Astronomisk tidevann

Det astronomiske tidevannet er en følge av tiltrekningskreftene mellom jord, måne og sol og de relative bevegelsene i jord-måne-sol-systemet. Solas betydning er omtrent en tredel av månens betydning.

De kreftene som produserer tidevannet er relativt små, men i store havbasseng er de sterke nok til å flytte på vannmassene slik at det dannes bølger. Bølgene forplanter seg inn i områder som er for små til at det dannes tidevannsbølger direkte og de blir påvirket av landmassene, bunntopografien og Corioliskraften.

Corioliskraften

Corioliskraften er en såkalt fiktiv kraft som oppstår på grunn av jordrotasjonen. Vann som beveger seg vil, uten ytre påvirkning, gå i en rett linje for en som ser jorden fra "utsiden". En som står på jordoverflaten vil oppleve at vannstrømmen få en avbøyning mot høyre på den nordlige halvkulen og mot venstre på den sørlige halvkulen.

Tidevannsbølgene kan være flere hundre kilometer lange, og når bølgelengden er lang i forhold til vanndypet kan forplantningshastigheten skrives som:

c = √gd

Der c = forplantningshastigheten, g = tyngdens akselerasjon og d = vanndypet.

Er dybden 100 m, vil bølgen forplante seg med om lag 115 km/t – og er dybden 1000 m, øker hastigheten til 360 km/t.

Kelvinbølger

Et annet viktig fenomen er at en bølge som forplanter seg på den nordlige halvkulen med en kyst på høyre side av bevegelsesretningen, vil få større bølgehøyde ved kysten enn lenger ut fra kysten. Slike bølger kalles Kelvinbølger.

Det tidevannet vi opplever hos oss er egentlig dannet i Atlanterhavet. En del av den bølgen som dannes går østover i Den engelske kanal, og en del av bølgen forplanter seg inn i Norskehavet nord for Skottland. Her følger den norskekysten nordover, men sender også en "arm" sørover i Nordsjøen, og dette er det største bidraget til tidevannet i Nordsjøen og Skagerrak.

Bølgen vandrer sørover som en Kelvinbølge og bidrar til store tidevannsforskjeller langs østkysten av Storbritannia. Enkelt sagt vil bølgen reflekteres fra landområdene sør i Nordsjøen og vi får en ny bølge som går nordover. Der bølgetoppene fra de to bølgene møtes, får vi en forsterkning, og der en bølgetopp og en bølgedal møtes, vil bølgene delvis oppheve hverandre. I Nordsjøen fører dette til at vi får flere såkalte amfidromiske punkt hvor det omtrent ikke er tidevannsforskjeller. Et av disse punktene ligger vest for Egersund, og fører til at tidevannsforskjellene er små langs Jærkysten og i hele Skagerrak. Fra Stavanger og nordover øker tidevannsforskjellene jevnt og trutt, men tidspunktene for høy- og lavvann er omtrent de samme mellom Sunnhordland og Stad.

Lofoten en vegg

Fra Stad er det den direkte bølgen fra Atlanterhavet som tar over og går nordover som en Kelvinbølge med de største tidevannsforskjellene ved land. Lofotøyene fungerer som en vegg og setter en stopper for den delen av bølgen som har bygget seg mest opp, og i Narvik har vi de største tidevannsforskjellene i området.

På nord- og vestsiden av Lofotøyene er tidevannsforskjellene mindre, men høy- og lavvann opptrer omtrent samtidig på de to sidene. På høyvann kan for eksempel vannstanden i Vestfjorden være 20-30 cm større enn i Vesterålen, og dette er årsaken til de kraftige tidevannsstrømmene vi finner i området.

Videre nordover går bølgen inn i Barentshavet og bølgehastigheten avtar fordi det er mye grunnere her enn i Norskehavet. På strekningen mellom Tromsø og Berlevåg er det små forskjeller i bølgehøyden, men så øker det litt mot Varangerfjorden. Målingene viser at i Norge finner vi de største tidevannsforskjellene ved Nesseby innerst i Varangerfjorden.

Fra Mandal til Oslo bruker tidevannsbølgen ca 50 minutter, fra Mandal til Stavanger bruker den 5 timer 45 minutter og fra Stavanger til Kirkenes bruker den 6 timer 30 minutter. Forskjellene mellom det høyeste og laveste astronomiske tidevannet er 0,72 m i Oslo, 0,49 m ved Mandal, 1,8 m i Bergen, 2,61 m i Kristiansund, 3,79 m i Narvik, 2,66 m i Harstad og 3,95 m i Vadsø.

Innover i de store fjordene er det omtrent ikke forskjeller i tidspunktene, men tidevannsforskjellene øker svakt.

Værets virkning på vannstanden

I tillegg til det astronomiske tidevannet kommer værets virkning på vannstanden. Lufttrykksvariasjoner, vindpåvirkning og variasjoner i temperatur- og saltinnhold er de viktigste årsakene. Synker lufttrykket med 1 hectopascal (hPa), vil vannet som en tommelfingerregel stige med 1 cm, og et kraftig lavtrykk på 960 hPa (50 hPa under normalt lufttrykk) vil føre til at vannet stiger med ca. 50 cm.

Enda større påvirkning på vannstanden kan vi få når det blåser kraftig fra en retning, noe som fører til oppstuing av vann ved kysten. For norskekysten gjelder dette for det meste vind fra sør og vest. Er værbidraget ekstra stort, kalles det stormflo.

Et stort bidrag fra været merkes best når det faller sammen med stort astronomiske tidevann.

Tidevannsforskjellene varierer i en månesyklus, og fra Vestlandet og nordover har vi størst forskjeller én til to dager etter ny- og fullmåne. Dette kalles spring, og kreftene fra solen og månen trekker i samme retning. På Sørlandet og i Oslofjorden kommer springperiodene to til fire dager før ny- og fullmåne. Nipp har vi når kreftene fra solen og måne virker mot hverandre. Det skjer etter at månen er halv og da er tidevannsforskjellene små.

De fleste kraftige stormfloer kommer i springperioder, eksempelvis under ekstremværet Berit den 25. november 2011. På Sørlandet er det astronomiske tidevannet så lite at værbidraget kan dominere vannstandsendringene og vi kan få ekstreme vannstander også i nipp-perioder.