2024/10/08 by Niehüser, Sebastian, Arns, Arne, Jensen, Jürgen
#Extremwertstatistik #FOS: Natural sciences #Küsteningenieurwesen #Meeresregionen #Meeresspiegelanstieg #Morphodynamik #Sturmfluten
paper · doi:10.18171/1.093105
Deckwerke, See- und Ästuardeiche an der deutschen Küste werden entsprechend der geltenden Anforderungen für einen sicheren und nachhaltigen Sturmflutschutz geplant, bemessen und gebaut. Bislang schwierig ist dabei jedoch die Abschätzung der zukünftig erforderlichen Bemessungsgrößen, insbesondere durch den Einfluss von Meeresspiegeländerungen und die damit einhergehenden Veränderungen in hydro- und morphodynamischen Prozessen. Durch eine Kombination von numerischen und statistischen Analysen sollen im vorliegenden Artikel die wissenschaftlich-technischen Grundlagen für zukunftsfähige Küstenschutzstrukturen an der Nord- und Ostseeküste gelegt werden. Den Stand der Technik zur Abschätzung von zukünftigen Bemessungswerten und Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs auf Wasserstände bilden hydrodynamisch-numerische Modelle. Die modelltechnische Berücksichtigung der Morphodynamik wird jedoch aufgrund fehlender Datengrundlagen und limitierter Rechenkapazitäten häufig vernachlässigt. Für die vorliegenden Analysen wurden die Simulationsergebnisse eines hydro-morphodynamischem Modells des nordfriesischen Wattenmeeres ausgewertet. Es wurde zum einen der Einfluss der Bathymetrie (statisch, jährlich-variiert und morphodynamisch) auf die resultierenden Wasserstandssimulationen quantifiziert und zum anderen der Frage nachgegangen, ob der Anstieg des mittleren Meeresspiegels auf Extremwasserstände durch die Berücksichtigung der Morphodynamik kompensiert werden kann. Anhand der durchgeführten Modellkonfigurationen konnte gezeigt werden, dass die Berücksichtigung bathymetrischer Änderungen innerhalb eines hydrodynamisch-numerischen Modells einen signifikanten Einfluss auf die Trends und die Variabilität von Wasserständen im nordfriesischen Wattenmeer hat. Darüber hinaus lassen die anschließenden ex¬tremwertstatistischen Analysen der Szenarienläufe zum Anstieg des mittleren Meeresspiegels teilweise den Schluss zu, dass in einzelnen Tidebecken bzw. in den sub- und intertidalen Bereichen die Morphodynamik, d. h. das Anwachsen oder Abnehmen von Wattflächen, in der Lage ist, den Einfluss des Meeresspiegelanstiegs auf Extremwasserstände (Wiederkehrintervalle > 100 Jahre) abzumildern. Es zeigen sich jedoch sowohl zusätzliche Zu- als auch Abnahmen der Extremwasserstände gegenüber dem Meeresspiegelanstieg. Eine weitere Erkenntnis ist, dass mit höheren Meeresspiegelanstiegsszenarien, der Einfluss auf die Extremwasserstände abnimmt. Die Schlussfolgerung lautet entsprechend, dass die Morphodynamik in hydrodynamisch-numerischen Modellen zukünftig berücksichtigt werden sollte. Insbesondere in hochdynamischen Systemen wie dem nordfriesischen Wattenmeer resultiert hieraus ein signifikanter Mehrwert für zukünftige Planungsaufgaben des Küstenhochwasserschutzes.