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Startseite/Wellen und Schall/Sturmflut (Wannenmodell)

Sturmflut (Wannenmodell)

Pegel an der Küste als Summe aus inversem Barometer Δη_p = Δp/(ρg) und Windstau τL/(ρgH) über dem Schelf; die astronomische Gezeit ist extra addiert.

Antrieb des Sturms

940 hPa
38 m/s
25 m
160 km
0.6 m

Maßstabsmodell: **Δη_p = Δp/(ρg)**, **Δη_w ≈ τL/(ρgH)**, **τ = ρ_air C_d U²**. Der wirkliche Stau hängt von der Küstenform, von Wellen, Gezeit, Coriolis und der Sturmzugbahn ab.

Gemessene Größen

Hebung durch Druck0.73 m
Windschubspannung τ5.54 Pa
Windstau3.53 m
Nur Stau4.26 m
Pegel an der Küste4.86 m
Widerstand C_d3.20 ×10⁻³

Diagramme

Zum Modell

Die Sturmflut ist ein anomaler Wasserstand an der Küste durch Luftdruck und Wind, oft über der astronomischen Gezeit. Das Wannenmodell addiert zwei Beiträge: den inversen Barometereffekt Δη_p = (p_ref − p_c)/(ρ_w g), etwa 1 cm je 1 hPa Druckfall, und den Windstau über dem Schelf Δη_w ≈ τL/(ρ_w gH), wobei τ = ρ_air C_d U² die Windschubspannung, L die Streichlänge und H die Tiefe ist. Ein breiter, flacher Schelf gibt größeren Stau als eine steile, tiefe Küste. In der Skizze stehen mittlerer Meeresspiegel, Hebung durch Druck, Windneigung zur Küste, Gezeit und Säulen der Beiträge. Das ist eine Maßstabsschätzung, keine Überschwemmungsprognose: Sturmzugbahn, Coriolis, Bodenreibung und nichtlineare Flachwasserdynamik fehlen.

Für wen: Ozeanographie und Küsteningenieurwesen: Stauschätzung vor numerischen Flachwassermodellen.

Wichtige Begriffe

  • Sturmflut
  • inverser Barometereffekt
  • Windstau
  • Windschubspannung
  • Kontinentalschelf
  • astronomische Gezeit
  • Flachwasser

So funktioniert es

Die Sturmflut steht als Summe aus inversem Barometer Δp/(ρg) und Windneigung τL/(ρgH). Ein flacher, breiter Schelf gibt größeren Windstau; die Gezeit ist extra zum Küstenpegel addiert. Das ist eine stationäre Schätzung, keine laufende Welle — anders als der Tsunami im Flachwasser.

Wichtige Gleichungen

Δη_pressure = (p_ref − p_c)/(ρ_w g)
Δη_wind ≈ τL/(ρ_w gH), τ = ρ_air C_d U²

Häufige Fragen

Warum hebt niedriger Druck das Meer?
Bei niedrigem Luftdruck drückt die Luft schwächer auf die Oberfläche. Das hydrostatische Gleichgewicht gibt Δη ≈ Δp/(ρg): ein Defizit von 50 hPa hebt das Wasser um etwa 0,5 m, auch ohne Wind.
Warum ist die Schelftiefe so wichtig?
Der Windstau skaliert wie 1/H. Auf einem flachen Schelf neigt derselbe Wind eine kleinere Wassersäule, der Pegel an der Küste steigt stärker.
Gehört die Gezeit zum Sturm?
Streng genommen ist der Stau der meteorologische Rest. Der Überflutungspegel ist Stau plus Gezeit plus Auflaufen der Windsee. Der Gezeitenregler ist da, weil das Zusammentreffen mit Hochwasser die Folgen scharf ändert.
Was bleibt unberücksichtigt?
Sturmzugbahn, Küstenform, Coriolis-Kraft, Bodenreibung, Wellenstau, Flussabfluss, nichtlineare Flachwasserdynamik und das Gelände an Land.