Wie Gezeitenvorhersagen berechnet werden

Wie Gezeiten vorhergesagt werden: die Anziehungskräfte von Mond und Sonne, harmonische Partialtiden wie M2 und S2 und warum beobachtete Wasserstände von der astronomischen Vorhersage abweichen.

Gezeiten lassen sich Jahre im Voraus vorhersagen, weil sie von den Bewegungen von Mond und Sonne angetrieben werden, die mit großer Präzision bekannt sind. Die Tide an einem Ort ist die Reaktion des Ozeans auf diese Anziehungskräfte, geformt durch die örtliche Küstenlinie und Wassertiefe. Das Verfahren, das Astronomie in eine Gezeitentafel umsetzt, heißt harmonische Analyse.

Die Tide als Summe von Partialtiden

Die harmonische Analyse betrachtet die Tide als Summe vieler einfacher Wellen, die jeweils Partialtide genannt werden. Jede Partialtide hat eine durch die Astronomie festgelegte Frequenz — durch die Bewegung von Erde, Mond und Sonne zueinander —, während ihre Amplitude und ihr zeitlicher Verlauf durch Anpassung der Partialtiden an einen Zeitraum realer Wasserstandsbeobachtungen an diesem Ort bestimmt werden. Zu den wichtigsten Partialtiden gehören:

• M2 — die halbtägige Hauptmondtide, Periode 12.42 Stunden; meist die größte.
• S2 — die halbtägige Hauptsonnentide, Periode 12.00 Stunden.
• N2 — eine Mondpartialtide, die aus der elliptischen Mondbahn entsteht.
• K1 und O1 — die wichtigsten ganztägigen Partialtiden, die an vielen Orten das eine tägliche Hochwasser größer machen als das andere.

Der bekannte Spring-Nipp-Zyklus ergibt sich daraus ganz natürlich: M2 und S2 haben leicht unterschiedliche Perioden, sodass sie in und außer Takt geraten — alle 14.8 Tage verstärken sie sich zu Springtiden und heben sich teilweise zu Nipptiden auf.

Vorhersage in die Zukunft

Sobald Amplitude und Phase jeder Partialtide für einen Ort bekannt sind, ist die Vorhersage der Tide nur noch eine Frage der Auswertung der Summe zu einem beliebigen zukünftigen Zeitpunkt. Die astronomischen Frequenzen ändern sich nie, sodass die Berechnung deterministisch ist und Jahrzehnte im Voraus laufen kann.

Warum die tatsächliche Tide abweicht

Eine Vorhersage ist nur die astronomische Tide. Sie berücksichtigt das Wetter nicht. Starker Wind, niedriger oder hoher Luftdruck, starker Regen und Flusszufluss können den tatsächlichen Wasserstand heben oder senken — eine Sturmflut kann einen Meter oder mehr über die Vorhersage hinaus hinzufügen, während hoher Luftdruck und ablandiger Wind das Wasser deutlich darunter halten können. Vorhersagen sind daher ein ausgezeichneter Anhaltspunkt für Zeitpunkt und Größe der Tide, doch der beobachtete Wasserstand am Tag selbst kann abweichen.