Gezeiten an Nord- und Ostsee, Windstau- und Sturmflutwarndienst und amphidromische Punkte
Das heutige Thema des Tages blickt in die Nachbarschaft der Meteorologie: die Ozeanographie. Zu den eindrucksvollsten Phänomenen, die das Meer einem Betrachter an der Küste bietet, gehören Ebbe und Flut. Diese Änderung des Wasserstandes zeigt sich auch an der Nordseeküste (und in subtiler Variante auch an der Ostsee). Neben astronomischen Ursachen ist auch die Wetterlage verantwortlich dafür, wie stark die Gezeiten ausfallen. Der Deutsche Wetterdienst am Standort Hamburg berät hierbei den Windstaudienst des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) mit Windprognosen, welche dort in die Berechnung der Pegelstände an deutschen Küsten eingehen. Jedoch treten nicht an allen Punkten der Nordsee täglich Hoch- und Niedrigwasser auf. Es gibt drei Punkte, an denen der Wasserstand gleich bleibt, die sogenannten amphidromischen Punkte.
Vergleicht man den Zeitpunkt des Eintreffens eines Hochwassers an der deutschen Nordseeküste, stellt man fest, dass die Flut auf Borkum zu einem anderen Zeitpunkt eintrifft als in Cuxhaven oder Westerland. Dasselbe gilt für das Niedrigwasser, die Ebbe. Warum ist das so? Gezeiten entstehen durch gravitative Anziehung von Sonne und Mond, die jedoch nicht gleichmäßig auf die Erde einwirken, sondern auf der jeweils zugewandten Seite etwas stärker und auf der jeweils abgewandten Seite etwas schwächer ausfallen. Die Unterschiede wirken nach beiden Seiten, wobei diejenigen in und entgegengesetzt zur Mondrichtung etwa doppelt so stark ausfallen wie die in und entgegengesetzt zur Sonnenrichtung. Beobachtet man das Ganze von einem festen Punkt auf der Erde, bspw. von Cuxhaven aus, wird dieser Einfluss mit der täglichen Erdrotation ein periodischer Vorgang, der sich zweimal jeden Tag wiederholt. Da sich der Mond zusätzlich einmal im Monat um die Erde dreht, ist dessen periodischer Einfluss rund 20 bis 30 Minuten länger. Je nach Winkel zwischen Mond- und Sonnenrichtung addieren sich die Wirkungen des dominierenden Mondes und der Sonne. Mit der um die Erdachse rotierenden Streckung der Erde hebt und senkt sich die Oberfläche periodisch. Zwischen den Punkten stärkster Hebung und Senkung der Erde werden horizontale Komponenten der Gezeitenkräfte angeregt, die die stärkste Ursache der Gezeitenströmungen in den Tiefen des Ozeans ausmachen. Diese werden durch die Kontinente und die Corioliskraft beeinflusst. So gibt es Küstenabschnitte mit größeren und kleineren sich ändernden periodischen Wasserständen (Tiden), die bei günstiger Stellung des Mondes (bei Voll- und Neumond) zur Sonne auf einer Linie eine besonders große Tide, die Springtide, und bei rechtwinkliger Stellung von Sonne und Mond (bei Halbmond) eine besonders kleine Tide, die Nipptide hervorrufen.
Unterschiedliche Verteilungen der Landmassen auf dem Globus verhindern eine gleichmäßige Bewegung der Tidenwellen um die gesamte Weltkugel, so dass sich in einzelnen Meeresbecken eine oder mehrere stehende Wellen bilden, die durch die Corioliskraft in Rotation gesetzt werden.
Die Nordsee selbst ist als Randmeer zu klein und flach für die Ausbildung eigener Gezeitenwellen. Die Gezeiten werden durch eindringende Gezeitenwellen aus dem Nordatlantik ausgelöst. Sie laufen vom nordwestlichen Teil der Nordsee an der schottischen und englischen Ostküste südwärts Richtung Straße von Dover. Von dort, vom Südwestteil der Nordsee, werden sie von zur deutschen Nordseeküste ostwärts und weiter zur dänischen Westküste nordwärts gelenkt, wo sie im Skagerrak auslaufen. Dadurch, dass auch Gezeitenanteile durch den Englischen Kanal in die Nordsee einlaufen können und die oben erwähnten Gezeitenwellen hier um einen amphidromischen Punkt (siehe unten) laufen, sind die Gezeiten in den Niederlanden teilweise gesplittet, so dass mehrere kleinere Hoch- oder Niedrigwasser in kürzerer Zeit ablaufen können. Typische Gezeitenunterschiede im Bereich der deutschen Nordseeküste liegen bei 2,5 bis 4 Metern, der größte Tidenhub an der Nordsee zeigt sich im Mündungstrichter The Wash in Ostengland mit 6,8 Metern.
Die Ostsee als ein weitgehend geschlossenes Binnenmeer ist im Vergleich zur Nordsee noch flacher und ihre Verbindung zum Atlantik noch mehr begrenzt. Dementsprechend wirken gravitative Kräfte durch Mond und Sonne weit moderater, so dass typische Änderungen der Wasserstandshöhen hier bei 10 bis 30 Zentimetern liegen. Meteorologische Einflüsse auf Wasserstandsschwankungen sind von größerer Bedeutung: Starkwind kann den Wasserstand um einige Dezimeter anheben oder senken, Luftdruckunterschiede beeinflussen die Wasserhöhe, entsprechende Windrichtungen sorgen für eine Änderung der Wasserverteilung und saisonale Temperaturschwankungen wirken sich auf die Höhe des Wasserstandes aus. Letztere sind durch die Jahreszeiten geprägt: Im Sommer herrschen vorwiegend ruhige Bedingungen, im Herbst und Winter können Sturmtiefs für erhöhte Wasserstände sorgen. Bedeutender sind jedoch windbedingte Veränderungen: Bei anhaltend starkem Nordostwind wird das Wasser der Ostsee im Bereich der deutschen Küste gestaut, was für anhaltenden höheren Wasserstand sorgt. Im umgekehrten Fall sorgen dort anhaltende starke Südwestwinde für niedrigere Wasserstände.
Im Bereich der Nordsee wirken Starkwinde mitunter additiv auf Hoch- oder Niedrigwasser. Besonders die Kombination aus Flut und anhaltendem stürmischem Nordwestwind sorgt für höhere Pegelstände, während längerer stürmischer Südostwind bei Ebbe stärkeres Niedrigwasser an der Nordsee bedeutet.
Hochwasser und Niedrigwasser am Nikolaifleet (Deichstraße) in Hamburg, Quelle: BSH
Vor diesem Hintergrund versorgt der Deutsche Wetterdienst im Rahmen des Seewetterdienstes am Standort Hamburg das Kollegium im Bereich des Windstau- und Sturmflutwarndienstes des BSH mit Windprognosen für die deutschen Küsten, die zu Hoch- und Niedrigwasserterminen in die Berechnungen der Pegelstände einfließen. Für die Nordsee wird im Routinefall hierfür viermal täglich das BSH beraten, für die Ostsee erfolgt zweimal wöchentlich eine Beratung, die dann mehrere Vorhersagetage abdeckt. Im Bedarfsfall, beispielsweise bei einer Sturmflut, wird die Beratung intensiviert und die Häufigkeit erhöht, um die Vorhersage der höchsten Pegelstände der Sturmflut zu optimieren. In einem solchen Fall ist die Ausgabe und nachfolgende Kommunikation von Sturmflutwarnungen durch das BSH wahrscheinlich. Der Deutsche Wetterdienst übernimmt diese Warnungen bei der Kommunikation der Sturm-Wetterlage. Erreicht an der Nordseeküste eine Tide eine Höhe von 1,5 bis 2,5 Meter über dem mittleren Hochwasser, spricht man von einer Sturmflut. Eine schwere Sturmflut hat eine Höhe von 2,5 bis 3,5 Meter über dem mittleren Hochwasser, noch höhere Fluten bezeichnet man als sehr schwere Sturmflut. Beträgt der Wasserstand an der Ostsee 1 bis 1,24 Meter über Normalhöhennull, tritt dort eine leichte Sturmflut auf, bei 1,25 bis 1,49 Meter über Normalhöhennull eine mittlere Sturmflut, bei 1,5 bis 1,99 Meter über Normalhöhennull eine schwere Sturmflut und bei höherem Hochwasser eine sehr schwere Sturmflut.
Nicht in allen Gebieten der Nordsee ändert sich der Wasserstand täglich. Die oben angesprochene Rotation stehender Wellen durch die Corioliskraft in Meeresbecken um einen Punkt herum wird als Amphidromie bezeichnet. An diesen Punkten treffen alle Phasenlinien einer schwingenden Wasserstandshöhe (gleiche zeitliche Phase desselben Wasserstandes, also auch die Linien mit Ebbe (Schwingungstal) oder Flut (Schwingungsberg) zur selben Zeit) zusammen. Damit treten Hoch- und Niedrigwasser zusammen auf, was Schwingungen aufhebt und zu einem permanent konstanten Wasserstand führt. In der Nordsee findet man drei solcher amphidromischen Punkte: einer im Südwestteil der Nordsee zwischen East Anglia (Ostanglien) und Holland, einer im östlichen Zentralteil der Nordsee in der Mitte der Jütlandbank zwischen Nordengland und Jütland sowie einer im Nordostteil der Nordsee vor der norwegischen Küste bei Stavanger.
Amphidromiezentren in der Nordsee und Tidenzeiten nach Bergen/Norwegen
Auf den Weltmeeren findet man drei solcher amphidromischen Punkte im Bereich des Indischen Ozeans, sechs sind im Pazifik, vier außerhalb der Nordsee im Atlantik und zwei im Bereich des Südlichen Ozeans.
Gezeiten als in den Weltmeeren umlaufende Wellen, Phasenlinien und amphidromische Punkte
Im Gegensatz zu diesen Punkten, wo es kein Hoch- und Niedrigwasser gibt, findet sich der größte Unterschied zwischen Ebbe und Flut, der größte Tidenhub, mit 13 Metern an der Bay of Fundy zwischen Nova Scotia (Neuschottland) und New Brunswick (Neubraunschweig) vor dem Ostteil Kanadas. Bei Springflut sind es sogar 16 Meter.
Dipl.-Met Markus Eifried
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 15.03.2026
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