Sturmwellenresonanz an einem Strandriff / von Fritz Büsching

Büsching, Fritz

Die Formation von küstenparallelen Sandriffen wird oft ausschließlich als vorteilhaft hinsichtlich des Schutzes hinterliegender Küsten eingestuft. Vor Sylt werden jedoch derartige Randbedingungen zudem als Begründung für Resonanzen erkannt, die etwa in Analogie zur Resonanzabsorption stehen, - d.h., zu der Absorption einer Wellenstrahlung durch mikrophysikalische Systeme infolge von Resonanzerscheinungen in ihnen. Als Resonator fungiert in diesem Falle das zwischen Sandriff und Strand befindliche Wasservolumen, das zur Ausführung unterschiedlicher Eigenschwingungen fähig ist. Das bei Sturmfluten über das Riff kommende Wellenspektrum tritt mit den Wasserspiegelauslenkungen des partiell eingeschlossenen Wasservolumens derart in Wechselwirkung, dass eine Anzahl möglicher Eigenfrequenzen desselben getroffen wird. Als Folge müssen an den Beckenrändern - markant am Strand und abgeschwächt am Riff - vergrößerte Wasserspiegelauslenkungen auftreten, die durch Ausbildung von schwerer Brandung zu dem bekannten verstärkten Küstenangriff führen. Angesichts der vor Sylt gemessenen energiereichsten Brandungsspektren liegt nahe, die Rinne zwischen Riff und Strand als ausgeprägtes Resonanzgebiet anzusehen, in dem die Unterhaltung extremer Schwingbewegungen nur noch geringer äußerer Anregungsleistung bedarf. In Modell und Natur gelingt der Nachweis der Resonanzen dadurch, dass diese – wie bei der Resonanzabsorption - jeweils mit dem Effekt anomaler Dispersion (ADE) verbunden sind.

The formation of long shore bars in front of sandy beaches often is assumed to act as a shore protecting feature only. At Sylt Island/Germany, however, boundary conditions formed by a structured long shore bar, running roughly parallel to the shoreline, are found to be the reason for intense resonant absorption effects at storm surge conditions as well. Incoming waves interact with the water level deflections in the trough located between the bar and the beach in such a way that frequency components match a limited number of possible harmonics of the enclosed body of water. As there are significant energy densities to be found in the wave energy spectra at harmonic numbers 1 to 3 of the enclosed water body, this phenomenon is believed to be responsible for the tremendous coastal recessions at this island due to storm surge occurrences in the past. The existence of resonant seiching modes is deduced from intense low frequency anomalous dispersion effects (ADE), which had been found in the 1970s . Wave tank investigations also demonstrating the combined effect of resonance and anomalous dis-persion are reported in detail. Based thereon the former field investigations, executed on Sylt Is-land, are analysed again. As a consequence of the kind of resonances found, extreme water level deflections are expected to occur not only at the beach face but also at the landward slope of the longshore bar. That is why a special type of protective structure, consisting of hollow concrete blocks, is suggested to be placed on top of the ridge.

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Büsching, Fritz: Sturmwellenresonanz an einem Strandriff / von Fritz Büsching.

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