BEGLEITHEFT Einführung, Inhalt Einführung Zur Lösung der Karten- und Gezeitenaufgabe in der theoretischen Prüfung zum Sportküstenschifferschein wird benötigt: Deutsche Seekarte Nr. 49 INT 1463, Mündungen der Jade, Weser und Elbe, Übungskarte 2011 Begleitheft Karte 1 / INT 1 Jeder Bewerber muss diese Unterlagen und einen amtlichen Lichtbildausweis zur Prüfung mitbringen. Weiterhin wird Navigationsbesteck und Schreibzeug benötigt. Taschenrechner dürfen verwendet werden. Das Begleitheft enthält Auszüge aus deutschen nautischen Veröffentlichungen: Gezeitentafeln 2013 Die Strömungen in der Deutschen Bucht Leuchtfeuerverzeichnis Teil 3 (Östliche Nordsee) Es beinhaltet darüber hinaus Hinweise zum Gebrauch der Veröffentlichungen Ablenkungs- und Steuertafel Anfang und Ende der Sommerzeit 2013 Tabelle Fahrt Zeit Entfernung Formelsammlung zur terrestrischen Navigation, Gezeitenkunde und Besteckrechnung Da das Begleitheft nicht berichtigt wird und nur die zur Prüfung erforderlichen Auszüge aus den nautischen Veröffentlichungen enthält, darf es nicht zu Navigationszwecken benutzt werden. Rolf Dreyer 1 2 3 GEZEITENTAFELN Gezeitentafeln 2013 5 Hinweise zum Gebrauch 6 Anwendungsgebiete 8 Linien gleichen mittleren Springtidenhubs 10 Linien gleichen mittleren Hochwasserzeitunterschieds 11 Hoch- und Niedrigwasser-Zeitunterschiede 12 Gezeitenvorausberechnungen 15 Gezeitenunterschiede für Anschlussorte 44 Ortsverzeichnis 45 Tafeln 1 bis 3 46 GEZEITENSTROMATLAS Einführung 48 Oberflächenstrom Springzeit 49 Oberflächenstrom Nippzeit 54 Stromfiguren 59 LEUCHTFEUERVERZEICHNIS Leuchtfeuerverzeichnis Teil 3 61 Einleitung 62 Einführung 63 Erklärungen 65 Deutsche Küstengewässer 67 Ausländische Gewässer 68 Nenntragweite, Tragweite, Sichtweite 69 Meteorologische Sichtweite 70 Abstand eines Feuers in der Kimm 71 Abkürzungen 72 Leuchtfeuer im Gebiet der Seekarte Nr. 49 73 Namenliste der Leuchtfeuer 81 Von Rolf Dreyer sind ebenfalls im Delius Klasing Verlag erschienen: 1. Skippertraining 2. Sportküstenschifferschein + Sportbootführerschein See 3. Sportbootführerschein See 4. UKW-Funkbetriebszeugnis (SRC) und Sprechfunkzeugnis für die Binnenschifffahrt (UBI) 5. Sportküstenschifferschein 15 Fragebogen mit Antworten 12 Karten- und Gezeitenaufgaben mit Lösungen 6. Übungen und Aufgaben Navigation Sportbootführerschein See + Sportküstenschifferschein 4 5 6 FAHRTZEIT-ENTFERNUNG In Minuten zurückgelegte Seemeilen 82 FORMELSAMMLUNG Terrestrische Navigation, Gezeitenkunde 83 Stromrechnung, Besteckrechnung 84 DELIUS KLASING VERLAG Impressum 85 Der sichere Weg zum Prüfungserfolg 86 3
GEZEITENTAFELN 2013 Hinweise zum Gebrauch Ausführliche Gezeitenvorausberechnungen Teil I enthält die ausführlich vorausberechneten Zeiten und Höhen der Hoch- und Niedrigwasser für die europäischen Bezugsorte. Die Lage dieser Bezugsorte ist auf den Seiten 8 und 9 veranschaulicht. Die Zeit (Zonen- oder Ortszeit), in der die Hoch- und Niedrigwasserzeiten angegeben sind, ist am Fuß jeder Seite vermerkt. Werden die Hoch- und Niedrigwasserzeiten in einer anderen Zeit verlangt, so müssen sie umgerechnet werden. Beispiel: Wann tritt am 12.5.2013 das Mittagshochwasser bei Helgoland ein? Aus Teil I, Seite 16 ist zu entnehmen: Zeit 1319 UTC + 1 h 00 min (MEZ) Höhe 3,1 m Wird die Hochwasserzeit in gesetzlicher Zeit verlangt, so ist wegen der Sommerzeit 1 h 00 min zu addieren. Beginn und Ende der Sommerzeit 2013 sind auf der Rückseite des Begleithefts angegeben. Gezeitenunterschiede Neben den Bezugsorten enthalten die Gezeitentafeln eine größere Anzahl an Anschlussorten. Dies sind in der Nähe eines Bezugsortes liegende Orte, für die nicht die täglichen Zeiten und Höhen angegeben sind, sondern nur die Gezeitenunterschiede, also die Abweichungen in Zeit und Höhe vom Hoch- und Niedrigwasser des Bezugsortes. Teil II führt in geographischer Reihenfolge die Anschlussorte auf. Die Anschlussorte können auch mithilfe des alphabetischen Ortsverzeichnisses auf Seite 45 gefunden werden; es verweist auf die Nummern, unter denen die Orte aufgeführt sind. Jeder Anschlussort ist durch eine entsprechende Überschrift einem Bezugsort in Teil I zugeordnet. Zur Bestimmung der Hoch- und Niedrigwasserzeiten eines Anschlussortes muss der jeweilige Zeitunterschied zur Hoch- oder Niedrigwasserzeit des Bezugsortes addiert werden. Bei den Höhenunterschieden muss noch das Alter der Gezeit (siehe rechte Seite) berücksichtigt werden. Es kann der Tafel 2 auf Seite 47 entnommen werden. Zur Mittzeit ist zwischen den Höhenunterschieden zur Spring- und Nippzeit zu interpolieren. Beispiel: Wann und in welcher Höhe tritt am 5.2.2013 bei Otterndorf das Morgenhochwasser ein? 5.2.2013: Nippzeit, Nr. 681, Bezugsort: Cuxhaven Cuxhaven 0656 MEZ 3,5 m GU Otterndorf (Nippzeit) +0029-0,1 m Otterndorf 0725 MEZ 3,4 m Für manche Anschlussorte liegen nur teilweise auswertbare Beobachtungen vor. Für solche Daten können die Gezeitenunterschiede nur unvollständig angegeben werden. Fehlende Daten sind mit gekennzeichnet. In solchen Fällen muss man die fehlenden Werte nach den Angaben für benachbarte Orte schätzen. Hierbei ist jedoch Vorsicht geboten. Abschätzung von Höhen und Zeiten zwischen Hochund Niedrigwasser Den ausführlichen Vorausberechnungen sind die mittleren Spring- und Nipptidenkurven angefügt. Mit diesen Kurven kann man für Bezugsorte und deren Anschlussorte die Höhe der Gezeit zu einer vorgegebenen Uhrzeit und den Zeitpunkt, zu dem eine vorgegebene Höhe eintritt, abschätzen für jeden Tag des Jahres 2013. Dazu werden zunächst in das Diagramm der mittleren Tidenkurven drei Punkte eingetragen. Der erste Punkt wird auf der 0-Stunden-Senkrechten auf Höhe der für diesen Tag vorausberechneten Hochwasserhöhe platziert. Für die beiden anderen Punkte müssen dann die zeitlichen Abstände zu dem vorangehenden und dem nachfolgenden Niedrigwasser berechnet werden, also die Steigdauer der vorangehenden Flut und die Falldauer der anschließenden Ebbe. Im Abstand dieser Steigdauer wird nach links (Stunden vor Hochwasser) die Höhe des vorangehenden Niedrigwassers eingetragen (2. Punkt) und im Abstand der anschließenden Falldauer nach rechts (Stunden nach Hochwasser) die Höhe des anschließenden Niedrigwassers (3. Punkt). Schließlich werden diese drei Punkte in Anlehnung an die beiden mittleren Tidenkurven durch eine ähnliche Tidenkurve verbunden. Dies ist die tagesaktuelle Tidenkurve. An dieser Tidenkurve kann man ablesen, welche Höhe zu einer vorgegebenen Zeit vor oder nach Hochwasser eintritt, oder zu welcher Zeit vor oder nach Hochwasser eine vorgegebenene Höhe erreicht oder überschritten wird. * Beim Zeichnen der ähnlichen Tidenkurve hat man einen verhältnismäßig großen Spielraum; eine schlecht gezeichnete Kurve kann von der wirklichen so stark abweichen, dass die abgelesenen Werte sehr ungenau sein können. * Ein Beispiel für dieses Verfahren findet der Leser in Rolf Dreyer, Sportküstenschifferschein + Sportbootführerschein See, Delius Klasing Verlag, Bielefeld, 2013. 6
GEZEITENTAFELN 2013 Hinweise zum Gebrauch Seekartennull (SKN) Als Seekartennull (SKN) für die deutsche Nordseeküste wurde 2005 der örtliche, niedrigste Gezeitenwasserstand (Lowest Astronomical Tide, LAT) festgelegt. Damit ist sichergestellt, dass die in den Seekarten angegebenen Wassertiefen ( Kartentiefen ) nur ausnahmsweise bei selten auftretenden Wetterlagen, siehe unten unterschritten werden. Kartentiefe + Höhe der Gezeit = Wassertiefe Weil sich die vorausberechneten Hoch- und Niedrigwasserhöhen ebenfalls auf dieses Seekartennull beziehen, muss nur die Höhe der Gezeit zur Kartentiefe addiert werden, um die tatsächliche Wassertiefe zu erhalten. Dabei ist es gleichgültig, ob die Kartentiefe einer deutschen oder einer ausländischen Seekarte entnommen wird. Der Einfluss des Windes und der Luftdruckschwankungen auf die Gezeiten Wind aus südwestlicher bis nördlicher Richtung, kann den Wasserstand im deutschen Nordseeküstenbereich ansteigen lassen. Durch Wind aus den entgegengesetzten Richtungen kann er sinken. Auch Luftdruckschwankungen können den Wasserstand verändern. Nicht nur der Wasserstand, auch die Gezeitenströme können durch Wind und Luftdruck beeinflusst werden. Diese oftmals kurzfristig wechselnden Wetterverhältnisse können nicht langfristig vorausberechnet werden. Die meteorologischen Einflüsse auf die Gezeiten bleiben in den Gezeitentafeln unberücksichtigt. Daher gibt das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) täglich Wasserstandsvorhersagen heraus, und zwar für die deutsche Nordseeküste, die Ems, Jade, Weser und Elbe. Diese Wasserstandsvorhersagen werden auch von Rundfunksendern im norddeutschen Raum verbreitet bei Gefahr außerordentlich hoher Hochwasserstände als Sturmflutwarnung. Werden hingegen außerordentlich niedrige Niedrigwasserstände erwartet, sodass der Wasserstand unter die in den Seekarten angegebenen Wassertiefen sinkt, so wird die Schifffahrt gewarnt. Dies erfolgt im Rahmen der Lagemeldungen, welche die Verkehrszentralen an der deutschen Küste mehrmals täglich aussenden (UKW-Sprechfunk). Alter der Gezeit Als Springzeit wird der etwa 4-tägige Zeitraum mit besonders großem Tidenhub bezeichnet. Dies bedeutet, dass die höchsten Hochwasserstände und zugleich die niedrigsten Niedrigwasserstände eintreten. Dann erreichen auch die Gezeitenströme ihre größte Stärke. Die Mitte der Springzeit liegt an der deutschen Nordseeküste etwa einen Tag nach Vollmond oder Neumond (siehe unten Tafel 3). Der genaue Wert kann in Tafel 1 der Spalte Springverspätung entnommen werden. Nippzeit ist der etwa 4-tägige Zeitraum mit besonders kleinem Tidenhub. In der Nippzeit sind die Hochwasserstände relativ niedrig und zugleich die Niedrigwasserstände vergleichsweise hoch. Der Gezeitenstrom setzt nun deutlich schwächer. Die Mitte der Nippzeit liegt an der deutschen Nordseeküste etwa einen Tag nach Halbmond (erstes oder letztes Viertel, siehe unten Tafel 3). Zwischen Spring- und Mittzeit liegen etwa 3 bis 4 Tage Mittzeit, eine Phase mittlerer Gezeitenausprägung. Als Alter der Gezeit wird die Angabe Springzeit, Mittzeit oder Nippzeit bezeichnet. Anwendung der Tafeln 1 bis 3 Tafel 1 (siehe Seite 46) enthält die Grundwerte der Gezeiten für die Bezugsorte sowie die Art und die Herkunft der Vorausberechnungen in Teil 1. Die Grundwerte stellen Mittelwerte der Gezeiten dar, nach denen die Verhältnisse an den einzelnen Tagen beurteilt werden können. Tafel 2 (siehe Seite 47) ist der Kalender der Spring-, Mittund Nippzeiten. Tafel 3 (siehe Seite 47) gibt die Eintrittszeiten der verschiedenen Mondphasen an. Fügt man zu den Eintrittszeiten des Voll- oder Neumondes die Springverspätung aus Tafel 1 hinzu, so erhält man den Mittelpunkt der Springzeit für diesen Bezugsort und seine Anschlussorte. Von diesem Zeitpunkt beginnend kann die Dauer eines halben Mondumlaufs (14,75 Tage) eingeteilt werden in 2 Tage Springzeit 3 Tage Mittzeit 4 Tage Nippzeit 3 Tage Mittzeit 2 Tage Springzeit Weil ein voller Mondumlauf von einem Eintritt des Neumondes bis zum nächsten Eintritt des Neumondes circa 29,5 Tage dauert, muss ein bis zwei Mal pro Monat eine 4-tägige Mittzeit eingeschoben werden. Das Alter der Gezeit für einen Bezugsort kann auch direkt aus dem jeweiligen Tidenhub abgeleitet werden. Der Tidenhub ergibt sich aus dem Vergleich der Hoch- und Niedrigwasserhöhen. Am einfachsten und schnellsten jedoch entnimmt man das Alter der Gezeit der Tafel 2. 7
GEZEITENTAFELN 2013 TEIL I Lage der Anschlussorte 19
GEZEITENTAFELN 2013 TEIL I Gezeitenvorausberechnungen 20
GEZEITENSTROMATLAS DIE STRÖMUNGEN IN DER DEUTSCHEN BUCHT Einführung Messdatensammlung Der Gezeitenstromatlas Die Strömungen in der Deutschen Bucht enthält Messdaten und ergänzende Modellergebnisse der Strömungen in der Deutschen Bucht. Die Messdaten sind mithilfe verankerter Strömungsmesser in einem Zeitraum von 20 Jahren von 1959 bis 1979 gesammelt worden. Gezeitenstrom Hoch- und Niedrigwasser in der Deutschen Bucht treten zwar nicht überall gleichzeitig ein, dennoch ähnelt dort die Gezeitenwelle einer stehenden Welle: schwächster Strom zur Hoch- und Niedrigwasserzeit, stärkster einlaufender Strom bei steigendem Wasserstand, stärkster auslaufender Strom bei fallendem Wasserstand. In einer derartigen Gezeitenwelle ist die Horizontalgeschwindigkeit vom Tidenhub abhängig. Karten, die in stündlichen Abständen Richtung und Geschwindigkeit des Gezeitenstroms in der Deutschen Bucht darstellen, nutzen den Umstand, dass in dem Seegebiet Gezeit und Gezeitenstrom eine halbtägige Form haben (im Laufe eines Tages Mondtages zwei Hochwasser und zwei Niedrigwasser), eine feste Beziehung zwischen den Strömen von Ort zu Ort und der Eintrittszeit des Hochwassers bei Helgoland besteht, die Stromgeschwindigkeit proportional zum Helgoländer Tidenhub ist. Gezeitenstromkarten Grundlage der Karten bilden Analysen von Strömungsmessungen und Ergebnisse des numerischen Modells. Aufgrund der guten Übereinstimmung der Mess- und Modellergebnisse sind in den Stromkarten in Gebieten, wo Messungen fehlen, Modellwerte eingesetzt worden. Die für die Stromanalyse herangezogenen Messzeitreihen haben eine Mindestlänge von drei Wochen. Die Strompfeile in den Gezeitenstromkarten weisen in Stromrichtung. Der Ursprung des Pfeils kennzeichnet jeweils den Ort der Messungen (großer Pfeil) oder der Modellrechnungen (kleiner Pfeil). Die Zahlen geben die Geschwindigkeit in sm/h an, wobei aus Darstellungsgründen als Dezimalzeichen der Punkt verwendet und auf die vorangehende Null verzichtet wird. In der näheren Umgebung einiger Positionen sind zwei Strompfeile eingezeichnet. Der zweite Pfeil (ohne Geschwindigkeitsangabe) soll entweder die Richtung des ersten Strompfeils (mit Geschwindigkeitsangabe) bestätigen oder die Unsicherheit der Stromrichtungsangaben während der Zeiten minimaler Stromgeschwindigkeit verdeutlichen. Die Beobachtungen zeigen, dass die Angaben in den mit Oberflächennähe bezeichneten Karten praktisch für die Wassersäule zwischen der Oberfläche und etwa 2/3 der Wassertiefe gelten. Dies gilt nicht in den großen Flussmündungen, wo große vertikale Dichteunterschiede vorkommen. Die Nippzeitkarten gelten für einen mittleren Tidenhub bei Helgoland von 1,9 m, während die Springzeitkarten die Stromverhältnisse für einen mittleren Tidenhub von 2,7 m bei Helgoland beschreiben. Um die Stromgeschwindigkeit v auch für andere Tidenhübe bei Helgoland zu berechnen, kann man folgende Formel benutzen: v = TH 1,9 m 0,75 m (v Sp v Np ) + v Np Dabei ist v Sp die Stromgeschwindigkeit zur Springzeit und v Np die Stromgeschwindigkeit zur Nippzeit an dem betreffenden Ort. TH ist der Tidenhub bei Helgoland während des Zeitraums, für den die Stromgeschwindigkeit vorhergesagt werden soll. Stromfiguren Die periodischen Gezeitenstromänderungen an einem Ort lassen sich in übersichtlicher Form anhand von Stromfiguren (im besonderen Fall Stromellipsen) darstellen, die sich aus den stündlichen Stromvektoren zusammensetzen. Die Zahlen in der Verlängerung der Stromvektoren geben jeweils den Zeitunterschied in Stunden gegen die Hochwasserzeit bei Helgoland an. Die durch die Vektorlänge dargestellte Stromgeschwindigkeit lässt sich anhand der Skala in sm/h ablesen. Aus drei Bereichen der Deutschen Bucht sind jeweils typische Stromfiguren ausgewählt worden. Im Bereich A sind die Stromellipsen regelmäßig und kaum deformiert. Die Hauptachsen verlaufen in west-östlicher Richtung. Während einer Gezeitenperiode dreht die Stromrichtung in der Deutschen Bucht überwiegend entgegen dem Uhrzeigersinn. Punkt A4 vor der Elbmündung bietet ein Gegenbeispiel, welches zeigt, dass der Strom auch im Uhrzeigersinn drehen kann. In einem Streifen (Gebiet B) westlich der Nordfriesischen Inseln sind die Stromfiguren nahezu kreisförmig, und erst dicht unter Land und in den Prielen setzt der Gezeitenstrom hin und her, wie die Stromfigur B3 einer Messung vor der Westküste Sylts verdeutlicht. Im Flachwasserbereich (Wassertiefe geringer als 10 m) verändern sich die Ströme im Laufe der Zeit durch ständige Sandbewegungen. 48
GEZEITENSTROMATLAS STROMFIGUREN Stromfiguren bezogen auf HW Helgoland 60
LEUCHTFEUERVERZEICHNIS Meteorologische Sichtweite 70
LEUCHTFEUERVERZEICHNIS Büsum, Friedrichskoog, Helgoland 73
FORMELSAMMLUNG Sportküstenschifferschein Vorbemerkung Für die Prüfung zum Sportküstenschifferschein werden nur die grau unterlegten Formeln benötigt. Fragestellungen zur Abstandsbestimmung werden in der Sportschifffahrt üblicherweise mithilfe einer Tabelle (s. Seite 71) bearbeitet. Strom- und Koppelnavigation erfolgen zeichnerisch. Das gilt auch für die Prüfungsaufgaben zum Sportküstenschifferschein. Mit den auf der Folgeseite dargestellten Formeln können mathematisch interessierte Wassersportler derartige Aufgaben auch rechnerisch lösen. Hierzu bietet sich die Verwendung eines programmierbaren Taschenrechners an. In der Prüfung ist allerdings in jedem Fall eine entsprechende Zeichnung anzufertigen. Kursverwandlung MgK MgK = Magnetkompasskurs + Abl Abl = Ablenkung = mwk mwk = missweisender Kurs + Mw Mw = Missweisung = rwk rwk = rechtweisender Kurs + BW BW = Beschickung für Wind = KdW KdW = Kurs durchs Wasser + BS BS = Beschickung für Strom = KüG/KaK KüG = Kurs über Grund KaK = Kartenkurs Peilungsverwandlung MgP = Magnetkompasspeilung rwp = rechtweisende Peilung SP = Seitenpeilung MgP SP SP + Abl + rwk + MgK + Mw = rwp + Abl = rwp + Mw = rwp Fahrtzeit-, Geschwindigkeitsberechnung Zeit (min) = Geschwindigkeit (kn) = Distanz (in sm) x 60 Geschwindigkeit (kn) Distanz (in sm) x 60 Zeit (min) Bestimmung der Magnetkompassablenkung Gezeitenhöhen und -zeiten am Anschlussort 1. Hochwasserhöhe (Anschlussort) HWH = Höhe der Gezeit bei Hochwasser HUG = Höhenunterschied der Gezeiten HWH (Bezugsort) + HUG = HWH (Anschlussort) 2. Niedrigwasserhöhe (Anschlussort) NWH = Höhe der Gezeit bei Niedrigwasser HUG = Höhenunterschied der Gezeiten NWH (Bezugsort) + HUG = NWH (Anschlussort) 3. Hochwasserzeit (Anschlussort) HWZ = Hochwasserzeit ZUG = Zeitunterschied der Gezeiten HWZ (Bezugsort) + ZUG = HWZ (Anschlussort) 4. Niedrigwasserzeit (Anschlussort) NWZ = Niedrigwasserzeit ZUG = Zeitunterschied der Gezeiten NWZ (Bezugsort) + ZUG = NWZ (Anschlussort) Passieren einer Barre 1. Benötigte Wassertiefe BT = Benötigte Wassertiefe TG = Tiefgang SA = Sicherheitsabstand BT = TG + SA 2. (Erwartete) Wassertiefe WT = (Erwartete) Wassertiefe KT = Kartentiefe H = Höhe der Gezeit WT = KT + H Bestimmung von Kartentiefe/Höhe der Gezeit T Lot = Gelotete Wassertiefe KT = Kartentiefe H = Höhe der Gezeit rwk Mw = mwk Abl = mwk MgK KT = T Lot H H=T Lot KT 83