Free surface oscillations in Lake Constance with an interpretation of the “Wonder of the Rising Water” at Konstanz in 1549

Summary

The structures and periods of the lowest four normal modes of Lake Constance and the fundamental mode of the Bay of Konstanz are determined by an application of a simplified version of the two-dimensional theory developed by Rao and Schwab [12]. The effect of the earth's rotation is neglected, because the medium size of the Lake implies only a minor influence on the oscillations. The calculations of the lowest four modes are verified by spectral analyses of simultaneous measurements of water level fluctuations at up to 9 stations on the shore. In particular, the water wonder at Konstanz in 1549 described by Schulthaiss [14] is explained in terms of a possible resonant excitation of the fundamental mode of the Bay of Konstanz. For the analysis of this event a translation of Schulthaiss' notes, which give the oldest known observations on seiches, is included in the text together with some historical comments.

Zusammenfassung

Die Struktur und Perioden der vier niedrigsten Eigenschwingungen des Bodensees und die Grundschwingung der Bucht von Konstanz wurden durch Anwendung einer vereinfachten Version der von Rao und Schwab [12] entwickelten zweidimensionalen Theorie bestimmt. Der Effekt der Erdrotation wurde vernachlässigt, da der Einfluß auf die freien Schwingungen des Sees durch die mittlere Größe des Seebeckens gering ist. Die Berechnungen der niedrigsten vier Eigenschwingungen werden durch Spektralanalysen von gleichzeitigen Messungen der Wasserspiegelschwankungen an 9 Uferstationen verifiziert. Im besonderen wird das Wasserwunder des Jahres 1549 in Konstanz, das von Schulthaiss [14] beschrieben wurde, als eine mögliche resonante Anregung der Grundschwingung in der Bucht von Konstanz erklärt. Zur Analyse dieses Ereignisses ist eine Übersetzung des Berichts über das „Wasserwunder” zusammen mit einigen historischen Bemerkungen beigefügt. Die Mitteilungen von Schulthaiss stellen die ältesten derzeit bekannten Beobachtungen von Seiches dar.