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EIN holen ist ein stehende Welle in einem umschlossenen oder teilweise umschlossenen Gewässer. Auf Niederländisch, a holen auch oft mit dem internationalen namen seiche angegeben.

Halingen und verwandte Phänomene werden an Seen, Tümpeln, Buchten, Häfen und Meeren sowie im kleinen Maßstab in Schwimmbädern beobachtet. Die wesentliche Voraussetzung für die Bildung eines Fangs besteht darin, dass das Wasserbecken zumindest teilweise begrenzt ist, damit die stehende Welle gebildet werden kann.

Der Begriff seiche wurde vom Schweizer Hydrologen gefördert François-Alphonse Forel im Jahr 1890, der als erster wissenschaftliche Beobachtungen über die Wirkung im Genfer See in der Schweiz.^[1] Das Wort kommt aus dem schweizerisch-französischen Dialekt und bedeutet "hin und her winken". Dieses Wort wurde dort in der Region verwendet, um Schwingungen in Bergseen zu beschreiben. Nach Wilson (1972)^[2][3] Dieses schweizerisch-französische Dialektwort kommt vom lateinischen Wort "siccus", was "trocknen" bedeutet, d.h. wenn das Wasser zurückgeht, trocknet der Strand aus. Der Begriff ist wahrscheinlich auch mit dem französischen Wort "sèche" (getrocknet) verwandt.

Halt in Häfen kann durch lange Wellen verursacht werden, die aus einer subharmonischen nichtlinearen Wellenwechselwirkung mit den Windwellen resultieren, mit längeren Perioden als die begleitenden Windwellen.^[4]

Eine stehende Welle (schwarz) dargestellt als die Summe zweier Wanderwellen, die sich in verschiedene Richtungen (blau und rot) ausbreiten.

Ursachen und Natur

Hols außerhalb des Beckens (dh tieferes Wasser) sind mit bloßem Auge oft nicht erkennbar, und Beobachter in Überwasserschiffen bemerken aufgrund der extrem langen Wellenlänge möglicherweise nicht, dass ein Hol auf See stattfindet.

Die Wirkung wird verursacht durch Resonanzen in einem Gewässer, das regelmäßig durch einen oder mehrere Faktoren gestört wird, in der Regel meteorologische Einflüsse (Wind- und Luftdruckschwankungen), seismische Aktivität oder Tsunamis. Diese regelmäßige Störung kann ein Schwingen im Becken (zB eine Welle) verursachen. Und wenn die Laufzeit dieser Welle durch den Bach so ist, dass sie genau mehrmals durch das Becken hin und her laufen kann, entsteht eine Schwingung. Die Laufzeit einer Welle wird durch die Laufgeschwindigkeit der Welle bestimmt (c). Dies ist eine Funktion der Wassertiefe (ha): ${displaystyle c={sqrt {(}}gh)}$. Darin ist G die Erdbeschleunigung.

Wiederholte Reflexionen erzeugen stehende Wellen mit einem oder mehreren Knoten oder Punkten, die keiner vertikalen Bewegung unterliegen. Die Frequenz der Schwingung wird durch die Größe des Beckens, seine Tiefe, bestimmt. Auch die genaue Form und in geringerem Maße die Wassertemperatur spielen eine Rolle.

Die längste natürliche Periode eines Zugs ist die mit der Grundresonanz des Gewässers verbundene Periode - entsprechend der längsten stehenden Welle. Bei einem rechteckigen Becken ist dies der Fall, wenn die Wellenlänge die halbe Beckenlänge beträgt. Dies ist der Fall, wenn:

${displaystyle T={frac {2L}{sqrt {gh}}}}$

wobei T die Schlagperiode und L die Länge des Beckens ist. ^[5]

Oberschwingungen höherer Ordnung werden ebenfalls beobachtet. Die Periode der zweiten Harmonischen beträgt die Hälfte der natürlichen Periode, die Periode der dritten Harmonischen beträgt ein Drittel der natürlichen Periode und so weiter.

Seiches wurden sowohl auf Seen als auch auf Meeren beobachtet. Die Hauptanforderung besteht darin, dass die Wassermasse teilweise begrenzt wird, um die Bildung von stehenden Wellen zu ermöglichen, also ein teilweise geschlossenes Becken vorhanden sein muss oder nicht Regelmäßigkeit der Geometrie ist nicht erforderlich; selbst Ports mit extrem unregelmäßigen Formen werden routinemäßig beobachtet, dass sie mit sehr stabilen Frequenzen schwingen.

Seiches in Seen

Niedrigrhythmische Seiches sind auf größeren Seen fast immer vorhanden. Sie sind normalerweise zwischen den üblichen Wellenmustern nicht nachweisbar, außer während ungewöhnlicher Ruhephasen. Häfen, Buchten und Ästuare sind oft anfällig für Aufwärtsbewegungen mit Amplituden von mehreren Zentimetern und Perioden von mehreren Minuten.

Die ursprünglichen Studien in der Genfer See durch François-Alphonse Forel fanden, dass die Längsperiode einen Zyklus von 73 Minuten und die Querseiche eine Periode von etwa 10 Minuten hat.^[6] Andere Seen, die für ihre regelmäßigen Seiches bekannt sind, sind die Lake Wakatipu in Neuseeland, die die Oberflächenhöhe in Queenstown in einem 27-Minuten-Takt um 20 Zentimeter verändert. Seiches können sich auch in halbgeschlossenen Meeren bilden; auf der Nordsee ein langer Zug hat oft eine Dauer von etwa 36 Stunden.

Der US-National Weather Service gibt Niedrigwasserempfehlungen für Teile der Großen Seen in den USA heraus, wenn Erdbeben von 60 cm oder mehr wahrscheinlich sind.^[7] Es Eriesee ist aufgrund seiner Flachheit und Ausdehnung auf einer Nordost-Südwest-Achse, die oft der Richtung der vorherrschenden Winde und damit einem Maximum entspricht, besonders anfällig für windinduzierte Seiches Bügellänge gibt. Diese können zu extremen Seiches von bis zu 5 Metern zwischen den Enden des Sees führen.

Der Effekt ähnelt einer Sturmflut entlang der Küste, aber der Seiche-Effekt kann für einige Zeit über den See hin und her schwingen, während eine Sturmflut in der Regel nur einen Höhepunkt hat. Im Jahr 1954 verursachten die Überreste des Hurrikans Hazel Seiches einen Anstieg des Wasserspiegels entlang der nordwestlichen Küste von Ontariosee in der Nähe von Toronto, was zu schweren Überschwemmungen entlang der Südküste führte.

Seiches im See kann sehr schnell auftreten: Am 13. Juli 1995 verursachte ein großes Seiche Oberer See ließ den Wasserspiegel sinken und stieg dann innerhalb von fünfzehn Minuten um einen weiteren Meter an, was dazu führte, dass einige Boote an den Docks festmachten, als das Wasser zurückging.^[8] Das gleiche Sturmsystem, das 1995 die Seiche traf Oberer See verursachte einen ähnlichen Effekt in der Huronsee, bei dem sich der Wasserstand in Port Huron in zwei Stunden um 1,8 m veränderte.^[9] Auf der Lake Michigan Acht Fischer wurden von den Piers an den Stränden von Montrose und North Avenue gefegt und ertranken, als ein 3 m hoher Fang die Uferpromenade von . erreichte Chicago am 26. Juni 1954.^[10]

Beobachtete Seiche bei Lemmer

Auch in der IJsselmeer Am IJsselmeer ist die Tiefe im Verhältnis zur Länge so gering, dass die Hebung nicht extrem groß wird.^[11]Dieses Beispiel zeigt, dass in diesem Fall die Schwingung recht begrenzt ist und der Rohrbruch selbst viel mehr Wirkung hat.

Auch Seen in seismisch aktiven Gebieten sind seichesgefährdet. Ein Erdbeben oder eine Scherung kann eine plötzliche Änderung des Wasserspiegels verursachen (vergleichen Sie dies mit einem Stein, der in eine Pfütze fällt). Dieser kann ein sein Tsunami Ursache. Wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Welle so ist, dass die Wellenlänge der halben oder vollen Länge des Sees entspricht, kann sie anfangen zu schwingen und eine Seiche verursachen. Zum Beispiel wurde festgestellt, dass die Banken von Lake Tahoe in prähistorischer Zeit von bis zu 10 Meter hohen Seiches und/oder Tsunamis heimgesucht worden sein könnten, und lokale Forscher haben gefordert, das Risiko in die Notfallpläne für die Region aufzunehmen.^[12] Aus den geologischen Daten lässt sich jedoch nicht ableiten, ob der Wasserspiegelanstieg primär durch den Tsunami oder durch die Seiches verursacht wurde.

Seiches in Meeren und Buchten

Seiches wurden in Meeren wie der adriatisches Meer und der Ostsee. Dies führt zur Überflutung bzw Venedig und St. Petersburg. In Sankt Petersburg kommt es im Herbst häufig zu Überschwemmungen infolge von Seiches entlang des Flusses Newa vor dem. Die Seiche wird von einem Tiefdruckgebiet im Nordatlantik angetrieben, das sich an Land bewegt, was zu zyklonischen Tiefs in der Ostsee führt. Der niedrige Druck des Zyklons saugt überdurchschnittlich viel Wasser in die fast vom Binnenland eingeschlossene Ostsee. Während sich der Zyklon landeinwärts bewegt, bilden sich in der Ostsee lange, niederfrequente Seichewellen mit Wellenlängen von bis zu mehreren hundert Kilometern. Wenn die Wellen das Enge und Flache erreichen Newa Bucht erreichen, werden sie viel höher und überfluten schließlich die Deiche der Newa.^[13] Um eine Überschwemmung von Sankt Petersburg zu verhindern, gibt es jetzt ein Sturmflutwehr (Sankt-Petersburg-Staudamm) gebaut. Ähnliche Phänomene werden in Venedig beobachtet, was dazu führt, dass die MOSE-Projekt, ein System von 79 mobilen Absperrungen, die die drei Eingänge zur Lagune von Venedig schützen sollen.

Die Bucht von Nagasaki ist ein typisches Gebiet in Japan, in dem von Zeit zu Zeit Seiches beobachtet werden, normalerweise im Frühjahr - besonders im März. Am 31. März 1979 verzeichnete die Gezeitenstation Nagasaki an dieser Stelle aufgrund der Seiche eine maximale Verschiebung von 2,8 Metern. Es wird angenommen, dass die maximale Verdrängung in der gesamten Bucht während dieses Seiche-Ereignisses 4,70 Meter am Boden der Bucht erreicht hat. Seiches im WestenKyushu – einschließlich der Bucht von Nagasaki – werden oft durch niedrigen atmosphärischen Druck verursacht, der südlich der Insel Kyushu vorbeizieht.^[14] Seiches in der Nagasaki Bay haben eine Dauer von etwa 30 bis 40 Minuten. Lokal wird Seiche (副 振動 fukushindō) Abiki (あ び き) genannt. Es wird angenommen, dass das Wort Abiki von 網 引 き (amibiki) abgeleitet ist, was wörtlich bedeutet: ein Fischernetz ziehen (引 き (biki)) (網 (ami)). Seiches schädigen nicht nur die lokale Fischerei, sondern können auch zur Überflutung der Küste rund um die Bucht und zur Zerstörung von Hafenanlagen führen.

Manchmal können Tsunamis aufgrund lokaler geografischer Merkmale Seiches erzeugen. Zum Beispiel hatte der Tsunami, der 1946 Hawaii traf, ein 15-minütiges Intervall zwischen den Wellenfronten. Die natürliche Resonanzperiode der Bay of Bay Hilo ist etwa dreißig Minuten. Das bedeutete, dass jede zweite Welle in Phase mit der Bewegung von Hilo Bay war und eine Seiche in der Bucht erzeugte. Infolgedessen erlitt Hilo schlimmere Schäden als an jedem anderen Ort auf Hawaii, wobei der Tsunami und die Seiche eine Höhe von 8 Metern entlang der Küste erreichten und allein in der Stadt 96 Menschen töteten. Nach einem Tsunami können Seuchen mehrere Tage andauern.

Abholung am Hafenbecken

Seiches an der Rozenburg-Schleuse beobachtet

Kommt es auf See zu einer (niedrigen) Schwingung, deren Wellenlänge ein Vielfaches der Länge des Hafenbeckens beträgt, können auch im Hafenbecken Schwingungen auftreten. Diese Art des Transports ist für die niederländische Küste besonders wichtig.^[15] In der Vergangenheit waren Seiches im Hafenbecken von IJmuiden wegen des Betriebs der Seeschleusen ein Problem. Dank einer besseren Konstruktion treten diese Probleme nicht mehr auf. Seiches sind übrigens noch in IJmuiden registriert. Im Falle einer Seiche-Warnung wird eine Managementmaßnahme ergriffen, indem der maximale Schleusentiefgang um einen halben Meter reduziert wird. So geht's Kielfreiheit erhöht, um im Falle eines Verhakens die Schwelle des Schlosses nicht zu berühren. Im Rotterdamer Hafenbecken kommt es insbesondere in den Monaten August bis März durchschnittlich etwa achtmal im Jahr zu Seiches mit einer Amplitude von mehr als 25 Zentimetern, was auch im Rotterdamer Hafengebiet zu Betriebsproblemen führt. Seiches finden Sie im at Caland-Kanal gelegen britischer Hafen die tiefliegenden Kais der RoRo-Terminals. Das Problem dabei ist, dass der Wasserspiegel recht plötzlich ansteigt, das Hochwasser plötzlich höher wird und der Kai unerwartet überflutet wird. Siehe auch begleitende Grafik der beobachteten Ziehungen, durch die das Schleusenplateau des Schloss Rozenburg am 27. November 1978 plötzlich überflutet.^[16]

Ein weiteres Problem kann sein, dass die Hole in einem Hafenbecken so groß werden, dass Schiffe nicht mehr ausreichend leise am Kai anlegen können. Bei der Gestaltung eines Hafenbeckens wird daher immer geprüft, was die Eigenfrequenz dieses Beckens und ob diese Frequenz auch im lokal vorkommenden Seiche-Spektrum vorhanden ist. In diesem Fall muss die Beckengeometrie angepasst werden. Für ein rechteckiges Becken lässt sich die Eigenfrequenz mit der eingangs genannten Formel leicht ermitteln, für ein Becken mit abweichender Form oder mehrere Teilbecken muss jedoch eine numerische Berechnung durchgeführt werden.^[17]

Das Auftreten von Seiches muss auch in der Zulassungspolitik für Tiefseeschiffe berücksichtigt werden. In der Abschlussstrategie des Maeslant-Barriere in dem Neue Wasserstraße Auch Seiches spielen eine Rolle. Eine Seiche kann während der Sperrung vorübergehend eine negative Druckhöhe verursachen (d. h. hinter der Barriere tritt ein höherer Wasserstand auf als vor der Barriere) und damit die Integrität des Bauwerks gefährden. Bei der Gestaltung der Maasvlakte 2 sollte mehr über das Auftreten von Seiches bekannt sein. Gleiches gilt für die für die nächsten Jahrzehnte geplante Verbesserung des Küstenschutzes. Insbesondere über das Auftreten von Seiches bei extremen Stürmen ist zu wenig bekannt.^[18]

Unterwasserwellen (intern)

Veranschaulichung der Entstehung interner Seiches

Seiches werden auch unterhalb der Wasseroberfläche entlang der Thermokline Arbeiten in begrenzten Gewässern. Identisch mit der Wasseroberfläche kann eine Rinne auch an der Grenzfläche zwischen zwei Wasserschichten unterschiedlicher Dichte entstehen (meist durch Temperaturunterschiede, aber auch durch Salzgehaltsunterschiede verursacht). Wie gewohnt mit innere Wellen diese haben oft eine viel größere Wellenhöhe als Oberflächenwellen. Ihre Laufgeschwindigkeit ist im Allgemeinen langsamer als die von Oberflächenwellen. An der Oberfläche sind interne Seiches kaum wahrnehmbar, können jedoch Probleme verursachen, wenn die Oberseite der Welle auf den Boden eines Schiffes trifft.