Onderwerp: Stroom tegen wind

Ik moet nog heel wat studeren in de boeken (jullie zijn wel erg productief op dit onderwerp; hebben jullie allemaal vakantie en geen zin in zeilen?), maar (@Erik en @Thomas:) volgens mij zitten we nu met jullie 20 jarige ervaring op het wad allemaal naar jullie 'linkerhand' te staren.
Denk er even aan dat het effect stroom tegen wind pas duidelijk effect heeft bij niet-stationaire omstandigheden. Dat is iets dat je in zo'n waddengebied bij uitstek hebt. De diepte varieert heel sterk en de stroming varieert heel sterk. Hierdoor alleen al neemt de golfhoogte af, ook zonder het effect van stroom tegen wind!

Het water in golven beweegt overigens niet alleen verticaal. Bij een diepte lager dan de golflengte klopt dat wel, maar naarmate de diepte groter wordt, beweegt het water zich in cirkels.

Overigens beweer ik helemaal niet dat de golfhoogte toeneemt bij stroom tegen wind. Het zou mij zelfs verbazen als dat wel significant het geval zou zijn (tenzij de golven al sowieso niet zo hoog zijn). De energie zal veel meer opgaan aan de 'verwilderen' van het water (onder en boven het oppervlak). Het vereist immers een redelijk stationaire toestand om de golven netjes hoger op te bouwen, en dat hebben we hier niet.
Door het steiler worden van de golven komen ook eerder brekers voor, daardoor lijken de golven wellicht ook hoger.

Ik had overigens zo maar wat plaatjes uit "Coastal Turmoil" gepakt, er is veel meer moois te ontdekken in dat boekje.
Hier nog een bijlage (turmoil 6) dat op zich niet zo heel veel met stroom tegen wind te maken heeft, maar wel heel goed weergeeft hoe golfhoogte kan verschillen bij verschillende condities. Turmoil 7 geeft wel duidelijk golfhoogte verschillen weer bij stroom tegen wind, maar ook daar is weer sprake van relatief kleine golven.

Ik las twee jaar geleden in de vaarwijzer voor de Zeeuwse Delta door Olaf Cox en Erna vader dat bij Westenwind op de Oosterschelde de wind tegen stroom een effect heeft waarbij je qua golfslag verwachting men er een Beaufortje mag bijrekenen..

Dat effect heb ik mee mogen maken toen ik destijds de Keeten uit kwam zeilen en ik vond het gelijk hoog tijd om bij een 4 Bf(met onervaren bemanning) om om te draaien en het even voor gezien te houden.

Ik ken het ook op het Hollands diep, waar bij westenwind en een redelijke stroming (die daar afhangt van het tij op de Noordzee en de aanvoer van water uit de grote rivieren en de getijdestroom van de Maas) de golven lijken op te bouwen.

Alles hier gelezen hebbend geloof ik dat de golven inderdaad niet significant hoger zijn, danwel korter en steiler..wat evengoed anticipatie vereist.

Brassman schreef :

Heb vanavond flink wat artikelen doorgescand: het modelleren van golven, zandtransport en belasting kunstwerken lijkt een populair item te zijn onder onderzoekers.

Dit artikel "Some observations of wave–current interaction" is behoorlijk goed leesbaar en het (ook al eerder in deze discussie genoemde) doppler-effect lijkt me vrij eenvoudig na te rekenen. Als iemand dat wil doen: leuk!

Hier wat citaten van een aantal effecten die meespelen: sommige sterk, andere wellicht helemaal niet in onze wateren, maar het genoemde doppler-effect altijd. Daarom pak ik dat er straks even uit.

Mechanismen die spelen:
*Wave generation by wind

*Wave propagation

*Doppler shift: the effect of a steady current on intrinsic relative wave frequency. Waves of the same apparent absolute period will have a longer intrinsic period in a favourable following current and a shorter intrinsic period in an opposing current.

*Steepening of waves on an opposing current...due to shorter
wavelength and increased wave height from wave action conservation.

*Modulation of absolute frequency by unsteady currents and modulation of intrinsic frequency by propagation over spatial gradients of current.

*Wave–current bottom stress.

*Effect of vertical current shear on wave breaking.

Met name onderstaande tijdreeks lijkt me interessant in onze discussie. Deze plot de dimensieloze "Relative Steepness" samen met de stroom. Steepness is daarbij gedefinieerd als de verhouding golfhoogte/periodetijd^2; dit is gedaan om de vorm van de golf onafhankelijk van de windsnelheid te kunnen beoordelen. Meetpunt is gelegen bij Holderness (NE Engeland) op 18 m diepte.



Duidelijk te zien is dat de stijlheid correleert met de stroming (maar enkele uren verschoven - zie verder artikel voor een verklaring, komt door plaatsafhankelijke andere effecten als waterdiepte, bodem interactie etc)

Ik denk dus dat golven in ieder geval stijler (niet persé hoger) worden bij tegenstroom, in ieder geval voor een deel te wijten aan het doppler effect. Andere genoemde effecten zijn volgens mij véél plaats-specifieker.

Disclaimer: ik citeer vast volledig fout en onverantwoord, dus lees vooral het artikel even zelf voor de context en achtergrond...

of voor de mensen die liever Engels hebben.

Dit is deel 1:

Mooi man, quantum mechanica op macro schaal! Daar zit je dan met je standaard modellen
En een side-force van 600(!) ton/m2 op schepen die ontworpen zijn (tot "normale" golven van 12 m) op 15 ton/m2 met veiligheidsmarge tot 30 ton/m2. Onvoorstelbaar maar fascinerend.

Wat hebben monstergolven te maken met stroom-tegenwind effect?

Ik heb de filmpjes snel bekeken en een eerdere verklaring van de monstergolven bij zuid-Afrika was stroom tegen wind. De ongelukken waren precies in lijn met sterkere stroming (in de Engelse versie ergens bij part 3.

Vanaf 19:00 in het Duitse filmpje, kijk maar, boeiende materie. Er wordt daar wel een en ander beweerd hoor!

Wat ik me wel afvraag: er zijn ook grote temperatuur en wellicht samenstelling verschillen tussen water in die golfstroom en er omheen. De stroming an-sich hebben ze niet geisoleerd beschouwd.

Monstergolven zijn een heel ander fenomeen.

Golven hebben hun ruimte nodig, en gedragen zich naar hun volume. Als twee golven te dicht bij elkaar komen, en dat gebeurt omdat ze niet allemaal exact dezelfde snelheid hebben, dan word de ene golf in de andere geabsorbeerd. Omdat de samenvoegende golf niet meer ruimte krijgt van de omliggende golven, kan het water alleen in de hoogte weg. Dat is ook de reden dat een monstergolf gelijk 1.8 tot 2 maal zo hoog is als de significante golfhoogte. Dit fenomeen treed altijd op, ongeacht of er stroming is, of welke richting deze vandaan komt relatief tot de golfrichting. Een dergelijke golf leeft overigens niet lang, door zijn relatief korte lengte zal een monstergolf al vrij snel breken en opgenomen worden door zijn omgeving.

Helaas zijn we er 1 keer 1 tegengekomen, de boot was gelijk bijna totall loss...

Dat verklaart waarom de hoogst gemeten golfhoogte Rotterdamsehoek die de meldpost IJsselmeer doorgeeft altijd exact het dubbele is van de gemiddelde golfhoogte Rotterdamsehoek die ze ook doorgeven

FMJ schreef :
met ZW wind, of W.
Dan stuiteren ze terug tegen de dijk en interfereren met de aankomende volgende golven.
Dat is tot wel een mijl uit de kant merkbaar.

Waarneming:


Wij vandaag weg bij Texel met een kleine 5 Bft met wat plaagstootjes tussendoor. Kruisend tegen de stroom in viel me met dit topic in het achterhoofd op dat de diepste kuilen niet in het midden van de texelstroom zaten maar aan de randen. Nog voor dat het ondiep wordt. We liepen lekker dus we zijn tot bijna den helder gekruist voordat we afbogen naar den oever.. Toen de vaargeul fors breder werd was het over. Na de west kardinaal zeg maar.

De dag ervoor viel me dit op bij afgaand tij bij een 6 Bft vanaf het terras.

Gr. M

Beauty schreef :
Zou daar de grootste gradient in de stroming zitten en dus interferentie tussen golven optreden door verschillende mate van het Doppler-effect?
Beauty schreef :
Is op het terras vast beter bevallen dan de dag erna?

We gingen met een beetje onderbuik spanning de haven uit. Daar ben ik eerlijk in. Het is echter maar een kort stukje voordat je een herenkoers hebt naar Den Oever. Het water ziet er echter buiten erger uit met die witte koppen voor de deur dan het er in werkelijkheid is.

We liepen zo lekker dat we de texelstroom een paar keer te vaak zijn overgestoken om het golvenpatroon bewust te ervaren en kwamen zo veel dichter bij den helder uit dan de bedoeling was. Achteraf was bij een wegvallende bries op het IJsselmeer het stuk naar Stavoren onder spinnaker veel vervelender. Dat geklap heen en weer soms.

Gr. M

Beauty schreef :
dat stukje heb ik met de SP32 eens moeten doen met wind NW 9 (echte negen). Dus wel wind met de stroom mee, maar ietsje veel wind.
3 rifjes, motor vol erbij, en dan na een grote golf toch nog maar 2 kts door het water en de boot af en toe op de spiegel staand.

Maar wel stroom met de wind mee... het duurt maar 1,5 mijl, dan kan je afsteken naar Malzwin... ik zal het niet gauw vergeten...

even deze oude draad weer oppoetsen (nu iedereen weer op het Wad zit):

van iemand in deze draad (ben vergeten van wie, was het E22fan?) kreeg ik het artikel:

"the influence of unsteady depths and currents of tides on wind-wave progagation in shelf seas", 1990, H. Tolman, Delft University.

dat gaat precies over het onderwerp: wat gebeurt er met wind-golven met en tegen stroom. Ik heb het eindelijk gelezen....

De conclusie is zo ongeveer, in lekentermen:

- de stroming (hier de 1 a 2 kts op zee) is sterk genoeg om significante wind-stroom interacties te veroorzaken, blijkend uit veranderingen in golffrekwentie en golfhoogte

- de verandering in golffrekwentie is van dezelfde ordegrootte als de Dopplerverschuiving, maar niet daaraan gelijk (m.a.w. het effect is niet te verklaren met de Dopplerverschuiving).

- de hoogteverandering van de golven loopt tot 50% van de oorspronkelijke golfhoogte (zonder getij) met een periode van 12 uur (een eb en vloed dus).

Een mooie grafiek daarvan uit het artikel:
Y-as golfhoogte
X-as tijd (12 uur is midden-boven aangegeven)
elke 12 uur zie je de golfhoogte toenemen/afnemen, door het getij dat 'onder de wind doorloopt', 6 uur mee, 6 uur tegen...