Storm Surf Phenomena at the Western Coast of Sylt Island

Büsching, Fritz GND

Auf der Grundlage vorhandener Sturmflut-Messdaten aus dem Bereich der Uferlinie vor Westerland werden Gegebenheiten der Sturmbrandung am Modell resonanter Beckenschwin-gungen hinsichtlich der Ausprägung von Reflexion, Resonanz und anomaler Dispersion unter-sucht. Im Unterschied zu diesbezüglichen früheren Publikationen, die den Effekt der anomalen Dispersion (ADE) bezüglich eines vorgegebenen Frequenzbandes als globales Phänomen behan-delt hatten, ist das Augenmerk auf ausgezeichnete Resonanzstellen der spektralen Peaks gerichtet. Letztere sind jeweils durch einen maximalen Gradienten dc/df > 0 gekennzeichnet, womit die Analogie zur Resonanzabsorption elektromagnetischer Wellen noch dezidierter erfüllt ist. Hinsichtlich der Positionierung partiell stehender Wellen als Elemente resonanter Beckenschwingungen werden dabei zwei unterschiedliche Modellvorstellungen unterschieden. In der Natur : die Resonanz der von See kommenden Wellen (Erreger) mit partiell stehenden Halb-wellen in einem abgrenzbaren Beckenvolumen (Resonator) und im verkleinerten Modell : die Resonanz des Wellenerzeugers (Erreger) mit partiell stehenden Viertel-wellen im Wellenkanal (Resonator). Neben multimodalen Energiedichtespektren können auch (breite) monomodale Energie-dichtespektren bei resonanten Beckenkonfigurationen mehrere benachbarte Resonanzstellen reprä-sentieren, wobei zugehörige Abschnitte anomaler und normaler Dispersion im gesamten Frequenz-bereich hoher Energiedichten einander abwechseln. Das Auftreten partiell stehender Wellen bedeutenden Ausmaßes unterstützt die These des Autors von der „Sturmwellenresonanz“. Örtliche Abbruchraten von der Randdüne Westerland werden für extreme Sturmflutwasserstände zu 1,5m/h abgeschätzt.

Based on existing surge data measured in the coastal area of Westerland/Sylt, physical principles of storm surf are investigated using the model of resonant basin oscillations including reflection and anomalous dispersion phenomena. Contrary to respective previous publications, which are dealing with the averaged anomalous dispersion effect (ADE) considering nearly the whole energy containing frequency range, particular attention has been paid on special spots of resonance. The latter are characterized by maximum gradients dc/df > 0, which even better comply with the analogue of resonant absorption of electromagnetic waves. Two different model conceptions had been found appropriate with respect to (partial) standing waves forming elements of resonant basin oscillations. In natural field conditions: Incident waves from the sea (stimulator) resonating with partial standing half-waves in a definable water basin (resonator), and In a scale model: The wave maker (stimulator) resonating with partial standing quarter-waves in the wave tank (resonator). At high energetic storm surges, besides multimodal energy spectra even a broad unimodal energy-spectrum can be represented by multiple neighboring spots of resonances together with alternating sequences of normal and anom-alous dispersion. The occurrence of partial standing waves of considerable extent is supporting the author´s finding of a „storm wave resonance“. Local sand removal rates have been estimated as 1.5m/h at heavy storm surges.

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Büsching, Fritz: Storm Surf Phenomena at the Western Coast of Sylt Island. Braunschweig 2014.

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