Getijden 1 Oorzaken en verschijnselen

Getijden 1 Oorzaken en verschijnselen 18 januari 2011 Arend Jan Klinkhamer Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 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 Waterstanden en getijstromen Rekenen aan waterstanden en getijstromen Wat wordt niet behandeld: tochtvoorbereiding Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 2

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 3

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 4

Het andere getij Dit lijkt bijna op zeegolven! Zou getij een golf zijn? (Soms) een keer per dag hoog water Verschillende waterhoogten bij hoog- en laagwaters Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 5

Wat is een golf? golfrichting golfhoogte golftop golfdal golflengte golftop 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? Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 6

Zijstap: Waarom loopt een golf? top dal stijgend water dalend water 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 Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 7

Dieptewerking van golven L ½ L plaats 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 Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 8

Golfbewegingen:diep en ondiep water Diep water Ondiep water Diepte groter dan golflengte / 2 er tussenin kleiner dan golflengte / 20 Water beweegt in cirkels ellipsen Praktisch alleen horizontaal; op alle dieptes dezelfde snelheid Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 9

Golf: samenvatting golftop golfdal 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 We gaan nu een getijvoorbeeld bekijken om te zien of er overeenkomst is met een golf Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 10

HW Cherbourg: maximale E stroom (Franse getijatlas, SHOM) Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 11

HW Cherbourg +3h: kentering (stroom ~ nul) Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 12

HW Cherbourg +6h ( LW): maximale W stroom Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 13

HW Cherbourg -3h: kentering Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 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 We zullen verderop zien dat het getij overal als een golf kan worden beschouwd Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 15

Samenvatting: Getij is een golf HW 300-2000 mijl LW plaats stijgend water dalend water Let op de verhoudingen: Het water in de getijgolf beweegt over bijna de volle diepte in heel erg platte ellipsen Voorbeeld: 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 16

PM Wat is eb en vloed? 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, 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 Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 17

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 18

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 19

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 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 20

Balans aantrekking en centrifugaal eeuwig LW zon De verschilkracht staat scheef ten opzichte van het aardoppervlak HW A kleiner HW A groter De horizontale component brengt het water in beweging eeuwig LW Centrifugaalkracht van de draaiing om de zon Aantrekkingskracht van de zon (A) Horizontale component van de verschilkracht Verschil van de twee Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 21

Het resultaat: twee getijdebulten Z Door het verschil van de variërende aantrekkingskracht en de constante middelpuntvliedende kracht ontstaan er twee getijdebulten op aarde Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 22

Krachtenveld zonsgetij rond 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 LW Doorsnede vorige plaatje Z HW zon Op de meridiaan er tussen in is het rondom de aarde laag water LW HW Deze waterverdeling is altijd geörienteerd op de lijn aarde-zon: een bult naar de zon en een er vanaf Lowestoft getij zon 24h De aarde draait hier in 24 uur onderdoor 3.00 2.50 Dit veroorzaakt het zonsgetij: elke 12 uur hoog water h (meters) 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 1 6 11 D a g Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 23

Maan draait om de aarde EK ( p ) VM LK ( d ) Plaatje van boven de Noordpool bekeken 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 tijd staat de maan op haar hoogste punt VM LK Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 24

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 25

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 26

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 27

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 28

Springtij en doodtij NM EK VM LK springtij doodtij springtij doodtij Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 29

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 30

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 21 mrt, 23 sept 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 HW2 HW1 21 juni 22 dec Ook de maan staat meestal niet boven de evenaar: deze dagelijkse ongelijkheid herhaalt zich elke 24h50m Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 31

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 32

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 33

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 derde macht 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 34

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. NM VM jul dec Verschil zichtbare grootte van de maan door verschil in afstand Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 35

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 36

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 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) Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 37

Getijtafels Getijtafels worden nu berekend uit de getijcomponenten die voor die haven meer dan 1 mm amplitude hebben (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 38

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. Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 39

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 40

Het totaal: de getijkromme De getijcurve is elke dag weer een beetje anders De almanakken geven de gemiddelde getijkromme 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 41

Verwachting en waarneming 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 Site: http://live.actuelewaterdata.nl/ Felixstowe Dover Hoek v Holland asymmetrisch! Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 42

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 43

2.5 Weersinvloeden rast19810325t.xls Blauw = verwacht Rood = waargenomen Groen = verschil observed predicted residual 2 1.5 WaterLevel infet 1 0.5 0-0.5 80 85 90 95 100 105 110 115 Julian Day 1981 2 sfnp19810325t.xls observed predicted residual 1.5 1 Water Level infet 0.5 0-0.5-1 80 85 90 95 100 105 110 115 Julian Day 1981 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 Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 44

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 Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 45

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 46

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 Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 47

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 48

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 49

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 50

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 51

Buiging achter Cabo Finisterre Lagos 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! De getijgolf buigt af en vertraagt op ondiep water Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 52

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 53

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 54

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 HW instromend LW LW uitstromend HW resultaat: roterend vlak 10 11 0 1 2 9 3 4 8 7 6 5 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 T=0/12 T=6/12 dwarsdoorsnedes Tijden in twaalfden van een maansgetij Het getij draait om het amfidromisch punt daar is wel stroom, maar geen verandering van waterhoogte Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 55

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) 10 11 0 1 9 8 7 6 5 Plaatje is van overheersend maansgetij; het zonsgetij is soortgelijk! 2 3 4 Maansgetij in de Z Noordzee Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 56

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 Dit is een vol en leeg lopend bassin, geen vrij lopende golf zoals bij Cherbourg Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 57

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 Noordzee is net begonnen met leegstromen. Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 58

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 59

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 60

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 61

Details Thamesmonding (stroomatlas UKHO) HW tijdsverschil bij spring - 30 min HW range verschil bij spring 70% Walton on the Naze + 30 min 0 100% 120% De verschillen zijn aangegeven ten opzichte van de standaardhaven. Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 62

De almanak (lezen!): Great Yarmouth Uitgebreid in het deel Waterstanden Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 63

Dynamisch getij 0.7m 0.3m cm Getij bijna overal minder dan een meter In delen Atlantische Oceaan, speciaal rond W Europa meer: waarom daar? Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 64

Het Kanaal: de getijhoogtes 2m 9m 12m 5m Bron: SHOM getijatlas (Franse Hydrografische dienst) Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 65

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 66

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 67

Het Kanaal: de stroomsterktes 4.5kn 8kn Vooral bij Cherbourg, Kanaaleilanden en Cap Gris Nez sterke stroom Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 68

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 69

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 70

Getijgolf in het Kanaal: wrijving Dover 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 Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 71

Verschil van spring en doodtij Honfleur heeft bij springtij en bij doodtij geheel verschillende hoogwatercurves: verschillende resonantie van maansgetij en zonsgetij Ook Den Helder heeft zoiets; boven bij spring, onder bij doodtij Springtij Doodtij Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 72

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 73

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 Etel Morbihan Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 74

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 75

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 resonantie in het bekken ten N van het Zijpe: amplitude 0.5m, periode 2h Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 76

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 77

Wat hebben we gezien? Samenvatting: getij is gecompliceerd 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 Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 78

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 79

Vragen? Getijden, Arend Jan Klinkhamer, maart 2009 80