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Wenn ein Windstoß auf flachen Regeupfützen
Kräusel-eilen hervorruft, wird der
zufällige Beobachter sich eiten bewußt, dall dieser Naturvorgang bei fortgesetzter ,, irkung auf dem Ozean Riesenwelien zu erzeugen ver-mag, die großen Schiffen zur Gefahr werden. Und doch spannt sich ein geschlossener Bogen physikalischer Gesetz-mäßigkeit von den Initiaiweilen bis zur Sturmsee. Dieser Zusammenhang bedeutet eine wesentliche Erleichterung der Forschung. Er gestattet uns, die Vorgänge im kleinen zustudieren und die gewonnenen
Resultate auf die der
Messung nur schwer zugänglichen ozeanisehen Wellen zu übertragen, deren Bedeutung für alie mit dem Meere ver-bundenen Lebenszweige unbestritten ist und denen unser interesse daher in erster Linie gilt.
Noch gibt es im Sturm auf See kein Mittel, das - etwa dem Radar im Falle des Nebelsvergleichbar - die
Behin-derung oder Gefährdung
ausschaltet oder herabsetzt. Vie'mehr müssen Schiffahrt, Hochseefischerei, Segelsport, Seenotdienst und in gewissen Fällen auch die Luftfahrt mit dieser Erschwerungrechnen und sich auf sie
ein-stellen. Maßgebender Gesichtspunkt ist dabei die Erzie-lung der größtmöglichen S i c h e rh e i t u n d W i r t--s C h a f t i i e h k e i t.
Hierzu sind vor allem eine geeignete Konstruktion und eine sachgemäße Führung der Schiffe notwendig. Beide haben eine genaue Kenntnis der N a t u r u n d W i r -k u n g d e r M e e r e s w e i 1 e n zur Voraussetzung. Es genügt z. B. nicht, die üblichen Darstellungen der Sturm-häufigkeit zu studieren, wenn man
sieh über die
sta-tistisehe Häufigkeit der Sehiffahrtsbehinderung durch Stürme informieren will. Zunächst überwiegt die durch den Seegang bei schlechtem Wetter verursachte Wider-standsvermehrung bei weitem die allein durch den Wind erzeugte. Des weiteren bestehen offenkundige Unter-schiede in der Lage der Gebiete maximaler S t u r m häufigkeit und solcher maximaler Häufigkeit von S t u r m -w e 1 1 e ri. Die Sturmhäufigkeit ist also kein
repräsen-tatives Maß für die wirkliche Behinderung der Schiff-fahrt. Um ein solches zu erhalten, müssen wir vielmehr Statistiken der Meereswellen heranziehen. Ein solches Verfahren empfiehlt sich auch aus d e m Grunde, weil
dadurch gleichzeitig dem schiffahrtsbehindernden Einfluß der Dun u n g Rechnung getragen wird. Die hierin zum
Ausdruck kommende Tendenz, die Unruhe der Meeres-oberfläche als selbständige Größe losgelöst vom herr-sehenden Winde zu betrachten, verstärkt sich noch bei den W e 1 1 e n a n d e r Kus t e. Bodengestalt und -besehaf-fenheit, sowie die Gezeiten gewinnen hier entscheidenden
Einfluß bei der Umgestaltung der Wellen zur Brandung, deren millionenfadi wiederkehrende Wirkung von weit-tragender Bedeutung für alle Probleme der Küste, wie Sandtransport, Strandbiidung und -auswaschung, sowie
Beanspruchung der Küstenbauten ist und daher beson-dere Aufmerksamkeit seitens der Wellenforsehung ver-dient.
Dr. H. U. R o i i , Meteorologisches Amt für
Nordwest-deutschland, Hamburg. *)
Die Erforschung von Windsee, Dünung und Brandung hat in den letzten zehn Jahren unter dem Zwang der Not-wendigkeit, diese Erscheinungen für die alliierten Lan-dungsoperationen im zweiten Weltkrieg vorausberechnen zu müssen, eine bedeutsame Aktivierung erfahren. Die erzieiten Ergebnisse sind so vielgestaltig, daß sie an dieser Steile nicht vollständig behandelt werden können. Nur auf folgende drei Probleme, deren praktische Bedeutung und Anwendbarkeit zur Zeit offensichtlich ist, soll kurz eingegangen werden: Die Messung der Meereswellen, die Vorausberechnung des Seeganges und die Wellen und Wellenwirkungen an der Küste.
ZurMessung der Meereswelien
befinden sichheute zahlreiche Gerätetypen im Einsatz, wobei die Meß-elemente sowohl über und unter Wasser als auch in der
Wasseroberfläche ausliegen und die Wellenbewegung
durch akustische, mechanische, elektrische oder optische Verfahren gemessen oder aufgezeichnet wird. Da ein Ein-gehen auf apparative Einzelheiten hier nicht möglich ist, seien einige zusammenfassende Bemerkungen gebracht:
Für den Gebrauch an der
Küste existieren
eine ganze Reihe mehr oder minder brauchbarer Geräte zur Aufzeichnung von Wellenhöhe und -periode. Die Wellenlänge wird nur in einigen meist photographischen oder photogrammetrisehen Verfahren gemessen, die Wel-lengeschwindigkeit überhaupt nicht. Dies ist auch keinMangel, kann man doch bei Kenntnis der
Wassertiefe Länge und Geschwindigkeit der Wellen mit genügender Genauigkeit aus der Periode berechnen. Bei allen diesen selbsttätigen Verfahren fehlt indessen die Aufzeichnungder Wellen r i e h t u n g. Dies ist allerdings ein erheb-licher Nachteil, wird doch der Wert eines Registriergerätes empfindlich herabgesetzt, wenn die für das Verständnis der Erscheinung unbedingt erforderlichen Angaben über die Richtungen, aus denen die Wellen kommen, nur durch
gleichzeitige Augenbeobachtungen gewonnen werden können.
Im Gegensatz zu den zahlreichen küstengebundenen
Wellenregistriergeräten befindet sich die Entwicklung geeigneter Schreibinstrumente für den E i n s a t z a u f f r e i e r S e e , auf Stations- oder fahrenden Schiffen, noch in den Anfängen.
Der zunehmende AnfaU von Wellenregistrierungen ließ die Frage nach ihrer praktischen A u s w e r t u n g akut
werden. Die jedem Seemann bekannte Erscheinung der
schwebungsähnlichen Schwankungen der Wellenhöhe. die den Seegang in ,,Wellengruppen" aufteilt, bereitete dabei gewisse Schwierigkeiten. Es galt, eine eindeutige Vor-schrift für die Bestimmung der Wellenhöhe zugeben. Man
gelangte dabei zu dem Begriff der
,,charakteristischenWellen": Aus der Gesamtzahl von z. B. 90 Wellen wählt 0) Zusammenfassung eines auf der Tagung der Deutschen
Ceo-physikailsehen Gesellschaft und der Meteoro1ogisdenGesellschaft
in Hamburg gehaltenen Vortrages.
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- Schiffbau - Hafen
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Verteilung und Summenfunktion der prozentualen Häufigkeiten.
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von 5m Höhe und mehr.Prozentuale häufigkeit (im Kreis) Aufteilung ¡n Wellennchtungsquodranten
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südwestlich Island. Die statistische Bearbeitung führte ferner auf das interessante Ergebnis, daß die Meereswellen bei einer Kaltluftströmung höher und steiler sind, als
wenn sie durch Warmluftwinde gleicher Geschwindigkeit
angeregt werden (vgl. Hansa 89. Jahrg. Nr. 37 1952 S. 1229).
Das zentrale Problem ist dic Vorausberechnung
d e s S e e g a n g e s. Hierzu wurden verschiedene Theo-rien entwickelt. In der Praxis haben vor allem die in den USA veröffentlichten Arbeiten des Norwegers S y e r -d r u p un-d -des Österreichers M u n k Anwen-dung gefun-den. über die in dieser Zeitschrift bereits berichtet wurde (Hansa 87. Jahrg. Nr. 8 1950). Die Ergebnisse dieser Theo-rie sind versthiedentlich nachgeprüft worden. Hierbei ergab sich bei der Wellenhöhe eine befriedigende tber-einstimmung zwischen Berechnung und Messung, wäh-t'end die berechneten Perioden überwiegend zu gering aus-fielen. Danach dürften die Vorausberechnungsmethoden von S y e r d r u p und M u n k für alle diejenigen Zwecke
ausreichen, j denen es vor allem auf die Wellenhöhe an-kommt, wie z. B. Landungsperationen, Seenotdienst, Bau von Wellenbrechern und Mojen. Sie genügen jedoch noch nicht für die Vorhersage der Wellenlänge und -periode und die von diesen Gröllen abhängigen praktischen Ziel-setzungen wie Untersuchung der Strandbildung und -aus-waschung. Die vereinfachende Konzeption der ,,charak-teristischen Wellen", die auch S y e r d i' u p und M u n k benutzten, müßte also hierfür durch Begriffe ersetzt wden, die die komplexe Natur des Seeganges besser er-fassen, und sich gleichzeitig mit genaueren Methoden der Wellenanalyse und -vorhersage verbünden.
Im Gegensatz zu diesen Schwierigkeiten bei der Vor-erbestimmung der Wellengrößen in Abhängigkeit von indgeschwindigkeit, wirksamer Windbahn und
Wind-auer läßt sich die Umwandlung der Wellen bei
n n ä h e r u n g a n d i e Ku s t e mit verhältnismäßig -infachen Methoden in befriedigender Form behandeln. ir wissen, in welcher Weise die Wellenhöhe bei Abnahme er Wassertiefe durch die Umgestaltung der Orbitalbewe-:ung der Wasserteilchen wächst und gleichzeitig Wellen-eschwindigkeit und Wellenlänge geringer werden. Das berbrechen der Wellenkärnme, das schließlich dieser ellenhöhenzunahme ein Ende setzt, ist ebenfalls unter-ucht worden. Es findet statt, wenn die Orbitalgeschwin-igkeit des Wassers im Welienkamrn die Wellengeschwin-igkeit übertrifft und ist durch ein Verhältnis zwischen assertiefe und Wellenhöhe von etwa 4 : 3 gekennzeichnet. I:ei näherer Betrachtung schälen sich zwei durch äußere mstände bedingte Breehertypen heraus: Beim st ü r -e n d -e n B r -e c b -e r
schießt die Spitze des
Wellen-ammes unter Ausbildung einer Lufttasche nach vorn, türzt sich unter lautem Geräusch in das vorangehende ellental und verursacht eine plötzliche und vollständige ernichtung der Wellen energie. Beim s c h ä u n e n d e n r e ch e r hingegen tritt Wasser aus dem Kamm her-us, schäumt den vorderen Hang hinunter und bewirkt me allmähliche Abnahme der Wellenhöhe.Alle für Wellen charakteristischen Effekte wie R e
-lektion, Beugung und Brechung lassen sich
uch bei den Meereswellen in Nähe einer Kiste oder Insel iederfinden und mit den bekannten Methoden rechnerisch .eherrschen. Besonders bewährt hat sich u. a. das Zeich-en von RefraktionsdiagrammZeich-en auf Grund von gZeich-enauZeich-en iefenkarten. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, ür jede vom Ozean herankommende Wolle die durch :rechung bedingte Anderurig ihrer Richtung, Länge und öhe zu bestimmen. Bei gewissen Lagen kann die Ron-guration des Meeresbodens eine Konzentration der Wel-enenergie, d. h. eine starke Vergrößerung der Wellenhöhe n bestimmten Küstenpunkten zur Folge haben, deren uswirkungen auf Uferbauten und Wellenbrecher ver-ithtend sind. So müssen z. B. die schweren Brandungs-:chäden, die in den Jahren 1930 und 1939 an einzelnen unkten der Wellenbrecher in der San-Pedro--Bucht in alifornien auftraten, auf refraktionsbedingte Verstär-ung sehr langer DünVerstär-ungswellen zurückgeführt werden.
Da mit den Wellen ein - allerdings geringer - Wasser-ransport in Richtung auf die Küste verbunden Ist, das
.nd aber eine unüberwindbare Barriere bildét, muß das urch die Wellen zur Küste verfrachtete Wasser wieder urückgeführt werden. Nach den neuen Feststellungen cheint dieser Rücktransport nicht, wie man früher
an-ahm. durch einen seewärts gerichteten Bodenstrom
be-wirkt zu werden, sondern in
schmalen, pulsierendenKabbelungs-Strämungen (rip-currents)
statt-zufinden, deren Ausbildungsort wechselt, oft aber auch durch ein unterseeisches Tal oder eine Pier festgelegt ist. Von besonderer Bedeutung ist der durch die Brandung verursachte S a n d t r a n s p o r t. Es handelt sich hier um ein sehr kompliziertes Problem, weil außer dem reinen Wassertransport auch die Größe und Beschaffenheit des transportierten Materials eine Rolle spielt. In mühevollen Untersuchungen wurden hierzu eine Reihe von Erkennt-nissen gewonnen, obwohl noch viele Fragen offen sind. So konnte z. B. geklärt werden, warum die flachen Wellen der Sommermonate vorwiegend zu einer Ablagerung von Sand führen, während die steile, windgetrieberte Brandung des Winters Sandauswaschungen zur Folge hat.Zu den eindruckvollsten Beweisen der in den
M2eres-wellen konzentrierten Energie gehören zweifellos die
W i r k ungen d e r
B r a n dung swell e n
a u fSteilküsten und Uferbauten. An
entsprechen-den Zahlenangaben ist kein Mangel: Felsstücke von 61 kg Gewicht wurden durch die Brandung 42 n hoch geschleu-dert, eine 50 m lange und 8 m breite Mauer mit Fundamen-ten, die S ni unterhalb der Wasserilnie lagen, wurde durch einen einzigen Brecher um 40 cm verschoben. Solange die Wellen nicht brechen, sondern nur reflektiert werden und
stehende Wellen bilden, sind die auf die Wand ausgeübten Drucke indessen nicht erheblich und weichen nur wenig
von den hydrostatischen ab. Diese Verhältnisse ändern sich jedoch, wenn die Wellen brechen. Setzt insbesondere das Uberbrechen unmittelbar vor der Wand ein, so wird
zwi-schen Welle und Wand eine schmale Lufttasche
ein-geschlossen, durch deren Kompression sehr hohe Stoß-drucke auftreten können. Dabei sind Drucke bis zu 70 to,m2 gemessen worden. Doch sind wirklich hohe Drucke relativ selten (etwa 5 e/o), da die Beträge der Stoßdrucke irrt ein-zelnen stark von den Unregelmäßigkeiten der Wand und den Störungen der Wasseroberfläche abhängen, die von den vorhergehenden Wellen herrühren. Um die Möglich-keiten für das Auftreten von hohen Stoßdrucken herab-zusetzen, empfiehlt es sich daher, die Oberfläche der Mauer rauh zu halten.
Die zwischen Welle und Wand zusammengedrückte Luft schleudert das Wasser explosionsartig bis in Höhen von maximal 80 m hinauf, wobei die vertikale Geschwindigkeit dieser Gischteruptionen Beträge von 77 rn/sec erreichen kann. Angesichts dieser hohen Geschwindigkeiten erscheint es verständlich, daß Gischt erwiesenermaßen tonnen-schwere Felsblöcke weiterbewegt hat.
Unfallverhütung in Seehafenbetrieben
-ein Problem
(Fortgesetzt aus Hansa 5'1953)
Vorschläge zur Belebung und Verstärkung der Unfallverhütung
Urn den oben erwähnten vielfachen Schwierigkeiten einer wirksamen Unfallverhütung zu begegnen, bedarf es zu-nächst einmal der Berücksichtigung der erwähnten ein-zelnen Faktoren und Gründe für eine erschwerte Unfall-verhütung in Seehafenbetrieben. Es wäre analog zu den oben angeführten Punkten folgendes vorzuschlagen:
Modernisierung unzulänglicher oder veralteter H a f e n -a n 1 -a g e n mit rel-ativ geringen Unkosten durch vor al1m bessere Beleuchtung der Schuppen, Kai- und Gleisanlagen sowie der Zufahrtswege.
Überprüfung der Gleisanlagen der E i s e n b a h n in den Häfen, ob durch Einbau von Weichen oder Verbin-dungen zwischen bestehenden Gleisen ein Einbahn-Rangierverkehr eingerichtet werden kann. Außerdem wäre die Auslese und Spezialausbildung wendigen, jün-geren Personals für besondere Hafenzwecke zu be-grüßen. Mit solchen Hafenspezialisten würden bislang gute Transportleistungen weiter verbessert und ein schnellerer Waggonumlauf erzielt werden können. Berücksichtigung zunehmender Technisierung der Um
