Dynamiek van water en sediment in de Ostfriese Waddenzee

Elke getijdenperiode giert het water door de zeegaten tussen de Waddeneilanden, bij eb het waddengebied uit en bij vloed er weer in. Onderzoekers uit Duitsland, Engeland en Denemarken onderzochten de stromingspatronen in de Ostfriese Waddenzee en bekeken hoeveel sedimentdeeltjes met het water worden meegevoerd. Ze vergeleken waarnemingen van een veldstation en satellietobservaties met computersimulaties en zagen hoe  wolken sediment zich ten noorden van de eilanden in de richting van de Duitse Bocht verplaatsten.

Stromingspatronen in de Waddenzee worden door allerlei factoren beïnvloed, zoals getij, wind, golven en watertemperatuur. Modellen kunnen deze patronen en de ermee samenhangende processen, waaronder veranderingen in het zoutgehalte, bodemerosie en bezinking van sedimentdeeltjes, simuleren. Door modelberekeningen naast veldmetingen te leggen, kan worden gecontroleerd of het model goed werk levert. Onderzoekers van ondermeer de Universiteit van Oldenburg (Duitsland) en het Senckenberg Instituut in Wilhelmshaven hebben dit gedaan voor een model van de Ostfriese Waddenzee (afbeelding 1).

De veldmetingen kwamen van het WATT data-station dat aan de rand van het zeegat tussen de eilanden Langeroog en Spiekeroog staat (afbeelding 2). Dit station is sinds 2002 in gebruik en meet de stroomsnelheid, het zoutgehalte en de watertemperatuur op verschillende dieptes. Alle meetwaarden kunnen direct worden doorgezonden naar een computer in de Universiteit van Oldenburg.

Uit de metingen blijkt dat het water bij eb harder door het zeegat stroomt dan bij vloed en dat het korter duurt om van hoogtij naar laagtij te gaan dan andersom. De wind versterkt de stroming aan de oppervlakte als hij in dezelfde richting blaast als de getijdenstroom, maar temt hem juist als hij de andere kant op staat. Verder neemt het zoutgehalte in het waddengebied toe bij vloed door het instromende zoute Noordzeewater. Bij eb daalt het zoutgehalte weer, omdat dan de invloed van afwatering van zoetwater groot wordt.

Het driedimensionale numerieke computermodel van de onderzoekers bootste de veranderingen in stromingspatronen en in het zoutgehalte tussen hoogwater en laagwater goed na voor de lokatie van het station. Dat geeft vertrouwen in de betrouwbaarheid van de modelresultaten voor de rest van het gebied (afbeelding 3). De gesimuleerde patronen in sedimentconcentraties kwamen bovendien prima overeen met satellietobservaties.

Het model maakt zichtbaar hoe wolken sediment vanuit de buitendelta - het gebied direct buiten het zeegat - naar het oosten drijven door de door het getij aangedreven circulaire stroming in de Duitse Bocht. Het verschil in de patronen in de sedimentconcentratie en die in het zoutgehalte komt doordat het zoetere water uit het Waddengebied juist veel sediment bevat. Verder heeft turbulentie een grote invloed op erosie en bezinking, waardoor de sedimentconcentratie net als de stroming twee maxima per getijdenperiode kent.