichte van de standaardhaven.
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
59
De almanak
• Er staat veel in bv de Reeds almanak,
hier voor Great Yarmouth, net N van
Lowestoft
• Uitgebreide behandeling in de
presentatie Rekenen aan
Waterstanden
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
60
Voorbeelden
• In de volgende sheets voorbeelden van
praktijkgevallen
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
61
Dynamisch getij wereldwijd
0.7m
0.3m
cm
Getij bijna overal minder dan een meter
In delen Atlantische Oceaan, speciaal rond W
Europa meer: waarom daar?
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
62
Het Kanaal: de getijhoogtes
2m
9m
12m
5m
Uit: SHOM getijatlas Kanaal
© Arend Jan Klinkhamer 2013
(SHOM = Franse Hydrografische dienst)
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
63
Gebied St.Malo: getij 9 -12 meter
• Einde-badkuip effect: de
getijgolf loopt in een trechter
• De vorm van de trechter is net
zo dat er resonantie optreedt
(vergelijk golven in een
badkuip: bij sommige
frequenties loopt het hoog op,
bij alle andere niet)
• Omdat er door de grote
verschillen in waterhoogte een
groot watervolume in en uit
gaat, zijn de stroomsterktes
plaatselijk erg groot; de
vernauwing van Alderney
veroorzaakt daar de Alderney
Race om de Cap de la Hague
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
64
De Baie de Somme
• Soortgelijk resonantie-effect als in de Baie
de St. Malo
• De Baie de Seine heeft bij springtij en bij
doodtij geheel verschillende getij-curves:
verschillende resonantie van maansgetij en
zonsgetij
Springtij
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Doodtij
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
65
Het Kanaal: de stroomsterktes
4.5kn
8kn
Zeer lokaal sterke stroom: bij Cherbourg, Kanaaleilanden en Brest
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
66
Getijgolf in het Kanaal
• De getijgolf loopt in 8 h van Ouessant naar Boulogne, vertraagt bij Cherbourg
• Straat van Dover is te nauw voor het doorgeven van de volle getijgolf;
het is toeval dat het bij Dover aan beide kanten tegelijk hoog water is
• Als het Kanaal of de Noordzee een andere maat zou hebben, zou het getijgedrag bij
Dover ook heel anders zijn
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
67
Getijgolf in het Kanaal: praktijkeffecten
• Door het Kanaal naar Dover varende
vaar je met de getijgolf mee
• De getijgolf vertraagt E van de lijn
Brighton – Le Havre, aan de Engelse
kant sterker dan aan de Franse kant
• Daardoor heb je relatief lang stroom
mee; andersom heb je dus meer
tegenstroom
• Door dit effect kun je met 5 knopen door
het water varend op één tij van Brighton
naar Dover en zelfs naar Nieuwpoort;
andersom lukt dat nooit
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
68
Dover
Getijgolf in het Kanaal: wrijving
• Door wrijving wordt de golf steiler aan de
stijgende kant (hetzelfde effect als een
steiler wordende golf naar een ondiepere
bodem)
• Daardoor wordt de tijd van LW naar HW
korter (linkerhelft curve)
• In Calais is de verhouding 5h / 7h30
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
69
Getij als golf: bijzondere effecten
In het volgende een paar voorbeelden:
• Grote waterbergingen met een nauwe toegang
• Effect van banken
• Resonantie
• De brekende getijdegolf
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
70
Nauwe toegangen van estuaries
• In het kanaaltje van Southwold kan tot 5
knopen stroom staan
• Oorzaak: Grote waterberging in het meer
direct er achter
Southwold en Breydon Water
• Le Morbihan en Etel in Bretagne hebben
hetzelfde effect
• Op veel andere plaatsen gemakkelijk te
herkennen
Etel
Morbihan
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
71
Stroom over de banken
• In een bankengebied stroomt het
boven de bank minder hard dan in de
geulen
– Bij tegenstroom zo veel mogelijk
boven de bank varen of aan rand
van de geul
– Met stroom mee in de geulen
• Bij een bank dwars op de stroom zit
de stroomrafeling vaak ná de bank
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
72
Effecten van wind en luchtdruk
sluiting
• Harde NW storm 9-11-2007:
Roompotsluis buiten: LW is
hoger dan normaal HW
• De Oosterscheldedam werd net
voor LW gesloten en ongeveer
12 uur later weer geopend
• Bij de Krammer ontstond door
het ontbreken van de normale
hoogwatergolf een resonantie in
het bekken ten N van het Zijpe:
amplitude 0.5m, periode 2h
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
73
Extreem effect: de tidal bore
• Als een golf een geleidelijk glooiend
strand oploopt kan een steile voorkant
ontstaan: het getij kan hetzelfde doen
• De foto rechts is geen strandgolf: het is
de springtij golf bij Mont St. Michel
(Eng bore, Frans mascaret)
De bore kan er ook anders uitzien:
De mascaret van Tancarville aan de Seine
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Huangzhou rivier (China)
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
74
Samenvatting: getij is gecompliceerd
Wat hebben we gezien?
• De maan heeft de grootste invloed: getij van 12h 50min
• Invloed van de zon is kleiner; door combinatie zon en maan ontstaan springtij en doodtij
• Hoogte (declinatie) van zon en maan veroorzaken dagelijkse ongelijkheid
• Getij is een golf.
• Door lokale effecten kunnen getijcurven van plaats tot plaats sterk verschillen (van
dubbeldaags tot eenmaal daags getij, resonantie, dubbele hoog- en laagwaters)
• Op de oceaan en in zeeën ontstaan roterende patronen rond amfidromische punten
•
•
•
•
•
•
In West-Europa komt de getijgolf uit de Atlantische Oceaan
Deze golf buigt de Biscaye in: overal aan de Franse Atlantische kust tegelijk HW en LW
De getijgolf loopt het Kanaal in: voordeel van Brighton naar Dover
In de Noordzee loopt de getijgolf rond de Shetlands naar het zuiden
In Z Noordzee loopt stroom Z tot aan HW Dover; daarna tot LW naar N
Tijdstip van HW loopt langs de Oostkust van N naar Z en vanaf Dover langs Be/Ne kust
naar de wadden
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
75
Websites
• http://www.math.sunysb.edu/~tony/tides/index.html Goede uitleg van harmonische analyse
• pzv-zeezeilen.nl
Deze en andere presentaties onder ‘Weten en kunnen’
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
76
Vragen?
© Arend Jan Klinkhamer 2013
Getijden, Oorzaken en Verschijnselen V2.3
77