Sylvin H. Müller-Navarra, Sturmfluten in der Elbe und deren Vorhersage im Wandel der Zeiten
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Hamburg - die Elbe und das Wasser sowie weitere wasserhistorische Beiträge, Schriften der DWhG, Band 13, Siegburg 2009, ISBN 978-3-8370-2347-3
Wenn die Anfangs- und Randwerte bekannt
sind, lassen sich die Bewegungsgleichungen
der Strömungsmechanik (partielles Dififeren-
tialgleichungssystem, siehe z. B. bei Kleine,
1994) analytisch oder bei komplizierter Geo
metrie des Flussbettes mit numerischen Ver
fahren zeitlich vorwärts integrieren und damit
ein zukünftiger Bewegungszustand und die
Höhe des Wasserstandes an jedem Ort be
rechnen.
Damit ist schon klar, dass man im Wandel der
Zeiten das Problem der Vorhersage von
Sturmfluten in der Elbe desto besser lösen
konnte, je schneller Messungen der Anfangs
und Randwerte verfügbar waren. Damit
kommt zum mathematischen Problem ein
technisches hinzu, das der Datenfernübertra
gung. Seit den 1950er Jahren macht man sich
noch eine weitere Innovation zunutze, die
Computertechnologie, welche zur numeri
schen Integration der Bewegungsgleichungen
verwendet wird.
Diese Abhandlung ist hauptsächlich eine his
torische und auf die Elbe fokussiert. Hinsich
tlich vertiefender ozeanographischer und hy
drologischer Aspekte von Sturmfluten wird
auf die umfängliche Literatur verwiesen. In
der Literaturliste finden sich auch einige
naturwissenschaftshistorische Monographien.
Entstehung und Häufigkeit von Sturmflu
ten in der Elbe
Gezeiten
Die Gezeiten der Ozeane werden durch Mond
und Sonne angeregt. Diese verursachen auf
der rotierenden Erde ständig kleine raumzeit
liche Änderungen der Schwere, so dass die
Wasservolumelemente der Ozeane zueinander
in Bewegung gesetzt werden. Nur durch die
sehr großen Ausdehnungen der ozeanischen
Wasserkörper geraten diese in wahrnehmbare
Schwingungen, die Gezeiten genannt werden.
Auch in größeren Seen treten Gezeiten auf;
sie sind aber nur durch genaue Messungen
längerer Dauer feststellbar. Die Gezeiten der
Nordsee sind überwiegend durch die Gezeiten
des Nordatlantiks angeregt und nur zu einem
sehr kleinen Teil auf die unmittelbare Einwir
kung des Mondes und der Sonne auf den
Wasserkörper der Nordsee zurückzuführen.
Hier ist kein Raum für eine ausführliche Be
schreibung des Gezeitenphänomens. Eine wis
senschaftlich einwandfreie und allgemeinver
ständliche Darstellung findet sich in der jün
geren Literatur nicht. Es muss daher auf eine
ältere Monographie von Marmer (1926) ver
wiesen werden.
Wie die Gezeiten des Nordatlantiks besitzen
auch die Gezeiten der Nordsee ausgeprägt
halbtägige Form. Das bedeutet, dass dort
meist zweimal am Tag Hochwasser und eben
so oft Niedrigwasser ist.
Man kann die von Gezeiten verursachten
Strömungen und Wasserstandsschwankungen
dynamisch als lange Wellen betrachten. Lange
Wellen sind solche Wellen, deren Wellenlän
ge sehr viel größer als die Wassertiefe ist. Die
Phasengeschwindigkeit, mit der sich diese
Wellen ausbreiten, lässt sich recht genau mit
einer einfachen Beziehung berechnen:
v = Jgh , g ist dabei die Schwerebeschleu
nigung der Erde (=9,8 lm/s 2 ) und h ist die
örtliche Wassertiefe. Auch wenn die Gezei
tenwelle in die Elbe hineinläuft, gilt prinzipi
ell diese Beziehung für die Geschwindigkeit,
mit der sich der Wellenkamm elbaufwärts
bewegt. Die Welle erfährt jedoch eine Ver
formung. Die Flutdauer verkürzt sich stetig
und die Ebbdauer verlängert sich entspre
chend (Abb. 3). Eine anschauliche Erklärung
hierfür hat z. B. der bekannte Göttinger Strö
mungsphysiker Ludwig Prandtl (1935) gege
ben, allerdings betrachtet er die analoge Aus
breitung eines Schwalles in einem Kanal.
Bevor die Elbe mit ausreichend bemessenen
Hochwasserschutzanlagen (Deiche, Sperrwer
ke, etc.) ausgestattet war, krochen die Gezei
ten bis in den letzten Winkel der landwirt
schaftlich genutzten Marschen. Diese was
serwirtschaftliche Besonderheit ist treffend
von Finder (1940) in seinem Buch über „Die
Elbinsel Finkenwärder“ beschrieben worden:
„Die Felder erstrecken sich in langen recht
eckigen, durch Wassergräben getrennten
