HOCdocs‎ > ‎

Methods

In deze sectie willen we de lezer kennis laten maken met methoden en technieken die in het zeeonderzoek zijn (mogelijk nog worden) gebruikt. Een korte beschrijving en een afbeelding worden getoond. Suggesties zijn welkom.


De tweede hoofdwet en de ervaring van een zeeman

Geplaatst 10 apr. 2011 03:29 door Historie van de Oceanografie Club   [ 2 nov. 2011 02:19 bijgewerkt ]

De tweede hoofdwet van de thermodynamica (de wet van het energiebehoud) heeft verschillende vaders: Joule (1843), Colding (1843), Holtzmann (1845) en Helholtz (1847). Maar de oudste rechten zijn toch van Julius Rober Mayer (1842).

Mayer voer in 1840 als scheepsarts naar Nederlands Indië. Zijn gedachten over de samenhang tussen lichaamswarmte en de kleur van bloed zouden bij de ontdekking van de wet een rol hebben gespeeld. Maar óók de ervaring van een zeeman. Deze anonieme zeeman zou Mayer hebben meegedeeld dat nà een storm het zeewater als regel warmer zou zijn dan ervoor. Conclusie: de bewegingsenergie van de golven zou zijn omgezet in warmte.

Een verhaal dat meteorologen en oceanografen de wenkbrauwen moet doen fronsen: Wat bewegingsenergie? Worden door de storm niet de – meestal warmere – oppervlaktelagen gemengd met de – koudere – diepere lagen, en worden ze daardoor niet kouder? En zal de toegenomen verdamping van het water niet latente warmte aan de zee onttrekken? En zijn dat in de praktijk geen belangrijker effecten?

Later zou Mayer hebben aangetoond door schudden dat water écht warmer wordt door dissipatie van bewegingsenergie. Maar waar deze anonieme zeeman zijn ervaring vandaan haalde blijft een raadsel.
 
Leo Otto

Geschiedenis geologische kartering Noordzeebodem

Geplaatst 10 apr. 2011 03:25 door Historie van de Oceanografie Club   [ 2 nov. 2011 02:21 bijgewerkt ]

De behoefte aan geologische gegevens tengevolge van de toenemende infrastructurele werken in het Nederlands deel van de Noordzee, waren voor de Rijks Geologische Dienst aanleiding tot de oprichting van een afdeling Noordzee. In samenwerking met Rijkswaterstaat Directie Noordzee is sinds het begin jaren zeventig tot 2003 gezamenlijk bodemonderzoek uitgevoerd in het Nederlands deel van de Noordzee.

De oudste kaart van de bodem van de belangrijkste wereldzeeën dateert uit 1872 en is van M. Delesse. De samenstelling van de zuidelijke Noordzeebodem is hierop aangegeven als zand met hier en daar wat grind. Dankzij een bodembemonsteringsprogramma van de Duitse marine zijn door de Duitse onderzoekers Fr. E. Schulze (1873), Orth (1875), A. Schmidt (1875) en C.W. von Gümbel (1875) studies naar de opbouw van Noordzeebodem uitgevoerd. In 1883 publiceerde de Britse onderzoeker O.T. Olsen de ‘Piscatorial Atlas of the North Sea, English and George’s Channels’ met een bodemkaart van de Noordzee waarop slib, zand en grindvoorkomens en een gebied van ca. 20.000 km2 met oesterbanken in het gebied dat op de zeekaarten wordt aangeduid als de Oestergronden.

In 1911 publiceerde J.J. Tesch van het RIVO, ten behoeve van de visserij, een bodemkaart van de Noordzee aan de hand van de data van de vernieuwde bodemkaart van O.T. Olsen uit 1908 en de bodemdata verzameld door de Duitse marine. In 1923 publiceerde J.O. Borley eveneens ten behoeve van de visserij een bodemkaart van de zuidelijke Noordzee. Tussen 1928 en 1933 voerde W. Wetzel een onderzoek uit naar de sedimentpetrologie van de Noordzeebodem. In 1936 promoveerde de Nederlandse geoloog J.A. Baak op een sedimentpetrologische studie van het Noordzeebodemsediment aan de hand van bodemmonsters genomen door het MS Oceaan van Rijkswaterstaat en monsters van J.O. Borley verzameld tussen 1904 en 1908 met het SS Huxley. Baak kon aan de hand van zijn studie de herkomst van het sediment in vijf groepen indelen: Hollandgroep, omgewerkt Pleistoceen zand (Rijn en Scandinavisch glaciaal); A-groep: vermoedelijk Scandinavische herkomst; English-groep: Brits glaciaal materiaal uit het Weichselien; Noord Hinder-groep: vergelijkbaar met recent Rijnzand, afgezet tijdens het Weichselien en Tertiair en ouder. Tenslotte publiceerde de Duitse onderzoeker K. Lüders in 1939 eveneens een kaart van de Noordzeebodem aan de hand van de bestaande data.

Tot dan toe betroffen de kaarten de samenstelling van het sediment dat zich aan het zeebodemoppervlak bevond. In 1942 bracht de geoloog P. Tesch, directeur van de Geologische Dienst en broer van J.J. Tesch daar verandering in. Hij publiceerde een reeks kaarten van de Noordzee met de kustlijnen van respectievelijk ca. 5,3, 2,6 miljoen, 410.000 en 130.000 jaar geleden en de ijsbedekkingen in de Noordzee van ca. 475.000, 150.000 en 15.000 jaar geleden. De begrenzingen op de kaarten van Tesch, die hij maakte aan de hand van gegevens op het land, komen in grote lijnen overeen met de huidige kaarten.

In 1951 publiceerde de Duitse onderzoeker O. Pratje een kaart met de grenzen van het landijs van de laatste twee ijstijden aan de hand van de bestaande gegevens en die van een aanvullende monstername. De Duitse onderzoeker H. Valentin publiceerde in 1955 eveneens een kaart met de grenzen van de landijsbedekkingen in de Noordzee. Een gedetailleerde, vrijwel de gehele Noordzee bedekkende oppervlaktesedimentenkaart is in 1956 gepubliceerd door de Duitse onderzoeker J. Jarke op basis van alle bestaande gegevens en 3.000 aanvullende bodemmonsters.

De eerste kaarten van het Nederlands Continentaal Plat (NCP) waarop de lagen staan weergegeven die onder de jongste afzettingen voorkomen, zijn door E. Oele van de RGD in twee delen (1969 en 1971) gepubliceerd. In 1979 publiceerde R.T.E. Schüttenhelm van de RGD een kaartje van het NCP met de oppervlaktesedimenten. In 1981 publiceerde de Duitse geoloog K. Figge een oppervlaktesedimententenkaart van het gehele Duitse deel van de Noordzee met een overlap met de Nederlandse en Deense delen.

In het kader van deze toenemende vraag is in 1982 een geologische overzichtskartering van het NCP op schaal van 1:250.000 gestart in samenwerking met de Britse geologische dienst. Hierbij werd uitgegaan van dezelfde classificatie van de sedimenten, lithostratigrafie en kaartprojectie. Ook het Belgische deel van de Noordzee is in deze kartering meegenomen. De Duitse, Deense en Noorse delen werden in die tijd nog niet gekarteerd of op een afwijkende wijze.

In de jaren 1984 tot 1995 verschenen de kaarten in drie bladen met respectievelijk de oppervlaktesedimenten, de lagen aan de bovenkant van het Pleistoceen en de lagen ouder dan Kwartair. Deze kaarten zijn beschikbaar zowel in gedrukte vorm als digitaal. Naast de kartering op schaal 1:250.000 is, sinds 1986, gewerkt aan gedetailleerde kaarten van het kustgebied op schaal 1:100.000. Deze kaarten zijn deels gedrukt en deels alleen digitaal beschikbaar.

Aan de hand van alle beschikbare data worden momenteel door de TNO-Bouw & Ondergrond (waarin de vroegere Rijks Geologische Dienst is opgegaan) digitale modellen gemaakt van de ondergrond van de Noordzeebodem. Met behulp van door de Dienst der Hydrografie van de Koninklijke Marine beschikbaar gestelde lodingskaarten en side scan sonar registraties, zijn gedetailleerde morfologische kaarten van de zeebodem gemaakt. Sinds 1990 is de satellietpositiebepaling zeer nauwkeurig waardoor het mogelijk is om opnamen uit verschillende jaren met elkaar te vergelijken en aan de hand van waargenomen verschuivingen van bodemvormen, zoals zandgolven, de verplaatsingssnelheid en richting hiervan te berekenen. Voor de kust van Hoek van Holland is de verplaatsingsnelheid van zandgolven in noordelijk richting bijvoorbeeld 3 m, bij IJmuiden 10 m en bij Texel 18 m per jaar. Met behulp van de oppervlaktesedimentenkaarten, de morfologie en de dynamiek van de zeebodem kunnen in samenwerking met de ecologen habitatkaarten worden gemaakt.

In een door de EU gefinancierd project is tussen 1998 en 2005 door de geologische diensten van aan de aan zee grenzende landen van de EU een databank gemaakt waarin alle door deze diensten verzamelde geologische gegevens zoals boringen, seismische gegevens en geologische kaarten kunnen worden opgevraagd (EUSEASED. net). Sinds 2010 wordt eveneens in een door de EU gefinancierd project gewerkt aan de toepassing van dezelfde sedimentclassificatie, lithostratigrafie en projectie van de geologische kaarten (EDMONET). Tot dan toe hanteerden verschillende landen een afwijkende standaard waardoor de kaarten niet konden worden aangesloten bij de kaarten van andere landen. In het een vervolg op EUSEASED is het EU-project GeoSeas in 2010 van start gegaan dat alle databanken van de geologische diensten moet gaan koppelen.
 
Cees Laban

H.D.A. Smits en de gemengde getijden in de Indische archipel

Geplaatst 19 feb. 2011 04:35 door Historie van de Oceanografie Club   [ 2 nov. 2011 02:22 bijgewerkt ]

“Het is algemeen bekend, dat men tot dusverre er niet in geslaagd is, de terugkomst en hoogte der getijden in den Indischen Archipel aan berekeningen te onderwerpen”. Zo begint een artikel in het Natuurkundig Tijdschrift voor Nederlandsch Indië1 uit 1851 van de marineofficier H.D.A. Smits (1818-1853), secretaris van de Commissie tot verbetering der Indische zeekaarten”.

Het gemengde tweedaagse/enkeldaagse getij in de wateren van ZO Azië was inderdaad in die jaren nog een raadselachtig verschijnsel. De rol van maan en zon bij het ontstaan van de dubbeldaagse getijden was door het werk van Newton duidelijk geworden, en op basis van deze theorie konden de ‘terugkomsten en hoogten’ van de getijden in west Europa worden berekend met als uitgangspunten het “havengetal” - dat het tijdsverschil gaf tussen de maansdoorgang van de meridiaan en het gemiddeld optreden van hoog water - en de “maansouderdom” waardoor de variatie van springtij naar doodtij werd gegeven. Maar in de Indische wateren, waar in de loop van een maand het getij veranderde van dubbeldaags
naar enkeldaags en terug, kon men hier niet veel mee. Dat was ook het geval in 1839, toen in het kader van een wereldwijd onderzoek van getijden door de Royal Society ook in Indië getijwaarnemingen (zij het door omstandigheden onvolledig) waren gedaan [2].

Door de commissie tot verbetering der zeekaarten werd in de jaren werd in de jaren na 1838 een programma uitgevoerd van nauwkeurige hydrografische opnemingen. Daarbij werden getijwaarnemingen verricht om de dieptemetingen tot één bepaald niveau te kunnen reduceren. Zo deed M.H. Jansen in 1846 bij zijn opneming van de vaarwaters naar Soerabaja geijmetingen op drie verschillende plaatsen in Straat Madoera. Hij beschrijft in zijn herinneringen de moeilijkheden om toch elke dag het tijdstip van hoog water nauwkeurig te bepalen [3].

Smits moet toen al bepaalde gedachten hebben gehad over de oorzaak van de gemengde getijden. Als Jansen in 1848 in Nederland terugkeert zoekt hij iemand om deze gegevens te analyseren, en richt hij zich ook tot Buys Ballot. Daarbij refereert hij aan een theorie van Smits [4].

Hendrik Dirk Arnoldus Smits, die in 1832 (een jaar na Jansen) als adelborst op het Koninklijk Instituut voor de Marine was aangekomen, was in 1842 in Indië aangekomen en werd in 1845 secretaris van de commissie tot verbetering van de zeekaarten. Hij had zelf belangrijke bijdragen geleverd door zijn opnemingswerk, zijn bijdragen aan hydrografische kaarten en zeemansgidsen. Maar zijn belangstelling was breed, en hij was een van de oprichters van Natuurkundige Vereniging voor Nederlands Indië in 1850, en zat als secretaris in het bestuur van die vereniging. In het tijdschrift van de vereniging zijn van hem bijdragen te vinden
over meteorologische en astronomische onderwerpen [5].

Bij zijn studie die hier aan de orde is gaat hij er van uit dat de getijden, zoals die in Europa bekend zijn, bepaald door havengetal en maansouderdom, in Indië ook moeten voorkomen, maar dat door een “verstorende golf” de getijden hun afwijkend karakter krijgen. In een analyse van een reeks nauwkeurige getijwaarnemingen van de rede van Basoeki (Straat Madoera) komt hij tot een bevestiging van zijn uitgangspunt.

Zijn conclusie luidt dat: “Om de lijn welke den gemiddelden waterstand voorstelt, slingert dagelijks eene golf, welker hoog- en laagwate dagelijks op hetzelfde (of nagenoeg hetzelfde) tijdstip des dags plaats vindt, en waarop zich de gewone zonsen maansgetijden vormen.” Daarbij zegt hij in een noot: “Latere arbeid heeft mij doen ontwaren , dat het tijdstip van hoog water der verstorende golf aan enen langzamen teruggang onderworpen is”. Ook stelt hij dat het waarschijnlijk is dat de hoogte van die golf afhankelijk is van het jaargetijde of van de heersende moesson, en ook van de plaatselijke omstandigheden. Hij geeft aan hiernaar nog nader onderzoek te willen doen.

In het vervolg speculeert Smits over de oorzaak van de “verstorende golf”. Nadat hij als zijn mening geeft dat de maans- en zonsgetijden overal ongeveer even groot moeten zijn, maar dat er toch plaatsen zijn met veel grotere verschillen (o.a. St. Malo, Jersey, Bristol en ook op Nova Scotia). Deze hoge waterstanden kunnen onmogelijk anders verklaard worden dan door “interferentie van twee zeer hoge verstorende golven, waarop zich het gewone getij plaatst”.

Hij vervolgt met: “De wateren van den Oceaan worden door duizenden oorzaken onophoudelijk in beweging gebracht, zoodat zij nimmer tot rust komen, en waar zij door land gestuit worden , vindt natuurlijk, evenals in eenen vijver of in eene tobbe, een ophoping van water plaats, die zich langs de wal uitbreidt met eene snelheid, welke afhankelijk is van het vermogen en van de rigting der kracht, welke de beweging der wateren veroorzaakt, en van de ruimte waardoor de opgehoopte wateren moeten dringen”.

Maar, zo sluit Smits af, “ook andere oorzaken zouden kunnen bestaan voor de vorming der verstorende golf”. Dit laatste is, zoals wij weten, het geval, immers, het gaat hier om de enkeldaagse getijden die door de schuine stand van de aardas wordt veroorzaakt. Dat Smits kennelijk niet denkt aan een dergelijke mogelijkheid wijst er op dat er omstreeks 1850 nog onvoldoende inzicht bestond in dynamiek van de getijden. De theorie van de harmonische analyse van William Thomson (Lord Kelvin), waarbij de variatie van de getijkrachten in periodieke functies wordt ontleed, zou pas 15 jaar later uitgangspunt worden van het onderzoek. Zou Smits deze mogelijkheid op het spoor zijn gekomen? Hij overleed te Batavia op 8 februari 1853.

Het duurde pas tot 1881 voordat de eerste getijanalyse van de Indische wateren op basis van de harmonische analyse zou plaatsvinden. Daarbij was het een extra moeilijkheid om goede en langdurige getijwaarnemingen in de archipel te organiseren. Pas door de introductie van een speciaal voor dit soort situaties ontwikkelde analysemethode van Van der Stok werd het mogelijk ook uit de gegevens van eenvoudiger waarnemingen de belangrijkste getijconstanten af te leiden [6].
  1. H.D.A. Smits (1851), Over de getijden in Nederlandsch Indië Natuurkundig tijdschrift voor Nedrlandsch Indië 2
  2. P. Joh. Smits (1910), Uit de geschiedenis van de ontwikkeling der getijtheorie. De Zee: 633-653)
  3. S.P.L’. Honoré Naber (1925). Het leven van een vloothouder. Gedenkschriften van M.H. Jansen. Kemink & Zn, Utrecht
  4. E. van Everdingen (1953). C.H.D. Buys Ballot. D.A. Daamen, ‘s Gravenhage/Antwerpen.
  5. A.J. van der Aa (1874) Biografisch woordenboek der Nederlanden. Dl. 17.
  6. J.P. van der Stok (1889). Verslagen en meded. KNAW. 3e reeks (6):216.
Leo Otto

1-3 of 3