ISSN:
1616-7228
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geosciences
,
Physics
Description / Table of Contents:
Summary When the wind measured by the German lightvessels for the storm surge period mid February 1962 was studied, it became obvious that the differences of wind velocities observed on the lightvessels “Elbe 1” and “Elbe 2” showed a certain rhythm. As most maxima of these wind differences (“Elbe 1” minus “Elbe 2”) followed one another within about 12 hours, it was supposed that this rhythm was connected with the tide. The average of a series of 13 tides showed very remarkably the “tidal wind”, the maxima of the wind differences being at the centre of the ebbstream interval at “Elbe 1” and the mean range of maximum-minimum being 3.6 kn. Cases of wind with quasi-constant directions showed even greater values of deviation when referred to the tide and, above all, deviations in opposite directions at easterly and westerly winds. As this phenomenon, in sign and quantity, very nearly corresponded to the differences of the tidal currents at “Elbe 1” and “Elbe 2”, one could have thought of an effect by which air is carried along by the streaming water, if not, up to the height of the anemometer of 18 m, the unweakened transfer of momentum would have been too unlikely. In fact, as E. R. Reiter [1955] demonstrated, the effect of air being carried along by the streaming water fades out at about 3 m above the water level of a river at similar velocities as the Outer Elbe. The explanation of this phenomenon is the combined effect of the tidal current and the wind on the course of the lightvessels swinging round their anchors. At a constant direction of the wind, during one tide, the angle between wind and course varies and this variation of the angle leads to a systematic variation of the measured wind speed according to the disturbance caused by the ship as an obstacle. Therefore, lightvessels swinging round with the tidal current seem to be a suitable test to study how much the ship herself disturbs the wind.
Abstract:
Résumé A l'occasion d'une étude des vitesses du vent mesurées aux bateaux-feu au cours des ondes de tempête de mi-février 1962, on fit la remarque que les différences de vitesse du vent entre les bateaux-feu «Elbe 1» et «Elbe 2» paraissaient obéir à un certain rythme. Comme l'écart de la plupart des maxima de différence («Elbe 1» moins «Elbe 2») était d'environ 12 heures, il vint d'abord à l'esprit, que ce rythme était subordonné à la marée. La moyenne obtenue dans 13 cas pris dans l'ordre suivant la marée, faisait d'ailleurs apparaître nettement le «vent de marée» pour lequel le maximum relatif de «Elbe 1» correspondait au «milieu de la période de jusant» et la variation moyenne (maximum-minimum) se chiffrait à 3.6 noeuds. Une étude, rapportée à la marée, de cas de direction de vent quasi-constante, fit apparaître des variations encore plus grandes et surtout une oscillation en sens contraire du «vent de marée» par vents d'Ouest-d'Est. Comme ce comportement du vent-selon prévision et grandeur correspondait très exactement aux variations différentielles du courant de marée à «Elbe 1» et «Elbe 2», on aurait pu penser à un effet d'entraînement exercé sur l'air par le courant d'eau, si cet entraînement n'avait gardé la même force jusqu'à la hauteur de 18 m de l'anémomètre, ce qui était invraisemblable. En fait, comme l'a montré E. R. Reiter [1955] l'effet d'entraînement pour un fleuve d'une vitesse analogue à l'Elbe extérieure, cesse de se faire sentir à environ 3 m au-dessus de l'eau. Cette énigme trouve son explication dans l'action combinée du courant de marée et du vent sur la situation (direction de la quille) des bateaux-feu évitant sur leur ancre. C'est ainsi qu'au cours d'une marée-le vent gardant la même direction-le navire reçoit le vent sous des angles variables. Il en résulte des modifications systématiques de la vitesse de vent mesurée qui dépend de l'obstacle que le navire présente au courant d'air. Ainsi les bateaux-feu s'évitant au courant de marée semblent fournir un élément d'expérience approprié pour une meilleure détermination quantitative de l'influence perturbatrice du navire sur le vent.
Notes:
Zusammenfassung Bei einer Auswertung der Windmessungen deutscher Feuerschiffe für die Sturmflut-Periode Mitte Februar 1962 fiel es auf, daß die Differenzen der Windgeschwindigkeit zwischen den Feuerschiffen Elbe 1 und Elbe 2 offenbar einem bestimmten Rhythmus unterlagen. Da der Abstand der meisten Maxima der Winddifferenz (Elbe 1 minus Elbe 2) etwa 12 Std. betrug, tauchte die Vermutung auf, daß dieser Rhythmus gezeitenbedingt war. Die Mittelbildung über 13 nach den Gezeiten geordnete Fälle ergab denn auch den “Tidewind” in ausgeprägter Form, wobei das relative Windmaximum von Elbe 1 bei “Mitte Ebbstromzeit” lag** und der mittlere Schwankungsbetrag (Maximum — Minimum) 3.6 kn betrug. Eine auf die Gezeiten bezogenen Auswertung von Fällen quasikonstanter Windrichtung ergab noch größere Schwankungsbeträge und vor allem eine gegenläufige Schwingung des “Tidewindes” bei westlichen und östlichen Winden. Da dies Verhalten des Windes — nach Vorzeichen und Betrag — recht genau den differentiellen Schwankungen des Gezeitenstromes bei Elbe 1 und Elbe 2 entsprach, so hätte man an einen Mitführungseffekt des strömenden Wassers auf die Luft denken können, wäre nicht die ungeschwächte Übertragung von Bewegungsgröße bis in Anemometerhöhe von 18 m allzu unwahrscheinlich gewesen. Tatsächlich erlischt, wie E. R. Reiter [1955] zeigen konnte, der Mitführungseffekt bei einem Flusse ähnlicher Geschwindigkeit wie die Außenelbe in etwa 3 m Höhe über Wasser. Des Rätsels Lösung liegt in der kombinierten Wirkung des Gezeitenstroms und des Windes auf die Lage (Kielrichtung) der vor Anker schwojenden Feuerschiffe. Damit verändert sich im Verlauf einer Tide — bei konstanter Windrichtung — die Anblasrichtung der Schiffe, und diese Änderungen des Anströmungswinkels ergeben systematische Änderungen der gemessenen. Windgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Strömmungsstörung am Schiffshindernis. Die mit dem Gezeitenstrom schwojenden Feuerschiffe erscheinen so als ein geeignetes Versuchsobjekt zur besseren Feststellung des quantitativen störenden Schiffseinflusses auf den Wind.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF02226263
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