Patterns of Hydrodynamics in a Tide-Dominated Coastal Area in the South-Eastern German Bight

摘要

The results of an analysis of field measurements leading to an identification of the basic patterns of hydrodynamics in a tidally-dominated area on the German North Sea coast are presented in this paper. The analysis was carried out within the framework of the research project "Predictions of medium-scale morphodynamics-PROMORPH" funded by the German Ministry of Education and Research from 2000 to 2002. The investigation area is the central Dithmarschen Bight between the Elbe and Eider estuaries. Recommendations for the set-up of the process-based models for flow and waves taking into account the available data and the dynamics of the study area were proposed. Continuous monitoring of water levels and waves by the relevant authorities was supplemented by field measurements at key locations. The planning and execution of field surveys specially intended to obtain a dense spatial and temporal coverage of current velocities is described. The tidal analysis, based on records from a number of tide gauge stations, yielded the 39 harmonic constituents that best represent the measured water level time series at several locations. An analysis of the seasonal variation of tidal asymmetries on the basis of water level measurements at several locations enabled flood or ebb dominance to be identified in the cross-sections of the tidal system. The current velocity measurements provided a good description of the spatial and temporal variation of current velocities. The measured wave data provided a better understanding of wave characteristics and wave transformation throughout the study area. The field measurements not only form a basis for identifying the most dominant physical processes governing the hydrodynamics of the study area but also provide a valuable data set for clarifying several aspects for developing and evaluating process-based models for the simulation of flow and waves.%In diesem Artikel werden die Analysenergebnisse von Naturuntersuchungen vorgestellt, welche die grundlegende Verteilung der Hydrodynamik in einem tidedominierten Seegebiet der Deutschen Nordseeküste identifizieren. Diese Analyse wurde durchgeführt im Rahmen des Forschungsprojekts „ Vorhersage mittelskaliger Morphodynamik - PROMORPH", das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung von 2000 bis 2002 finanziert -wurde. Auf der Grundlage von mehreren Tidepegelstationen lieferte die Tideanalyse etwa 39 harmonische Komponenten, welche die gemessenen Wasserstand-Zeitreihen am besten repräsentieren. Um die räumlichen und zeitlichen Variationen der Strömung in den Hauptgezeitenrinnen besser zu verstehen, wurden über mehrere Querschnitte und Lokalitäten selektive Messungen der Strömungsgeschwindigkeit durchgeführt. Die maximalen Punktgeschwindigkeiten und tiefengemittelten Geschwindigkeiten lagen in den Gezeitenrinnen bei 2,8 m/s bzw. 1,7 m/s. Aufgrund der geringen Rauigkeit der Bodenformen ist die Geschwindigkeitsverteilung über die Vertikale nahezu gleichförmig. Es war möglich, in den Querschnitten nahe der seewärtigen Grenzen des Untersuchungsgebiets unter normalen Bedingungen eine Flutdominanz zu erkennen und einen signifikanten Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit mit steigendem Tidehub. Etwa 10km weiter seewärts der äußeren Wattflächen wurden Wellenhöhen bis 3,5 m aufgezeichnet.