Das Wasser lesen: Tidal datums und die Vermessungsbegriffe, über die Neulinge stolpern

Das Vermessungsboot tuckert im Leerlauf über den Kanal und der neue Mitarbeiter liest die Tiefe vom Bildschirm ab: 8.2 metres. Die an die Konsole geklebte Karte zeigt 6.5. "Die Karte ist falsch", verkündet er. Der Truppführer sieht nicht auf. "Die Karte ist in Ordnung. Die Karte wird ab dem chart datum (Kartennull) gemessen. Du misst das Wasser, auf dem du schwimmst, und die Gezeit ist einen Meter sieben hoch." Eine Version dieses Austauschs findet in jedem neuen Vermessungsteam, an jeder Tankstelle und bei jedem Auftrag statt, bei dem ein Pier ins Meer gebaut wird. Wasserstandsbegriffe sind präzise, und fast alle Probleme entstehen dadurch, dass man verwechselt, von welchem Nullpunkt aus eine Zahl gemessen wird.

Der Nullpunkt ist eine Wahl

Ein tidal datum (Gezeitennull) ist eine Referenzhöhe, die durch die Mittelwertbildung einer bestimmten Gezeitenphase über eine lange Aufzeichnung definiert wird. Das chart datum ist dasjenige, das unter jeder Tiefe auf einer nautical chart (Seekarte) liegt, und es ist absichtlich niedrig angesetzt, sodass das Wasser, das ein Seemann vorfindet, meistens tiefer ist, als die Karte anzeigt. In den Vereinigten Staaten ist dieser Nullpunkt das MLLW (mittleres niederes Niedrigwasser), ein Durchschnittswert, den etwa die Hälfte aller niedrigeren Niedrigwasser unterschreitet. Viele andere Länder verwenden LAT (niedrigstmöglicher astronomischer Gezeitenwasserstand), den niedrigsten Stand, den die Astronomie allein erzeugen kann und den die Gezeit ohne Hilfe des Wetters fast nie unterschreitet.

Setzt man den Nullpunkt niedrig an, fallen einige Gezeiten immer noch darunter. Das ist eine minus tide, die im tide book (Gezeitenkalender) mit einem Minuszeichen gedruckt und von Muschelsuchern mit Freude begrüßt wird. Grund, der bei Flut überspült wird und bei Ebbe trockenfällt, wird mit einer drying height (Trockenfallhöhe) kartiert, einer Höhe über dem chart datum anstelle einer Tiefe darunter, die unterstrichen ist, damit sie niemand falsch liest. Ein rock awash (überspülter Felsen) liegt genau auf Höhe des Nullpunkts und durchbricht bei Niedrigwasser die Oberfläche.

Die Familie der Mittelwerte

Das chart datum hat Verwandte, und sie sind leicht zu verwechseln, da ihre Namen alle aus drei oder vier Buchstaben bestehen und mit M beginnen. Das MHW (mittleres Hochwasser) bildet den Durchschnitt jedes Hochwassers und legt vielerorts die gesetzliche Küstenlinie fest, weshalb sich Immobilienanwälte ebenso sehr dafür interessieren wie Seeleute. Das MHHW (mittleres höheres Hochwasser) bildet nur den Durchschnitt des higher high water jedes Tages, was an Küsten mit einer mixed tide (gemischte Gezeit) wichtig ist, wo sich die beiden täglichen Höchststände merklich unterscheiden. Dieser Unterschied ist die diurnal inequality (tägliche Ungleichheit), und deshalb sprechen Bootsfahrer an der Westküste vom low-low, dem niedrigeren der beiden täglichen Niedrigwasser. Das MSL (mittlerer Meeresspiegel) ist der Durchschnitt aller stündlichen Höhen, und das MTL (mittlerer Gezeitenwasserstand) liegt einfach auf halbem Weg zwischen dem mittleren Hochwasser und dem mittleren Niedrigwasser.

Keiner dieser Werte ist ein schneller Durchschnitt. Jeder wird über eine tidal datum epoch (Gezeitenepoche) berechnet, ein festes 19-jähriges Fenster, das gewählt wurde, um den nodal cycle (Knotenzyklus) abzudecken, das langsame Taumeln in der Mondumlaufbahn, das die Gezeitenhübe nach oben und unten verschiebt.

Dann gibt es noch die Landseite. Ingenieure und Landvermesser arbeiten mit dem NAVD, dem North American Vertical Datum, einem geodätischen Bezugssystem, das nichts mit den lokalen Gezeiten zu tun hat. Sein Nullpunkt ist weder MSL noch MLLW, und der Abstand zwischen ihnen ändert sich von Hafen zu Hafen. Der klassische teure Fehler bei einem Bauprojekt am Wasser ist eine Zeichnung, die NAVD-Höhen mit MLLW-Tiefen mischt, ohne dies anzugeben. "Welches Bezugssystem?" ist die erste Frage, die ein alter Hase zu jeder Zahl auf einem Plan stellt.

Woher die Zahlen kommen

All dies beruht auf einem tide gauge (Pegel), der oft in einem kleinen tide house (Pegelhaus) am Ende eines Piers untergebracht ist. Schwimmer- und Akustikpegel sitzen in einem stilling well (Beruhigungsrohr), das die Wellen dämpft. Andere verwenden einen bubbler (Einperlsystem), der Gas durch eine Unterwasseröffnung drückt, einen eingetauchten pressure gauge (Druckpegel) oder einen microwave radar sensor (Mikrowellen-Radarsensor), der auf die Oberfläche hinabblickt. Viele Stationen protokollieren six-minute data (Sechs-Minuten-Daten), und eine flatline (Nulllinie) in dieser Aufzeichnung bedeutet einen eingefrorenen oder trockenen Sensor, keinen ruhigen Tag.

Der Pegel zeichnet im Verhältnis zu einem station datum (Stationsnullpunkt) auf, einem willkürlichen Nullpunkt, der sicher unter dem niedrigsten Wasserstand festgelegt ist. Was diesen Nullpunkt mit der realen Welt verbindet, ist ein Ring von bench marks (Höhenmarken) an Land, gestanzte brass caps (Messingkappen), die in Beton oder Grundgestein eingelassen sind. Vermesser führen ein leveling (Nivellement) von den Marken zum Pegel durch und beenden es mit dem closing the loop (Schließen der Schleife) an der Startmarke, um zu sehen, wie viel Fehler sich eingeschlichen hat. Ein an den Pier geschraubter tide staff (Pegellatte) ermöglicht eine schnelle Sichtprüfung, und ein staff shot, eine Reihe von Lattenablesungen, die neben dem Pegel protokolliert werden, beweist, dass der Pegel immer noch richtig anzeigt. Wenn ein Sturm den Pier mitreißt, halten die bench marks die Bezugssysteme am Leben.

Vorhergesagt versus beobachtet

Eine tidal prediction (Gezeitenvorausberechnung) ist reine Astronomie: die Gezeit, die aus jedem harmonic constituent (harmonische Konstante) aufgebaut ist, an den meisten Orten angeführt von M2, der Hauptmondwelle. Vollständige Vorhersagen werden für eine reference station (Bezugsstation) veröffentlicht, eine nahegelegene subordinate station (Anschlussstation) übernimmt sie mit Zeit- und Höhenkorrekturen.

Das Meer liest die Tabellen nicht. Der beobachtete Pegel abzüglich des vorhergesagten Pegels ist das residual (Residuum), und dort spielt sich das Wetter ab. Auflandiger Wind und niedriger Luftdruck türmen eine storm surge (Sturmflut) auf. Ablandiger Wind zieht das Wasser in einem set-down (Windstau) weg, und ein wirklich starker Wind verursacht eine blowout tide, bei der Boote im Schlamm am Dock sitzen bleiben. Eine king tide (Königsgezeit) ist überhaupt kein Sturm, sondern nur eine große spring tide (Springflut), bei der der Mond der Erde nahe ist, und sie wird auf die Minute genau vorhergesagt.

Auf dem Vermessungsboot

Bei einem hydrographic survey (hydrographische Vermessung) wird all dies zur Arithmetik. Jedes sounding (Lotung), das das Boot misst, wird von einer sich bewegenden Wasseroberfläche aus vorgenommen, daher benötigt es eine tide correction (Gezeitenkorrektur), um es auf das chart datum zu bringen. Weit entfernt vom Pegel wendet die Besatzung ein tide zoning (Gezeitenzonierung) an und teilt das Gebiet in Zonen ein, die jeweils die Pegelaufzeichnung in Zeit und Höhe verschieben. Bei vielen Aufträgen wird der Pegel komplett umgangen: Ein ERS entnimmt die Höhen direkt aus der RTK Satellitenpositionierung und wandelt sie mit einem separation model (Trennungsmodell) in das chart datum um.

Dann kommen die booteigenen Korrekturen. Der static draft (statischer Tiefgang) gibt an, wie tief der Schwinger im Ruhezustand sitzt, der squat (Squat-Effekt) gibt an, wie viel tiefer er bei Vermessungsgeschwindigkeit fährt, der heave (Seegang) ist das Wippen durch Wellen. Ein bar check (Balkenprüfung) oder eine Hand-lead line (Handlotleine) bestätigt, dass das Echolot mit der Realität übereinstimmt. Crosslines (Querprofile) verlaufen als unabhängige Kontrolle quer zu den Hauptlinien, und jede Diskrepanz zwischen den beiden ist ein bust, den jemand erklären muss, bevor die Daten das Boot verlassen.

Was schließlich auf die Karte gelangt, ist shoal-biased (flachwasserbevorzugt): Wo immer Tiefen ausgedünnt werden, gewinnt die flache, und über einem Wrack oder Felsen zeigt die Karte ihre least depth (geringste Tiefe). Die Karte darf pessimistisch sein. Sie darf niemals Wasser versprechen, das nicht da ist.

Fünf Wörter, die Sie zuerst lernen sollten

• Chart datum: der Nullpunkt unter jeder kartierten Tiefe, absichtlich niedrig angesetzt.
• MLLW: chart datum in US-Gewässern, mittleres niederes Niedrigwasser.
• Minus tide: ein Tiefststand, der unter diesen Nullpunkt fällt.
• Residual: was das Wetter mit der vorhergesagten Gezeit gemacht hat.
• Bust: zwei Messungen desselben Ortes, die nicht übereinstimmen.

Und wenn Sie Zweifel an einer Höhe oder Tiefe haben, stellen Sie zuerst die Frage des alten Hasen: "Welches Bezugssystem?"