Getijden-Oorzaken en Verschijnselen 2011-jan V2.0

80
Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 1 Getijden 1 Oorzaken en verschijnselen 18 januari 2011 Arend Jan Klinkhamer

Transcript of Getijden-Oorzaken en Verschijnselen 2011-jan V2.0

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 1

Getijden 1

Oorzaken en verschijnselen

18 januari 2011Arend Jan Klinkhamer

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 2

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

Waterstanden en getijstromen• Rekenen aan waterstanden en getijstromen

Wat wordt niet behandeld: tochtvoorbereiding

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 3

Oorzaken en effecten

• 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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 4

Het ‘gewone’ getij

• Twee keer per dag hoog water

• Opvolgende hoog en laagwaters weinig verschillend

• Duidelijk verschillend spring- en doodtij

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 5

Het ‘andere’ getij

• (Soms) een keer per dag hoog water

• Verschillende waterhoogten bij hoog- en laagwaters

Dit lijkt bijna op zeegolven! Zou

getij een golf zijn?

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 6

Wat is een golf ?

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

• Zijstapje: Waarom loopt de golf met de top mee?

golftop

golfrichting

golfdal golftop

golf-hoogte

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 7

Zijstap: Waarom loopt een golf ?

• De draaiing rond de cirkel is constant; de horizontale snelheid is de horizontale afbeelding van de snelheid langs de cirkel

• In golftop en golfdal is beweging alleen horizontaal

• Halverwege top en dal alleen verticale beweging

• Tussen de top en het dal rechts ervan stroomt er in elk blokje meer water in dan uit:hier moet het waterniveau dus stijgen

• Tussen het dal en de volgende top stroomt er in elk blokje meer uit dan in: niveaudaling!

• Het gezamenlijk effect is dat de golf zich van links naar rechts verplaatst

top dal

dalend waterstijgend water

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 8

Dieptewerking van golven

L

½ L

• 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

plaats

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 9

Golfbewegingen:diep en ondiep water

Diep water Ondiep water

ellipsen

er tusseninDieptegroter dan

golflengte / 2kleiner dan golflengte / 20

Water beweegt in cirkelsPraktisch alleen horizontaal;

op alle dieptes dezelfde snelheid

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 10

Golf: samenvatting

• De golf loopt in de richting van de top

• Elk waterdeeltje beweegt in een cirkel of een platte ellips

• De horizontale snelheid is maximaal op top en in dal van de golf

• Halverwege de top en het dal is de horizontale beweging nul; er is dan alleen verticale beweging

golftop golfdal

We gaan nu een getijvoorbeeld bekijken om te zienof er overeenkomst is met een golf

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 11

HW Cherbourg: maximale E stroom(Franse getijatlas, SHOM)

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 12

HW Cherbourg +3h: kentering (stroom ~ nul)

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 13

HW Cherbourg +6h (≈LW): maximale W stroom

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 14

HW Cherbourg -3h: kentering

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 15

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• We zullen verderop zien dat het getij overal als een golf kan worden

beschouwd

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 16

Samenvatting: Getij is een golf

stijgend water dalend water

plaats

HW LW300-2000 mijl

Let op de verhoudingen:• Het water in de getijgolf beweegt over bijna de volle diepte

in heel erg platte ellipsenVoorbeeld: verschil HW en LW (verval) 6m, stroom gemiddeld 2 knopen:

Horizontale verplaatsing door getijstroom: 6h x 2kn ≈ 12 mijl. Verhouding verval : getijverplaatsing≈ 6m : 24 000m = 1: 4 000

• De golflengte van het getij (600-4000 mijl) is 200 à 800 x de getijverplaatsing

• Dit voorbeeld is voor een vrije getijgolf, zonder invloed van land!

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 17

PM Wat is eb en vloed?

• 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 waterbeter

• Stroom: de vloedstroom begint voor hoog water, de eb begint voor laag water

• De termen vloedstroom en ebstroom kunnen verwarring opleveren als de kentering niet samenvalt met HW of LW

Bijvoorbeeld als een zeemansgids stelt: • De vloedstroom begint 2 uur voor lokaal hoogwater

• De betere gidsen schrijven dan: De NW-gaande stroom begint …

HW HWLW

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 18

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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 19

Oorzaak van getij

• Bekijk maan, aarde en zon

• De massa’s van aarde, zon en maan trekken elkaar aan

• De aantrekkingskrachten worden gebalanceerd door de centrifugaalkrachten van de draaiingen:

– de maan om de aarde– de aarde om de zon

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 20

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 middelpunt-vliedende kracht van de ellipsbeweging van de aarde

Maar…

• Op aarde is dat evenwicht er alleen in het zwaartepunt van de aarde:

– De centrifugaalkracht ten gevolge van de draaiing om de zon is overal op aarde dezelfde

– De aantrekkingskracht van de zon neemt af met toenemende afstand van de zon (in het kwadraat)

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 21

Balans aantrekking en centrifugaal

Centrifugaalkracht van de draaiing om de zon

Aantrekkingskracht van de zon (A)

Verschil van de twee

Horizontale component van de verschilkracht

HW HW

eeuwig LW

eeuwig LW

A groterA kleiner

zon

De verschilkracht staat scheef ten opzichte van het aardoppervlak

De horizontale component brengt het water in beweging

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 22

Het resultaat: twee getijdebulten

• Door het verschil van de variërende aantrekkingskracht en de constantemiddelpuntvliedende kracht ontstaan ertwee getijdebulten op aarde

Z

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 23

Krachtenveld zonsgetijrond de aarde

• 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

• 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

LW

LW

Lowestoft getij zon 24h

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

1 6 11D a g

h (m

eters)

HW

Doorsnede vorige plaatje

zonHW

Z

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 24

Maan draait om de aarde

• Plaatje van boven de Noordpool bekeken

• 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 tijd staat de maan op haar hoogste punt

EK (‘p’) VM LK (‘d’)

LK

EK

VM

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 25

Aarde en maan draaien om gezamenlijk zwaartepunt

• Het gemeenschappelijk zwaartepunt van aarde en maan ligt binnen de aarde op 1700 km diep, ongeveer een kwart van de aardstraal ( 6000 km)

• Ook de aarde slingert rond: centrifugaalkracht en aantrekkingskracht zijn in het zwaartepunt van de aarde weer in evenwicht

• De aantrekkingskracht neemt af met de afstand vanaf de maan

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 26

Balans van krachten

Hetzelfde verhaal als bij de zon:

• 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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 27

De maan draait om de aarde

• 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 maansinvloed

Het maansgetij is dan: elke 12h 25 min hoogwater

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 28

Springtij en doodtij• De aarde draait om haar as: zonsgetij elke 12h• De maan is na 24h 50 min weer op haar hoogste punt:

maansgetij 12h 25m• De invloed van de maan is circa 2,2 keer zo groot als die

van de zon• Het maansgetij en het zonsgetij zijn twee golven die

onafhankelijk van elkaar ‘rond de aarde lopen’• Het verschil van de twee periodes veroorzaakt springtij en

doodtij: elke 29,5 dagen staan zon en maan weer in (ongeveer) dezelfde positie. Daar tussenin versterken en verzwakken ze elkaar

• Grafiek: ML (mean level) + M2 (dubbeldaags maansgetij) + S2 (dubbeldaags zonsgetij)

Zon en maan tegengesteld: doodtij

Zon en maan gelijk: springtij

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 29

Springtij en doodtij

doodtij doodtijspringtijspringtij

EK LKNM VM

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 30

Verschuiven van tijdstip HW en LW

Als zon en maan niet in lijn of loodrecht staan, treedt een bijeffect op

• De getijbulten worden tussen spring en neap tussen zon en maan getrokken, het tijdstip van hoogwater is niet in fase met zon en maan

• Daardoor is de tijd tussen opvolgende hoog en laagwaters niet constant 6h 12 min

• Van spring tot doodtij is het HW wat vroeger, van doodtij tot springtij wat later

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 31

HW1HW2 21 juni

22 dec

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 mee. De ene bult komt op het N halfrond, de andere op het Z halfrond

• HW1 is dus hoger dan HW2

• 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

• Ook de maan staat meestal niet boven de evenaar: deze dagelijkse ongelijkheid herhaalt zich elke 24h50m

21 mrt, 23 sept

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 32

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)

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 33

De declinaties van zon en maan

• De hoogtes van zon en maan boven de horizon veroorzaken elk hun eigen dagelijkse ongelijkheid; deze zijn meestal niet in fase. Soms versterken ze elkaar

• Omlooptijden en declinaties van zon en maan bepalen ca. 90% van de getijbeweging (meestal zijn 37 effecten voldoende)

• 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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 34

De ellipsbeweging

• De afstand van de aarde tot de maan varieert tijdens de omloop tussen 356 000 km in januari en 406 000 km in juli, verschil 10%

• Als de maan dichtbij staat, beweegt hij sneller, veraf langzamer

• De omloopsnelheid van de getijbult om de aarde is dan dus ook navenant anders

• Als de maan dichterbij staat, is de getijveroorzakende kracht max. 49% groter!(varieert met de derdemacht van de afstand)

• Als de maan bij een springtij toevallig in het verste punt van de baan staat, is het een zwakke spring; het daaropvolgende springtij staat de maan in het nabije punt en hebben we een sterk springtij

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 35

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

• Volle maan en nieuwe maan vallen soms samen met het meest nabije punt van de ellipsbaan rond de aarde: een versterkt springtij!

• In ondiep water vertraagt de snelheid van de getijgolf; bij laagwater sterker dan bij hoogwater

• En zo voort….

decjul

VMNM

Verschil zichtbare grootte van de maan door verschil in afstand

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 36

Samenvatting aarde, maan en zon

• Maan en zon bepalen getij; verhouding 2/3 maan : 1/3 zon

• Verschil van de omlooptijden 24h50m en 25h 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

• Op een vaste lokatie valt bij een bepaalde maanstand het hoogwater op een vaste tijd(vb. bij springtij is het in Vlissingen altijd hoogwater rond 0230 en 1400 UT)

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 37

Hoe vind je het getij van een haven

• Het getijverloop van havens wordt al lang geregistreerd

• We kennen de componenten: bijv M2 (maan 2 x daags), S2 (zon 2x daags), K1 (1x daags effect van de declinatie van maan), etc 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)

Plaatjes van een voordracht van Lord Kelvin in 1882

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 38

Getijtafels

• Getijtafels worden nu berekend uit de getijcomponenten die voor die haven meer dan 1 mm amplitudehebben (voor de Noordzee 94, voor Brest 104 componenten)

• Er treden ook ‘vreemde’ componenten op met periodes van vier of zes uur; deze hebben geen directe astronomische oorzaak, het zijn wiskundige vertalingen (Fourierreeksen) van lokale effecten van waterdiepte en kustvorm

• Van elke component ligt de periode vast, de amplitude en de tijdverschuiving (fase) zijn voor elke haven verschillend

• De bijdragen van alle (37 tot 43) componenten worden apart uitgerekend en dan opgeteld

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 39

De oude tijd: mechanisch rekenen

Kelvin tide calculator (1876)leverde in vier uur zwengelen een getijcurve voor een jaar

Mechanische getijcalculator (1938) van het DeutschesHydrographisches 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’.

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 40

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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 41

Het totaal: de getijkromme

• De getijcurve is elke dag weer een beetje anders

• De almanakken geven de gemiddeldegetijkromme van een haven

• Omdat het een gemiddelde is, heb je bijna elke dag afwijkingen

– In vorm van de kromme– In de tijdsduren LW – HW - LW

Reeds Lowestoft

Reeds Poole

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 42

Verwachting en waarneming

Felixstowe

Dover

Binnen 100 mijl kan de vorm van de getijkromme al anders zijn

Waarneming en verwachting kloppen wel erg goed met elkaar: de modellen voor elke haven afzonderlijk zijn betrouwbaar

Hoek v Holland asymmetrisch!

Site: http://live.actuelewaterdata.nl/

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 43

De hoofdgroepen getijkrommes

Twee maal daags

Twee maal daags ongelijk

Gemengd twee en een maal daags

Een maal daags

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 44

Weersinvloeden…

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 zware stormen in deze periode

80 85 90 95 100 105 110 115-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5rast19810325t.xls

Julian Day 1981

Water Level in feet

observedpredictedresidual

80 85 90 95 100 105 110 115-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2sfnp19810325t.xls

Julian Day 1981

Water Level in feet

observedpredictedresidual

Blauw = verwachtRood = waargenomenGroen = verschil

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 45

Samenvatting

• We kunnen getij voor een groot deel verklaren uit de omlopenvan 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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 46

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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 47

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 getijgolvende Atlantische Oceaan in

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 48

De getijgolf rond continenten

• De lijnen zijn de plaats van hoog water in uren na de doorgang van de maan door haar hoogste punt in Greenwich (alleen het maansgetij)

• De afstand van hoog water naar hoog water is 60 breedtegraden = 60 x 60 mijl = 3600 mijl

• De oceaan is 3 – 5 km diep• De diepte is dus 1/900 golflengte,

de getijgolf is dus een echte ondiepwatergolf

• Theoretische snelheid v = √(9.8 x diepte) m/s;voor 3000 m diepte 330 knopen; afstand 330 x 12h50m = 4200 mijl(simpele formule klopt aardig!)

• De maat van de Atl. Oc. past goed bij het maansgetij; daardoor hogere getijen aan de kusten Positie van HW van het dubbeldaags maansgetij

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 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

• Check: voor 60 m diepte vind je √(9.8 x diepte) x12h50m = 600 mijl

• Door ondieptes (bv Doggersbank) onstaat onregelmatige voortplanting

– Dubbel HW in Den Helder is hiervan een gevolg

Rode lijnen: Uurposities van HW dubbeldaags maansgetij

Blauwe lijnen: gemiddeld verschil HW en LW (verval)

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 50

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– 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 Het Kanaal tov noordelijke kant

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 51

Buiging windgolven aan een kaap

(Wind)golven komen van linksboven, buigen om de kaap heen en gaan op ondieper water langzamer lopen

(Cancale – oestergebied –ten E van St. Malo)

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 52

De getijgolf buigt af en vertraagt op ondiep water

Buiging achter Cabo Finisterre

• Lagos -0050

• Lisboa +0000

• Vigo +0050

• La Coruña +0110

• Santander +0120

• Bayonne +0100

• Oleron +0200

• Lorient +0200

• Brest +0220

• Cherbourg +0620

• Dover +0930

800m

2000m

1000m

80m

80m

70m

60m

40m

Het getij loopt als een golf!

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 53

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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 54

Wrijving kost energie

• De wrijving tussen de getijgolf en de zeebodem kost energie:– Effect: de aardrotatie vertraagt

• In de lucht in de atmosfeer worden door zon en maan ook getijden opgewekt

• Zelfs de aardkorst zelf beweegt met een uitslag van ongeveer 30 cm!

• Ook roteert de aarde niet de hele dag even snel

• GPS houdt hier rekening mee!

• Door deze effecten samen wordt de dag in 100 jaar 2,3 milliseconden langer– Ten tijde van de dinosauriërs duurde de dag 20 uur (65 miljoen jaar geleden)

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 55

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

• De stroom neemt ook nog eens toe en af, het resultaat is een ronddraaiend getij

• Dit treedt op in de Noordzee tussen Den Helder/Cromeren Dover

T=0/12 T=6/12dwarsdoorsnedes

Het getij draait om het amfidromisch punt

daar is wel stroom, maar geen verandering van

waterhoogte

HW LW

LW HW

instromend uitstromend

Tijden in twaalfden van een maansgetij

11

1

2

3

4

56

7

89

10

0

resultaat: roterend vlak

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 56

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)

• Plaatje is van overheersend maansgetij; het zonsgetij is soortgelijk!

Maansgetij in de Z Noordzee

11

1

2

3

4

56

7

89

10

0

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 57

Vol- en leegstromen Z Noordzee

Dit is een vol en leeg lopend bassin, geen vrij lopende golf zoals bij Cherbourg

HW Dover -6 HW Dover -4 HW Dover -2 HW Dover

HW Dover + 4HW Dover +2 HW Dover + 6HW Dover

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 58

Bij de havens staan de verschillen in de hoogwatertijden t.o.v. HW Dover.

Het HW-momentloopt zuidwaarts van Lowestoftnaar Dover en dan noordwaarts naar Den Helder

Stroomkaart is voor HW Dover-6 (=LW Dover); de Noordzee is net begonnen met leegstromen.

Linksom oplopende tijden van HW = lopende golf

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 59

Getijcurves Nederlandse kust

• Het hoog water loopt van zuid naar noord• De waterhoogte en de vorm van de curve varieert• Oorzaken van de afwijkingen:

– Vlissingen: de Westerschelde– Hoek van Holland: de afvoer van de Nieuwe Waterweg (dubbel laagwater)– Den Helder: diepteverschil Noordelijke Noordzee en Wadden

(dubbel hoogwater)• Het verval is bij Den Helder het kleinst omdat je daar het dichtst bij het amfidromisch punt bent

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 60

Coriolis in de Noordzee

• De getoonde situatie is een gemiddelde voor het maansgetij• Het zonsgetij en het maansgetij hebben elk hun eigen rotatiepatroon: de

amfidromische punten liggen meestal niet op hetzelfde punt

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 61

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 Ramsgate• 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

• Je gaat aan de Oostkust niet van Z naar N naar een hoogwaterhaven (met drempel); je moet dan tegenstrooms varen om op HW daar te kunnen zijn

• Dit is gunstig om uit Zeeland naar Gravelines te gaan! Met stroom mee naar S, aankomen bij HW

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 62

Details Thamesmonding (stroomatlas UKHO)

HW tijdsverschil bij spring HW range verschil bij spring70%

120%

- 30 min

+ 30 min

De verschillen zijn aangegeven ten opzichte van de standaardhaven.

Walton on the Naze

0 100%

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 63

De almanak (lezen!):Great Yarmouth

• Uitgebreid in het deel Waterstanden

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 64

Dynamisch getij

Getij bijna overal minder dan een meter

In delen Atlantische Oceaan, speciaal rond W Europa meer: waarom daar?

cm

0.7m

0.3m

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 65

Het Kanaal: de getijhoogtes

Bron: SHOM getijatlas (Franse Hydrografische dienst)

12m

9m

2m

5m

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 66

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 groot; de vernauwing van Alderney veroorzaakt daar de Race

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 67

De Baie de |Somme

• Soortgelijk effect als in de Baie de St. Malo• Minder sterk ook in de Baie de Seine

• Honfleur heeft bij springtij en bij doodtij geheel verschillende hoogwatercurves: verschillende resonantie van maansgetij en zonsgetij

•Honfleur

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 68

Het Kanaal: de stroomsterktes

Vooral bij Cherbourg, Kanaaleilanden en Cap Gris Nezsterke stroom

8kn

4.5kn

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 69

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 een andere maat zou hebben, zou het getijgedrag bij Dover ook heel

anders zijn

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 70

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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 71

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

Dover

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 72

Verschil van spring en doodtij

Honfleur heeft bij springtij en bij doodtij geheel verschillende hoogwatercurves: verschillende resonantie van maansgetij en zonsgetij

Springtij Doodtij

Ook Den Helder heeft zoiets; boven bij spring, onder bij doodtij

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 73

Getij als golf: een paar bijzondere effecten

• Grote waterbergingen met een nauwe toegang

• Effect van banken

• Resonantie

• De brekende getijdegolf: de bore of mascaret

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 74

Nauwe toegangen van estuaries

• In het kanaaltje van Southwold kan tot 5 knopen stroom staan

• Oorzaak: Grote waterberging in het meer direct er achter

• Le Morbihan en Etel in Bretagne hebben hetzelfde effect

• Op veel andere plaatsen gemakkelijk te herkennen

Southwold en Breydon Water

Morbihan

Etel

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 75

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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 76

Effecten van wind en luchtdruk

• 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

sluiting

• Bij de Krammer ontstond door het ontbreken van de normale hoogwatergolf een resonantiein het bekken ten N van het Zijpe: amplitude 0.5m, periode 2h

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 77

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 Huangzhou rivier (China)

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 78

Samenvatting: getij is gecompliceerdWat 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 Shetlandsnaar 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

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 79

Websites

• http://live.getij.nl/ Rijkswaterstaat met heldere uitleg. Zie ook ‘Links’

• http://www.math.sunysb.edu/~tony/tides/index.html

• Uitleg van harmonische analyse

Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 80

Vragen?