Wie wirken sich höhere Meeresspiegel auf die Flachwasserbereiche an den Küsten der Nordsee bis zum Ende des 21. Jahrhunderts aus? Ein Team des Ludwig-Franzius-Instituts für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen (LuFI) der Leibniz Universität Hannover hat verschiedenste Szenarien berechnet und die Ergebnisse ihrer Studie nun in der renommierten Fachzeitschrift Frontiers in Marine Science veröffentlicht. Die Bandbreite der möglichen Entwicklungen zeigt auf, mit welchen zukünftigen Herausforderungen im Küstenschutz sowie in der Unterhaltung von Wasserstraßen und Häfen wie Bremen oder Hamburg zu rechnen ist.
Die Nordsee, vor allem die Flachwasserbereiche des Wattenmeers, sind von den Gezeiten geprägt. Sie sorgen für Bewegung - nicht nur Bewegung des Wassers, sondern auch von Sedimenten. Steigen nun durch den Klimawandel die Meeresspiegel bis zum Ende dieses Jahrhunderts stark an, wird das auch die Wasserstände bei Ebbe und Flut an den Küsten und angrenzenden Flussmündungen verändern. Gleichzeitig stellt sich die Frage, ob und wie stark die Wattflächen mit dem Meeresspiegelanstieg mitwachsen, also mehr Sediment anlagern, oder ob das Wasser tiefer wird.
"Die Entwicklung der Wattflächen hat einen erheblichen Einfluss auf die zukünftige Gezeitendynamik in der Nordsee vor dem Hintergrund des Meeresspiegelanstiegs", sagt Christian Jordan, Erstautor der Studie. "Unsere Projektionen zeigen für das zukünftige Gezeitengeschehen erhebliche Unterschiede je nach morphologischer Entwicklung der Wattflächen."
Für ihre hydronumerischen Simulationen entwarfen die Ingenieurinnen und Ingenieure ein breites Spektrum an Szenarien mit möglichen Kombinationen dieser Prozesse in der Nordsee bis zum Ende des 21. Jahrhunderts. Einerseits lassen sich so die Größenordnungen der Veränderungen dokumentieren und andererseits die möglichen Konsequenzen für den Küstenraum daraus ableiten - etwa für den Küstenschutz, für Wasserstraßen und Häfen.
Die Ergebnisse bewegen sich in einem Spektrum zwischen zwei Extremfällen: Wachsen die Wattflächen bei einem erhöhten Meeresspiegel nicht mit, dann nimmt die Amplitude der Wasserstände bei Ebbe und Flut in großen Teilen der Deutschen Bucht ab oder steigt nur gering an. Gleichzeitig ändert sich das Verhältnis von Ebbe und Flut: Der Flutstrom verstärkt sich, so dass mit ihm mehr Sedimente in die angrenzenden Mündungsregionen, die Ästuare von Elbe, Weser und Ems gespült werden. Diese Sedimente können sich dort anlagern, da sich gleichzeitig der Ebbstrom abschwächt.
"Dieses Szenario bedeutet für Hamburg oder Bremen, dass die Häfen mit einem verstärkten Sedimentimport zu rechnen haben", sagt Prof. Dr.-Ing. Torsten Schlurmann, Leiter des Ludwig-Franzius-Instituts. "Das würde einen erheblichen finanziellen Mehraufwand für den operativen Betrieb und die Unterhaltung der Häfen bedeuten."
Der andere Extremfall wäre für die Schifffahrt und die Häfen günstiger: Erhöhten sich die Wattflächen im selben Maß wie der Meeresspiegel, stiege die Amplitude der Wasserstände bei Ebbe und Flut in der Deutschen Bucht deutlich an. Das Verhältnis von Ebbstrom und Flutstrom wäre jedoch dem heutigen Muster sehr ähnlich, so dass sich der Sedimentimport und -export in den Ästuaren nur wenig ändern würde.
Weitere Informationen
Original-Publikation: Jordan C, Visscher J and Schlurmann T (2021) Projected Responses of Tidal Dynamics in the North Sea to Sea-Level Rise and Morphological Changes in the Wadden Sea. Front. Mar. Sci. 8:685758. doi.org/10.3389/fmars.2021.685758
Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen (www.lufi.uni-hannover.de)
