Berechnung von Gezeiten und Gründe für Abweichungen von Gezeitendaten in unterschiedlichen Apps von amtlichen Tafelwerken
In den ersten beiden Jahren, bis zum Sommer 2022, stützte Wattpaddler sich bei der Angabe der Gezeiten auf das XTide Modell und ich wurde öfter gefragt, warum Wattpaddler damit vom BSH Gezeitenkalender leicht abweichende Zeiten für HW und NW angab. Die Vermutung, dass es sich hier um Rundungsdifferenzen handelt ist jedoch nicht korrekt. Hier der Hintergrund.
Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Methoden zur Berechnung von Gezeiten. Beide benötigen neben einem mathematischen Algorithmus auch eine Reihe detaillierter Angaben zu den lokalen Gezeiten der Bezugsorte. Das ältere, sog. Nonharmonisches Verfahren ist „ein Verfahren, bei dem man die Hoch- und Niedrigwasserzeiten eines Ortes erhält, indem man zu den MeridiandurchgangsZEITEN des Mondes die mittleren Hoch- und Niedrigwasser-Intervalle sowie die Ungleichheiten in Hoch- und Niedrigwasserzeit hinzufügt, und die Hoch- und NiedrigwasserHÖHEN, indem man zu den mittleren Hoch- und Niedrigwasserhöhen die Ungleichheiten in Hoch- und Niedrigwasserhöhe hinzufügt. Die vier Ungleichheiten in Zeit und Höhe werden ihrerseits aus je einer halbmonatlichen, parallaktischen, Deklinations- und täglichen Ungleichheit sowie gegebenenfalls auch noch weiteren Verbesserungen zusammengesetzt.“ [Quelle: BSH]
Der Nachteil des Verfahrens ist, dass es nur die Hoch- und Niedrigwasserzeiten (Phasen) und -höhen (Amplituden) angibt, nicht jedoch den genauen Verlauf der sinusförmigen Gezeitenkurve zu jedem Zeitpunkt. Letzteres Manko gleicht die sog. Harmonische Analyse der Gezeiten aus: „Aus Gezeitenbeobachtungen oder den Ergebnissen numerischen Simulationsrechnungen können, falls hinreichend lange Zeitreihen des Wasserstandes vorliegen, beide Unbekannte (Amplitude und Phase) abgeleitet werden. […] Sind die Amplituden und Phasen der Partialtiden eines Ortes bekannt, so kann mittels harmonischer Synthese der Gezeiten, d.h. Summation der Partialtiden, eine Vorhersage des Wasserstandes für einen vorgegebenen Zeitraum erfolgen.“ [Quelle: BaWiki]
Hier liegen also am Ende nicht nur die Scheitelpunkte, sondern der komplette Verlauf der Sinuskurve vor. Nachteil des harmonischen Verfahrens ist die geringere Treffsicherheit in Flachgewässern.
Unter „Partialtiden“ versteht man harmonische, also sinusförmige Gezeiten-Schwankungen mit konstanter Periode und Amplitude, die von verschieden Gestirnszyklen verursacht werden. So kennt der Mond etwa eine halbtägige (M2) und eine, kleinere, eintägige (O1) Partialtide. Die wichtigsten Partialtiden der Sonne sind die halbtägige Sonnentide ( S2), also die tägliche Rotation der Erde unter dem Sonnen-Gezeitenberg und die kleinere eintägige Hauptsonnentide (P1), die sich durch die Neigung der Erdachse zur Ekliptik ergibt. Daneben gibt es über 100 weitere, teils extrem kleine Partialtiden. In der harmonischen Gezeitenberechnung kommen meist eine gute Handvoll zum Einsatz.
Tip: Eine sehr anschauliche Simulation, wie durch die Addition von sieben Partialtiden eine (astronomische) Gezeitenvorhersage entsteht, kannst du für verschiedene Orte hier selber starten:
Das BSH nutzt seit 1960 eine Synthese dieser beiden Methoden. Es ist die genaueste Methode für die deutschen Gewässer. Die Datenbasis ist jedoch nicht barrierefrei zugänglich. Wattpaddler nutzte bis Juni 2022, wie auch fast alle anderen gängigen Apps (z.B. Windfinder, Windguru, Tide Prediction, DGS-Tides, Wisuki), das harmonische Verfahren, mit der frei zugänglichen Datenbasis „XTide“ des Amerikaners David Flater. Die Differenzen zwischen BSH Tabellen und Apps rühren also aus diesen unterschiedlichen Verfahren und Datenbasen. Da die Unterschiede aber i.d.R. im Bereich von 5-20 Minuten liegen, können Sie in der Praxis meist vernachlässigt werden. Dies umso mehr, als für uns Paddler weniger der genaue ZEITPUNKT einer Gezeit wichtig ist als vielmehr die Dauer, in der der Strom nach dem Kentern womöglich noch in dieselbe Richtung weiter läuft (Nachlauf). Dieser wiederum ist variabel, da windabhängig.
Als ich 2022 auf einer tidenabhängigen Tour eine ganze Weile gegen den Strom paddeln mussten, weil die Abweichung zwischen meiner App und den tatsächlichen Gezeiten bei mehr als 50 Minuten lag, war mir jedoch klar, dass ich nachbessern musste. Wattpaddler zeigt nun für das laufende Jahr Gezeiten des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) an. Da das BSH diese im Internet für weit mehr Bezugsorte angibt als im Gezeitenkalender, sind sie für Anschlussorte sogar genauer als die des Gezeitenkalenders. XTide wird jetzt nur noch für weiter in der Zukunft liegende Abfragen genutzt.
Nachdem der deutsche XTide Server Ende 2025 vom Netz ging, stellte ich die langfristigen Gezeitenangaben im Januar 2026 um auf den WorldTides Server. Alle Anschlusszeiten für dort nicht direkt unterstützte Orte habe ich umgerechnet. WorldTides setzt auf dem Gezeitenmodell FES2022 auf. Im Gegensatz zu XTide ist FES2022 kein reines Tide-Vorhersage-Tool, das ortsbezogen arbeitet, sondern ein globales physikalisches Ozean-Gezeitenmodel. Es arbeitet nicht mehr, wie XTide, mit harmonischen Gezeitenformeln, die immer wieder angepasst werden müssen. Stattdessen hat es ein physikalisches Grundmodell (Gravitation von Mond, Sonne, Corioliskraft, Wassertiefen, Küstengeometrie, Reibung) und verfeinert dieses mit Satelliten-Altimetrie, Pegeldaten und Assimilation. Assimilation bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Messdaten systematisch in das physikalische Modell eingebaut werden, um dessen Ergebnis zu korrigieren und zu verbessern. Das Ergebnis ist also weder reines Messen noch reines Rechnen, sondern eine intelligente Kombination aus beidem.
FES2022 zeichnet sich aus durch:
- hohe räumliche Auflösung
- Verbesserte Darstellung der Küsten- und Flachwasserregionen (gegenüber Vorversionen)