M6 Gezeiten

Thema

Gezeiten sind die periodischen Schwankungen des Meeresspiegels und die damit einhergehenden Strömungen, die durch die Gravitationskraft von Mond und Sonne auf die gesamte Wassermasse des Ozeans entstehen. Diese astronomischen Gezeiten sind perfekt periodisch und daher vorhersagbar: In den meisten Ozeanen überwiegt eine halbtägige Komponente lunaren Ursprungs mit einer Periode von etwa zwölf Stunden und fünfundzwanzig Minuten, gefolgt von einer täglichen Komponente mit einer Periode von etwa dreiundzwanzig Stunden und sechsundfünfzig Minuten, neben weiteren kleineren Komponenten. Die harmonische Analyse ermöglicht es, die an einem beliebigen Punkt der Küste beobachtete Gezeit in all diese Komponenten zu zerlegen, von denen jede ihre eigene, für diesen Ort charakteristische Amplitude und Phase besitzt.

Interne Gezeiten, die bereits in der Beschreibung planetarischer Ozeanwellen erwähnt wurden, entstehen, wenn die barotrope Gezeit, die die gesamte Wassersäule gleichzeitig bewegt, mit der Unterwassertopographie – Kontinentalrücken und -hängen – in einem geschichteten Ozean interagiert. Diese Wechselwirkung mit dem Meeresboden bewirkt, dass ein Teil der barotropen Gezeitenenergie in interne Wellen umgewandelt wird, die mit exakt derselben Frequenz wie die sie erzeugende Gezeit schwingen. Diese internen Gezeiten können sich Tausende von Kilometern von ihrem Ursprungspunkt ausbreiten und sind die Hauptenergiequelle für die diapyknische Durchmischung im Ozeaninneren mit einer Gesamtleistungsabgabe von fast einer Billion Watt.

Die Resonanz in bestimmten Küstenbecken verstärkt den Tidenhub erheblich: Wenn die natürliche Schwingungsperiode einer Bucht oder eines Ästuars mit der Periode der dominanten Gezeitenkomponente übereinstimmt, verzehn- bis zwanzigmal so groß wie im offenen Ozean. Ein Beispiel hierfür ist die Bay of Fundy in Kanada, wo der Tidenhub bis zu sechzehn Meter beträgt.

Das erwartete Verhalten des globalen Gezeitensystems umfasst die Ausbreitung amphidotroper Gezeitenwellen, die um Punkte rotieren, an denen der Tidenhub innerhalb jedes Ozeanbeckens null beträgt. Die typischen Amplituden dieser Wellen reichen im offenen Ozean von nur drei Zehntel Metern bis zu einem Meter, können aber, wie bereits beschrieben, in Küstenresonanzzonen bis zu sechzehn Meter erreichen.

So bewirken die Gezeiten – ausgehend von der Gravitationsanziehung von Mond und Sonne, mit der dieses Dokument beginnt, bis hin zu den Küstenresonanzzonen, mit denen es endet, über die internen Gezeiten, die das Innere des Ozeans durchmischen, und die amphidotropen Wellen, die innerhalb jedes Beckens rotieren – dieselbe periodische Kraft, die den Meeresspiegel an der Küste bewegt und gleichzeitig die Tiefen des gesamten Ozeans still durchmischt.

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