Wind boven zee leidt tot verschillende effecten, die elk hun eigen invloed hebben op het maritieme optreden.
4 De richtlijnen voor opereren met (marine)schepen in arctische omstandigheden zijn vervat in ATP-17 Naval Arctic Manual.
Sea
-1 Kabbelend 0 - 0.1 Golven breken niet op het strand
2 Licht golvend 0.1 - 0.5 Hier en daar breken wat golven op het strand
3 Golvend 0.5 - 1.25 Golven doen boeien en bootjes schommelen; Te water laten/aan boord hijsen van kleine vaartuigen en onder-waterrobots wordt bemoeilijkt
4 Zee 1.25 - 2.5 Zee krijgt gerimpeld uiterlijk; Opereren met landings-vaartuigen en het afvliegen/oplanden van helikopters wordt bemoeilijkt
5 Aanschietende zee 2.5 - 4 Zee sterk gerimpeld; Opereren met mijnenbestrijdings-vaartuigen wordt bemoeilijkt
6 Wilde zee 4 - 6 Zee sterk verstoord met rollers met steile fronten;
Grotere schepen worden beperkt in opmars 7 Hoge zee 6 - 9 Zee sterk verstoord met rollers met steile fronten;
Schade (zandverplaatsing) aan de kust; Opmars van grotere schepen wordt ernstig beperkt, kans op schade aan schepen.
8 Zeer hoge zee 9 - 14 Huizenhoge zee
9 Buitengewoon hoge en wilde zee
>14 Verregende zee; wordt alleen gezien in orkanen
Tabel: Effecten van de zeegang (sea state) op maritieme operaties
Oceaanstromingen
In de aardse atmosfeer komen vaste weer- en windpatronen voor, die hun oorsprong vinden in de opwarming van de aarde door de zon en de draaiing van de aarde om haar as. In de subtropische streken komen passaatwinden voor die vrijwel het gehele jaar uit een oostelijke richting waaien. In de gematigde streken overheerst een westelijke luchtstroming. In de tropen is sprake van seizoensafhankelijke winden, de moessons, die ontstaan als gevolg van opwarming van lucht boven land. Als de wind boven zee Golven, zeegang en deining
Het meest bekende effect van de wind op de zee is de vorming van golven.
De hoogte van de golven is afhankelijk van de windsnelheid, de tijdsduur dat de wind uit de dezelfde richting waait, de lengte van het zeeoppervlak (de
‘windbaan’) waarover die wind waait en de waterdiepte. De golfbeweging van het zeeoppervlak bestaat uit twee soorten golven: zeegang en deining.
Zeegang zijn de (vaak steile) golven die ontstaan door de ter plekke waaiende wind. Deining bestaat uit de (vaak langere, rondere) golven die (eerder al) ontstaan zijn door wind in een ander zeegebied. Het kan dus gebeuren dat het ergens windstil is, maar dat er toch behoorlijk hoge (deining)golven staan.
Het meest bekende effect van zeegang en deining op de mens is zeeziekte, die gelukkig meestal van tijdelijke aard is. De effecten van golven op
schepen zijn voornamelijk afhankelijk van de grootte van het vaartuig. Grote zeeschepen zullen alleen in hun bewegingen beperkt worden door de hoge golven die ontstaan tijdens storm. Van minder hoge golven en deining zullen zij doorgaans weinig hinder ondervinden, al kunnen de bewegingen van het schip die zij veroorzaken beperkingen opleggen aan de mogelijkheden om met helikopters of vliegtuigen te opereren of om bevoorrading op zee uit te voeren. Kleine vaartuigen zullen al eerder hinder ondervinden van golfbewegingen. De hoogte van de golven, uitgedrukt als de sea state, kan het onmogelijk maken om nog veilig kleine vaartuigen te water te laten, landingsvaartuigen uit het dok van een amfibisch schip te laten varen of te opereren met een sonar vanuit een stilhangende helikoper.
langdurig uit één richting waait, stuwt zij het water op en ontstaat een stroming. Deze oceaanstromingen ontstaan niet alleen door de wind, maar zijn grote waterkringlopen die ook worden gedreven door de invloed van temperatuur en de zwaartekracht. Het bekendste voorbeeld is de Golfstroom in de noordelijke Atlantische Oceaan, waar de westenwind het warmere en dus lichtere water aan de oppervlakte naar het noordoosten stuwt. Bij de Noordpool koelt dit water af en zakt naar beneden, waarna het in de diepte terugstroomt naar het zuiden om daar het naar het noorden gestroomde warmere water weer aan te vullen. In alle oceanen komen dergelijke stromen voor, waarvan sommige ook seizoensafhankelijk zijn.
Oppervlaktestroming in de Atlantische en Indische Oceaan in februari (bron: www.oceanatlas.com)
Hoewel het water in de oceaanstromingen over het algemeen langzaam beweegt (hooguit een paar knopen), kan de richting en sterkte van een stroming van belang zijn bij verplaatsingen over grote afstanden, zeker voor schepen die zelf langzaam varen, zoals een sleep. Bij grotere oversteken kan een oceaanstroming de reistijd dan met dagen bekorten of verlengen.
Belangrijk kenmerk van oceaanstromingen is ook dat zij op verschillende dieptes in richting en sterkte variëren. Kennis hiervan is vooral van belang voor onderzeeboten.
Tropische depressies en cyclonen
In de tropen kan de combinatie van een lagedrukgebied in de atmosfeer met door zeewater verwarmde opstijgende vochtige lucht leiden tot de vorming van een tropische depressie. Als deze gevoed blijft worden met warme
vochtige lucht, kan de depressie in kracht en grootte groeien en een tropische cycloon vormen. Afhankelijk van de plaats op aarde waar zij voorkomen, heten deze tropische cyclonen hurricane (tropische orkaan, Atlantische Oceaan), tyfoon (westelijke Stille Oceaan) of willy-willy (Australië). Deze tropische cyclonen gaan gepaard met zeer hoge windsnelheden, hoge golven en veel neerslag. Zij kunnen een gebied met een doorsnede van 250 tot 1000 zeemijl beslaan, waarbij de sterke winden zich voordoen in de binnenste 10-50 zeemijl. Zij vormen daarmee een gevaar voor de scheepvaart en kunnen militaire operaties dus belemmeren of onmogelijk maken. Net als voor ijsbergen bestaan er waarschuwingsdiensten voor tropische cyclonen.
1.2.5 De lucht boven de zee
Behalve de wind hebben ook andere omstandigheden in de lucht hun invloed op het maritieme optreden. Regen, sneeuw, mist en stof beperken het zicht en hebben invloed op sensoren zoals radar. De windrichting en temperatuur beïnvloeden de banen van projectielen (ballistiek) en hebben invloed op het opereren met helikopters en vliegtuigen.
Horizon, detectiebereiken
Op zee wordt, anders dan op land, het zichtveld van het menselijk oog of een radar niet beperkt door bebouwing, vegetatie of bergen. De mogelijkheden om andere objecten op het wateroppervlak waar te nemen wordt op zee bepaald door drie factoren. Belangrijkste factor is de kromming van het aardoppervlak. Door die kromming is het bereik veelal afhankelijk van de hoogte van de waarnemer en de hoogte van het waar te nemen object. Dit geldt niet alleen voor het zicht, maar ook voor radars of hoogfrequente radiosignalen, zoals de marifoon (de civiele VHF-radioverbinding waarmee alle schepen zijn uitgerust). Vandaar dat radar- en radioantennes altijd zo hoog mogelijk op een schip worden geplaatst. Onder normale omstandigheden kunnen twee schepen tot een afstand van 10 tot 20 zeemijl elkaar zien, elkaar op radar detecteren en met marifoon met elkaar communiceren.
Een waarnemer hoog in de lucht heeft een groter horizonbereik. Vliegtuigen en helikopters vormen daarom belangrijke middelen om het detectiebereik voor objecten op het zeeoppervlak te vergroten. Bij het vanaf het
zeeoppervlak waarnemen van objecten die zich hoger in de atmosfeer bevinden, zoals vliegtuigen, speelt de kromming van de aarde geen rol waardoor nog grotere bereiken mogelijk zijn.
Behalve van de kromming van de aarde is het bereik afhankelijk van de propagatie. Atmosferische omstandigheden (vocht, temperatuur, luchtdruk) kunnen leiden tot afbuiging of demping van het signaal. Het bereik kan daardoor worden vergroot (refractie en superrefractie) of beperkt (mist, stof).
Sommige lager frequente radiosignalen (bijvoorbeeld HF en MF) ‘buigen mee’
met het aardoppervlak: voor deze verbindingsmiddelen zijn de atmosferische omstandigheden de belangrijkste factor die het bereik bepaalt.
Propagatie van signalen in de atmosfeer
Tot slot is het bereik van sensoren in de atmosfeer afhankelijk van het vermogen van de zender en de gevoeligheid van de ontvanger. Dit speelt vooral een rol bij sensoren die weinig of geen last hebben van de kromming van de aarde, zoals lager frequente radioverbindingen (HF en MF) en luchtwaarschuwingsradars. Deze zenders hiervan werken
vaak met hoge vermogens om grote bereiken te kunnen halen; zo zijn
luchtwaarschuwingsradars in staat om vliegtuigen op afstanden van meer dan 200 mijl te detecteren.
Neerslag
De verschillende vormen van neerslag -regen, hagel, sneeuw- beïnvloeden vooral de prestaties van sensoren. Zo kan een stevige regenbui objecten achter die bui maskeren, ook op de radar. Hevige regen leidt ook tot een toename van het achtergrondgeluid onder water waardoor het nuttig bereik van passieve sonar afneemt. Regen kan ook voordelen hebben: zo heeft hevige regenval een dempend effect op de golven. Regen zorgt er bovendien voor dat een schip minder goed te detecteren is door de infrarode sensoren waarmee sommige geleide wapens zijn uitgerust: het regenwater dempt het temperatuurverschil tussen schip en omgeving.
Mist en stof
Mist en stof kunnen het zicht ernstig beperken. Van oudsher vormden mistgebieden en zeegebieden waar de atmosfeer is gevuld met (woestijn) stof obstakels voor de scheepvaart. Bij beperkt zicht wordt daarom gebruik gemaakt van misthoorns om elkaars aanwezigheid kenbaar te maken en aanvaringen te voorkomen. Hoewel de uitvinding van de radar het mogelijk maakte om door mist en stof heen te ‘kijken’, blijft voorzichtigheid geboden.
Daarnaast wordt de bruikbaarheid van optische en thermische sensoren (camera’s, infrarood) door mist en stof beperkt. Mist en stof vormen daarom nog steeds beperkende factoren voor maritiem optreden, niet alleen voor schepen maar ook voor de maritieme vliegtuigen en helikopters.
Luchtvochtigheid en temperatuur
De verdeling van vocht en warmte in de atmosfeer boven de zee heeft niet alleen effect op de bruikbaarheid van de verschillende sensoren. Temperatuur en luchtvochtigheid beïnvloeden ook de prestaties van verbrandingsmotoren, die in vliegtuigen, schepen en sommige raketten worden gebruikt voor
voortstuwing of elektriciteitsopwekking. In warmere en vochtigere lucht ligt het maximale vermogen en het rendement van verbrandingsmotoren lager dan in koude, droge lucht. Bij opereren in de tropen zullen schepen dus sneller door hun voorraad brandstof heen raken en zal het effectief bereik van helikopters en raketten minder groot zijn dan tijdens een heldere winterdag op de Noordzee.
Licht
Het zonlicht is op zee niet anders dan op andere plekken op de wereld. Toch heeft zonlicht een effect dat van belang is voor maritiem optreden. Midden op zee is er geen ander licht dan dat van de zon, de maan en de sterren. Dat betekent dat het op zee tijdens een bewolkte maanloze nacht aardedonker is: er heerst dan een vrijwel volledige duisternis. Komend uit een verlichte omgeving heeft het menselijk oog geruime tijd nodig (soms wel een kwartier) om volledig te wennen aan die duisternis. Die gewenningsperiode kan bekort worden als het oog uit een omgeving komt met één enkele kleur licht. Op veel schepen gebruikt men hiervoor rood licht; ’s nachts wordt in het binnenschip het normale witte licht uitgedaan en rode verlichting ontstoken. Dit rode licht werkt echter verstorend op de nachtzichtapparatuur (Night Vision Goggles, NVG) van bijvoorbeeld helikopters. Deze apparatuur heeft echter geen last van groen licht. Op schepen waar met helikopters wordt geopereerd, wordt daarom van groene in plaats van rode nachtverlichting gebruikt gemaakt.
Natuurlijke kenmerken van de kustwateren en de kuststrook