2021/11/11 by Niehüser, Sebastian, Klein, Martin, Arns, Arne +1
#Erosion #FOS: Natural sciences #Hydrodynamische-numerische Modelle #Küsteningenieurwesen #Meeresregionen #Meeresspiegelprojektion #Sedimentation
paper · doi:10.18171/1.089110
In den letzten Jahrhunderten verursachten die gemeinsamen Auswirkungen von Meeresspiegelanstieg und Sturmfluten, landwirtschaftliche Nutzung, Setzungen durch Entwässerung und Torfabbau massive Landverluste an der nordfriesischen Küste. Es wird geschätzt, dass in den letzten Jahrhunderten rund 100 Halligen verloren gegangen sind und nur zehn von ihnen bis heute existieren (Quedens 1992). Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden Deckwerke errichtet und seitdem sind die Halligen weitestgehend größenstabil, aber werden immer noch regelmäßig überflutet. Frühere Forschungsprojekte (z. B. „Sahall“, „ZukunftHallig“) kamen zu dem Schluss, dass die Halligen von diesen Überflutungen durch Sedimentablagerungen profitieren. Hache et al. (2020) zeigen jedoch, dass einige der vorhandenen Deckwerke wie eine Barriere wirken und den Sedimenttransport auf die Halligen teilweise behindern. Die Untersuchungen aus „ZukunftHallig“ zeigten auch, dass der Anstieg des Meeresspiegels größer verlief als die vertikale Akkretion im letzten Jahrhundert (Schindler et al. 2014b). In der Folge würden die Halligen in Zukunft häufiger oder sogar dauerhaft überflutet werden und verloren gehen. Die Qualifizierung und insbesondere die Quantifizierung der Sedimentationsprozesse sind jedoch nach wie vor eine anspruchsvolle Aufgabe. Ein Meeresspiegelanstieg wird auch die Extrem- bzw. Sturmflutereignisse auf höhere Basiswasserstände heben und die hydrodynamischen Einwirkungen erhöhen, die Erosion und Landverluste fördern. Darüber hinaus stellen die Halligen ein Offshore-Barrieren¬system dar, das die Festlandküste vor starken Windwellen und Vorlanderosionen schützt. Ein nachhaltiger Schutz der Halligen trägt damit auch zum Küstenschutz des schleswig-holsteinischen Festlandes bei. Bei den vorgestellten Untersuchungen wird mittels zweidimensionaler hydrodynamisch-numerischer Modelle der Einfluss der Hydrodynamik auf die Sedimentdynamik und letztlich auf das vertikale Anwachsen der Halligen ermittelt. Die in der Wassersäule vorhandenen Sedimentkonzentrationen werden aus vorhandenen Trübungsmessungen vor und auf der Hallig Langeneß (Hache et al. 2019) mittels statistischer Ansätze auf das Modellgebiet projiziert. Dabei werden die verschiedenen erfassten Partikelklassen berücksichtigt. Für die Modellierung der Sedimentdynamik wird schließlich ein an das hydrodynamisch-numerische Modell gekoppeltes lagrangesches Partikeltransportmodul verwendet. Dadurch können die zurückgelegten Pfade der einzelnen Partikel, infolge der simulierten Sturmfluten und Landunter sowie Meeresspiegelanstiegsprojektionen, von ihrem Ursprung bis zur Sedimentation nachvollzogen werden. Die Modellkette wird schließlich für die Entwicklung optimierter Schutz- und Managementstrategien für die Halligen bereitgestellt.