Die Küste

Vor 200 Jahren: Die Halligflut von 1825 in Zeitdokumenten

2025-02-04T11:59:12+01:00

Die Sturmflut vom 3./4. Februar 1825 war eine der verheerendsten Naturkatastrophen des 19. Jahrhunderts an der Nordsee, die von den Niederlanden bis nach Ribe in Dänemark nachhaltige Verwüstungen anrichtete (vgl. Meier 2012, Die Küste 79, 193-236). An der schleswig-holsteinischen Nordseeküste hatte es die meisten Tote und so große Zerstörungen auf den Halligen gegeben, dass ihre Wiederbesiedlung fraglich erschien. Die durch eine Springflut verstärkte Sturmflut erreichte einen bis dahin unbekannten Höchststand. Bereits am 2. Februar 1825 herrschte ein starker Südwestwind, der in der Nacht vom 3. Februar an Heftigkeit zunahm und einen Anstieg des Tidehochwassers von 7 Fuß (ca. 2 m) über der normalen Flut bewirkte. Am 3. Februar herrschte anhaltender Sturm mit starken Böen und Schneegestöber. In der Nacht zum 4. Februar drehte der Wind von Südwest auf Nordwest und erreichte seine größte Stärke. Jüngst wurde die Sturmflut von 1825 am Helmholtz Zentrum Hereon auf der Basis des 20th Century Reanalysis Project (20CR) rekonstruiert. Klimahistorisch fällt diese in das Ende der Kleinen Eiszeit und dem Beginn wieder steigender Temperaturen in Mitteleuropa, damit auch in eine Phase von rapiden Klimaausschlägen und Wetteränderungen.

Für die einzelnen Halligen analysierten wir in diesem Artikel die Auswirkungen der Sturmflut von 1825 anhand historischer Überlieferungen genauer und schildern am Schluss die danach eingeleiteten Maßnahmen. Über 200 hilfebedürftige Menschen wurden nach der Sturmflut von den nördlichen Halligen zur Insel Föhr gebracht. Es waren insgesamt 74 Menschen, 193 Kühe und ca. 2.036 Scharfe ertrunken. Weitere Tiere starben nach der Flut aufgrund des Süßwassermangels. Die Nordsee hatte 79 Häuser weggerissen; 233 ließen sich nicht mehr bewohnen. Vereinzelt lagen Warften nun direkt an die Abbruchkante der Hallig. Nach längerer Diskussion einigte man sich darauf, dass die Höhe der bestehenden Warften mit 9–19 Fuß Hamburger Maß (2,58–5,45 m) beizubehalten war, während neue 14 Fuß (4,02 m) hoch sein sollten. In einer Zeit steigender Sturmflutstände durch die maßgeblich anthropogen verursachte Klimaerwärmung mahnt uns die Sturmflut von 1825, den Küstenschutz für die Halligen nicht zu vernachlässigen.

Impact and response of storm Babet from a Swedish perspective

2024-10-05T07:29:41+02:00

In October 2023, storm Babet impacted the southern Baltic Sea and caused widespread coastal flooding and erosion in Germany, Denmark and Sweden. The event represented a rare occurrence of large waves in combination with high sea levels which in Sweden led to significant erosion in the southern county of Scania. In this study, we use high-resolution LiDAR data from Feb 2019 and Dec 2023 along with transect measurements spanning 2021-2023 to calculate the morphological changes during this period and assess how much of the change we believe to be caused by Babet. We divide the affected coast into ten sections of similar morphological characteristics, identifying the main drivers behind the observed changes; the coast’s geological properties, its underlying morphological change trends or its orientation relative to wave approach during Babet. In total, approximately 1.3 million m³ of sediment eroded between 2019 and 2023, a significant part of this during Babet. Damaged coastal assets include e.g. houses, harbours, roads, jetties and revetments, affecting asset owners from both state, municipal and private level.

Municipalities in Sweden have considerable influence over how crisis management is organized and executed. Municipalities were differently organized before and during Babet, but mostly managed to deal with the event well. The larger organisational challenges laid in the aftermath due to increased workloads and new types of tasks.

Babet led to significant changes of the coastal landscape and the highest number of erosion related damages in the region for many decades. Still, in a larger context the number of damaged assets was fairly low and the types of assets largely of simpler character. In this sense Babet offers a unique window of opportunity for learning and building coastal awareness, capacity and resilience in Sweden, without suffering the full effects of true extremes like the 1872 November storm.

Dokumentation der Sturmflutschäden im Yachthafen Damp

2024-11-13T14:34:37+01:00

Die schwere Sturmflut vom 20. Oktober 2023 hat neben den Küstenschutzanlagen entlang der Schleswig-Holsteinischen Ostseeküste auch zahlreiche Yachthäfen in Mitleidenschaft gezogen. Die Lage des Hafens spielte dabei eine entscheidende Rolle im Hinblick auf die Auswirkungen. Ungeschützte und nach Osten exponierte Häfen wie Maasholm und Damp waren besonders betroffen. So hat die Ostseesturmflut im Yachthafen Damp sehr große Schäden an der Hafeninfrastruktur (Wellenbrecher, Deckwerke, Promenade, Bootsstege) verursacht. Dieser Beitrag dokumentiert auszugsweise diese sturmflutbedingten Schäden, benennt exemplarisch schadensursächlich anzunehmende Einwirkungen und gibt Hinweise und Empfehlungen, die sinngemäß auch auf andere Yachthäfen übertragen werden können.

Dokumentation der Sturmflutschäden in Großenbrode, Sütel und Süssau

2024-11-04T02:16:46+01:00

Die schwere Sturmflut vom 20. Oktober 2023 hat entlang der Schleswig-Holsteinischen Ostseeküste und speziell in den Gemeinden Großenbrode, Sütel und Süsau sehr große Schäden an den Küstenschutzanlagen (Vorstrand, Dünen, Deckwerke, Wellenbrecher), Steilküstenbereichen und wasserseitigen Infrastrukturanlagen (Yachthafen, Promenade) verursacht. Dieser Beitrag dokumentiert auszugsweise diese sturmflutbedingten Schäden in den Gemeinden Großenbrode, Sütel und Süsau, benennt exemplarisch schadensursäch-lich anzunehmende Einwirkungen und gibt Hinweise und Empfehlungen, die ggf. auf an-dere Küstenabschnitte übertragen werden können.

Eine transdisziplinäre Forschungsinitiative zum Küsten- und Naturschutz in Sankt Peter Ording, Nordsee: Ist es ein Reallabor?

2025-01-30T11:56:36+01:00

Unter dem Druck des globalen Wandels erfordert das Küstenmanagement zunehmend interdisziplinäre angewandte Forschung, die die Interessen des Küsten- und Naturschutzes miteinander verbindet. Dabei ist die transdisziplinäre Zusammenarbeit ein Schlüsselelement für erfolgreiche Forschung. In der jüngeren Vergangenheit wurde das Konzept der transdisziplinären Reallabore zunehmend in angewandten Forschungsprojekten eingesetzt und wird heute in vielen Förderprogrammen und Projektinitiativen erwähnt. Da das Konzept sowohl attraktiv als auch herausfordernd ist und die Formulierung verschiedene (Fehl-)Interpretationen erfahren hat, diskutieren wir seine Anwendbarkeit auf typische Küstenforschungsinitiativen am Beispiel des transdisziplinären Projekts Sandküste Sankt Peter-Ording im deutschen Wattenmeer.

In dieser Studie werden der konzeptionelle Ansatz und die Kommunikationswege sowie exemplarische Forschungsergebnisse erläutert. Sie reflektiert sowohl das Bestreben, praktische Fragen zu beantworten, als auch die Entwicklung von grundlegendem Systemwissen und analysiert kritische Erfolgsfaktoren. Das Projekt wird mit theoretischen Konzepten von Living Labs verglichen, wobei Diskrepanzen und Herausforderungen diskutiert werden. Wir identifizieren und diskutieren drei Hauptprobleme: Zeitliche Beschränkung durch begrenzte Förderzeiträume, akademische Anforderungen der wissenschaftlichen Akteure und die Relevanz des Projekts für die Akteure aus der Praxis und deren aktive Mitarbeit.

Es wird festgestellt, dass typische transdisziplinäre Küstenforschungsprojekte Hauptelemente von Reallabor-Konzepten enthalten sollten. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass aufgrund begrenzter Mittel und Projektlaufzeiten nicht alle Aspekte von Reallaboren erfüllt werden können. Nichtsdestotrotz können transdisziplinäre Projekte erfolgreich sein, wenn verschiedene Interessengruppen aktiv beteiligt sind und einen Beitrag leisten und mit den nachhaltigen Ergebnissen zufrieden sind, einschließlich der wissenschaftlichen Interessengruppen.

Capabilities of satellite radar measurements to map large-scale flooding [Satellite flood mapping]

2024-12-21T19:39:45+01:00

Im Oktober 2023 fand eine seltene Sturmflut an der deutschen Ostseeküste statt. Dabei wurden nicht nur direkt an der Küste signifikante Schäden verursacht, sondern auch recht weit im Land. Einige Schutzdeiche hielten dem Wasserdruck und/oder Dauer des hohen Wasserstandes nicht stand und brachen, weshalb auch tiefliegende Bereiche hinter den Deichen geflutet wurden. In diesen Bereiche hielt die Überflutung zudem länger an als die Sturmflut selbst, weil der Rückzug des Wasser hier erschwert ist. In Bezug auf das Risiko benötigen diese Bereiche daher eine andere Berücksichtigung als die exponierten Gebiete direkt an der Küste.

Die Ausmaße dieser Sturmflut wurden vielerorts direkt beobachtet und detailiert aufgenommen. Eine rasche großräumige Zusammenstellung aller überfluteten Bereiche und der gesamten Überflutungsfläche ist jedoch schwierig. Satellitengestützte Fernerkundung kann hier gute Dienste leisten. In dieser Fallstudie demonstriere ich welches Potential die Detektion und das Kartieren von Überflutungen mit Aufnahmen von synthetischem Apertur Radar (SAR) in Kombination mit Methoden der Veränderungsdetektion und Bildsegmentierung haben. Für die Ostseesturmflut im Oktober 2023 wurden satellitengestützte SAR Aufnahmen erst 18 bis 20 Stunden nach dem Höchststand der Flut gemacht, zu einer Zeit, als der Wasserstand der Ostsee schon auf sein normales Level zurückgefallen war. Trotzdem konnten große Flächen indentifiziert werden, die weiterhin überflutet waren. Darunter sind einige Gebiete entlang der Schlei bis hin zur Stadt Schleswig, aber auch weit östlich davon, zwischen der Halbinsel Darß und dem Festland. Bemerkenswert ist weiterhin, dass auch bis 12 Tage danach, am 2. November 2023, und später, viele Bereiche noch überflutet blieben.

In meiner Fallstudie kombiniere ich die Detektionen von Überflutungen mit ergänzenden und frei zugänglichen Raumdaten, zum Beispiel mit hochaufgelösten Höhenmodellen und Infrastrukturdaten. Die hier präsentierten Methoden sich nicht neu, jedoch gekennzeichnet durch eine allgemeine Anwendbarkeit und ein großes Entwicklungspotential. Letzteres ist auch dadurch gegeben, dass wir mit zunehmenden Möglichkeiten der Satellitenbeobachtung in der Zukunft rechnen können.

Integration von erweiterten Informationen in die statisti-sche Analyse am Beispiel von Flensburg

2024-11-26T14:03:35+01:00

Am 20.-21. Oktober 2023 trafen außerordentlich hohe Wasserstände insbesondere die Ostseeküste Schleswig-Holsteins. Die Frage nach dem statistischen Wiederkehrintervall für dieses Sturmhochwasser soll im Rahmen dieses Artikels beispielhaft für den Pegel Flensburg geklärt werden.

Die Ergebnisse von statistischen Analysen zur Häufigkeit bzw. zu Wiederkehrintervallen von Extremereignissen wie Sturmfluten oder Sturmhochwasser sind abhängig von der verfügbaren Datenbasis. So verändern sich die Ergebnisse, wenn weitere Informationsquellen, wie analoge Pegelaufzeichnungen, lokale historische Überlieferungen und räumliche Informationen benachbarter Pegel der Datenbasis hinzugefügt werden. Am Beispiel des Pegels Flensburg werden die Möglichkeiten aufgezeigt, die mit der Erweiterung der Datenbasis um solche Wasserstandsinformationen einhergehen. Ein zentrales Ergebnis ist, dass durch die Erweiterung der Datenbasis eine vertikale Verschiebungen der Verteilungsfunktion und Reduzierungen der theoretischen Modellunsicherheiten, insbesondere für seltene bzw. extreme Ereignisse auftritt, was wiederum zu Veränderungen der Abschätzung von Wiederkehrintervallen und Hochwasserrisiken führt. Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, alle verfügbaren Informationen als integralen Bestandteil der extremwertstatistischen Analysen einzubeziehen, um möglichst objektive und robuste Ergebnisse erzielen zu können.

Für das Sturmhochwasser vom 20./21.2023, das in Flensburg zu einem Wasserstand von etwa 216 cm über dem Mittelwasser führte, wird ein Wiederkehrintervall von etwa 70 Jahren abgeleitet.

Besonders in Anbetracht des Klimawandels und der damit verbundenen Folgen für zukünftige Extremereignisse ist es von größter Bedeutung, dass die Bemessungsverfahren und -ereignisse für Küstenschutzanlagen auf qualitativ hochwertigen Wasserstandsdaten einschließlich historischer Informationen basieren.

Hydrodynamische Rekonstruktion des Sturmhochwassers vom 20./21. Oktober 2023

2024-10-10T03:58:43+02:00

Die vorliegende Arbeit beschreibt die hydrodynamische Rekonstruktion des Sturmhochwassers mit außerordentlichen Wasserständen entlang der deutschen und dänischen Ostseeküste vom 20./21. Oktober 2023. Auf Basis von Wasserstandsmessungen und meteorologischen Reanalysen wurde das Ereignis mithilfe eines hydrodynamisch-numerischen Modells rekonstruiert und validiert. Die komplexen hydrologischen Prozesse des Sturmhochwassers konnten somit detailliert analysiert werden, um Einblicke in den Füllungsgrad der Ostsee, die Scheitelwerte und die Verweilzeiten der erhöhten Wasserstände zu gewinnen.

Die Analyse verdeutlicht die anhaltenden komplexen Herausforderungen im Küstenschutz, insbesondere vor dem Hintergrund des Klimawandels und des steigenden Meeresspiegels. Hydrodynamische Simulationen stellen eine wertvolle Möglichkeit dar auch historische Hochwasserereignisse detailliert zu rekonstruieren und diese somit bei künftigen Überlegungen zu integrieren.

Im Sinne der Forschung werden die Simulationsergebnisse transparent und öffentlich zugänglich über PANGAEA bereitgestellt.

Die Ostseesturmflut vom 19.-21.10.2023 aus der Sicht des Wasserstandsvorhersagedienstes Ostsee

2024-11-20T14:37:33+01:00

Es wird ein Abriss über die Übereinstimmung und Differenzen der aktuellen Vorhersagen und Warnungen mit der Realität während der Sturmflut an der deutschen Ostseeküste vom 19. bis 21.10.2023 gegeben, wobei hauptsächlich die westliche Kieler Bucht betrachtet wird. Dort waren die Vorhersagen zu niedrig, was in Flensburg auf zu niedrige Modellvorhersagen und in der Schlei wahrscheinlich auf die Nichtberücksichtigung des Niederschlagseinflusses zurückzuführen ist. Weiterhin wird festgestellt, dass für eine bessere Verständlichkeit und Nutzbarkeit der Vorhersagen und Warnungen in Zukunft die Angabe eines Konfidenzintervalls hilfreich wäre.

Die Ostseesturmflut Oktober 2023 in Schleswig-Holstein

2024-11-13T14:05:00+01:00

Die Ostseesturmflut 2023 war in weiten Teilen der schleswig-holsteinischen Ostseeküste das stärkste Sturmflutereignis seit mehr als 100 Jahren. Die aufgetretenen Wasserstands-und Seegangsverhältnisse werden mit den vorliegenden Planungsgrundlagen verglichen und statistisch eingeordnet. Im Ergebnis ist das Wiederkehrintervall der Belastungen hinsichtlich des Wasserstandes sowie der für die Küstenschutzanlagen relevanten Belastungsgröße kombinierte Belastung aus Wasserstand und Seegang mit seltener als einmal in 100 Jahren zu bewerten.

Die langfristige Küstenschutzstrategie des Landes Schleswig-Holstein wird anhand der Gesamtstrategie Ostseeküste 2100 erläutert. Morphologische Auswertungen konnten in den Beitrag nicht aufgenommen werden, da die relevanten Daten zu Redaktionsschluss noch nicht vorlagen.

Ablauf der Ostseesturmflut im Oktober 2023

2024-11-13T14:05:31+01:00

Vom 19. bis zum 21. Oktober 2023 traf eine extreme Sturmflut den gesamten Bereich der 2.582 km langen deutschen Ostseeküste mit ungewöhnlich selten eintretenden hohen Wasserständen, wobei das Ereignis für Schleswig-Holstein als sehr schwere Sturmflut und für Mecklenburg-Vorpommern als schwere Sturmflut zu bezeichnen ist. Vor allem im nördlichen schleswig-holsteinischen Küstenraum einschließlich der Schlei erreichten die Scheitelwasserstände Höhen, die vielfach die zweithöchsten seit dem Beginn der regelmäßigen Pegelaufzeichnungen vor nahezu 200 Jahren waren. Ursache der Sturmflut war neben der Vorfüllung der Ostsee im Bereich von mehreren Dezimetern insbesondere der durch einen Vb-Zyklon mit Sturm bis orkanartigen Winden aus östlichen Richtungen hervorgerufene Windstau. Diese besondere meteorologische Situation führte entlang der Ostsee zu einer sehr langen Dauer von hohen Wasserständen. Die bei der Sturmflut entlang der deutschen Ostseeküste gemeldeten Wasserstände wurden durch ein Pegelnetz registriert, welches vom Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Ostsee betrieben und unterhalten wird.

Die Ostseesturmflut vom Oktober 2023 an den sandigen Flachküsten und Binnenküsten von Mecklenburg-Vorpommern

2024-11-18T10:43:14+01:00

Die Sturmflut an der deutschen Ostseeküste im Oktober 2023 war im Bereich von Mecklenburg-Vorpommern eine mittlere (im Westen) bzw. leichte Sturmflut (im Osten). Auf die Beschreibung der Genese der Sturmflut folgt die statistische Einordnung und der Vergleich zu früheren Ereignissen. Die Bilanzierung der Schäden fokussiert auf die vom Land M-V unterhaltenen Landesküstenschutzdünen. Strategische Aspekte zur langfristigen Sicherung dieser Hochwasserschutzbauwerke werden erläutert. Die Auswirkungen der Sturmflut an den inneren Küsten des Landes schließen den Artikel ab.

The Baltic storm surges of 1872 and 2023 – what do they have in common?

2024-10-23T03:41:08+02:00

Das Ostseesturmhochwasser vom 20. Oktober 2023 war eine der höchsten, die an der Ostküste Schleswig-Holsteins beobachtet wurde. Der Sturm vom 13. November 1872 ist nach wie vor das höchste beobachtete Sturmhochwasser in der westlichen Ostsee in den letzten zwei Jahrhunderten. Beide Sturmereignisse ereigneten sich im Herbst und sind durch eine ähnliche atmosphärische Wetterlage mit einem stationären Hochdruckgebiet über Skandinavien und einem Tiefdruckgebiet über Mitteleuropa gekennzeichnet. Diese Situationen erzeugten einen starken Luftdruckgradienten, welcher zu starkem Ostwind über der westlichen Ostsee mit hohem Windstau führt, die den Küstenschutz im Osten Schleswig-Holsteins herausforderten.

Beyond the 2023 surge: Quantifying shoreline dynamics in the German Baltic Sea with Sentinel-2

2024-11-26T14:33:07+01:00

Das Monitoring von Küstenzonen ist eine wesentliche Grundlage für ein evidenzbasiertes Küstenmanagement. Gängige Methoden wie GPS-Vermessungen oder die Auswertung von Luftbildern oder Laserscans liefern zwar hochpräzise Daten, sind jedoch häufig aufgrund hoher Kosten in der räumlichen Abdeckung oder der Vermessungshäufigkeit eingeschränkt. Um diese Datenlücken zu schließen, bietet sich die Satellitenfernerkundung als vielversprechende und kostengünstige Methode an, die regelmäßige, großflächige Beobachtungen der Küstenlinie ermöglicht. Um eine schnelle und präzise satellitengestützte Analyse von Küstenlinienveränderungen über große Regionen hinweg zu erleichtern, haben wir das 'Shoreline Extraction and Change Analysis Tool' (SEaCAT) entwickelt. Dieses Python-basierte Toolkit nutzt Cloud-Technologie, um zentrale Schritte der Datenverarbeitung, wie die Szenenauswahl, Küstenlinienextraktion und Veränderungsanalyse größtenteils zu automatisieren. Mithilfe von SEaCAT zeigen wir die Auswirkungen der Sturmflut vom Oktober 2023 auf die Küstenmorphologie in zwei Regionen der deutschen Ostseeküste. Durch die Analyse des gesamten Sentinel-2-Archivs (Juli 2015 – Juni 2024) setzen wir die Sturmflut in einen morphodynamischen Kontext und beobachten Veränderungen nach dem Sturm. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Sturmflut aufgrund längerer Dauer und höherer Intensität einen deutlich stärkeren morphodynamischen Einfluss in Angeln, Schleswig-Holstein, als im Mönchgut, Mecklenburg-Vorpommern, hatte. Durch natürliche Ausgleichsprozesse in den Monaten nach der Sturmflut wurden ihre Auswirkungen auf die Küstenlinie in vielen Regionen abgemildert. Eine Ausnahme bildet der Nehrungshaken von Schleimünde, der aufgrund eines stark veränderten Höhenprofils bis etwa sechs Monate nach der Sturmflut einen Küstenrückgang verzeichnete. Mithilfe dieser Studie demonstrieren wir, dass satellitengestütztes Küstenmonitoring zwar nicht die gleiche Genauigkeit herkömmlicher Methoden erreicht, durch kurze Aufnahmeintervalle und geringe Kosten aber trotzdem eine wertvolle Ergänzung zu bisher eingesetzten Methoden zum Küstenmonitoring darstellt.

Seismische Überwachung der Oktober 2023 Sturmflut entlang der Ostseeküste

2024-11-25T14:07:50+01:00

Seismische Wellen, die durch die Interaktion von Ozeanwellen mit dem Meeresboden erzeugt werden, bezeichnet man als Meeresmikroseimik. Erste Untersuchungen gehen auf die 1950er Jahre zurück. Ozeanwellen und seismische Wellen korrelieren nicht nur auf saisonaler oder jährlicher Skala, sondern auch auf täglichen Zeitskalen, insbesondere während Extremwetterereignissen. Die stärksten Signale werden bei Perioden kleiner als zehn Sekunden erzeugt und entstehen durch turbulente Wellenbewegung. Sie werden als sekundäre Meeresmikroseismik bezeichnet und häufig mit maritimer Sturmaktivität in Verbindung gebracht. Sekundäre Meeresmikroseismik kann im offenen Ozean durch interferierende Wellen oder in Küstennähe entstehen. In dieser Arbeit zeigen wir, dass Meeresmikroseismik geeignet ist, um lokale Wasserwellenbewegung in Küstennähe während Extremwetterereignissen, wie z.B. der Ostseesturmflut im Oktober 2023 zu überwachen. Dazu benutzen wir Daten von sieben 3-Komponenten Breitbandseismometer an verschiedenen Standorten der deutschen Ostseeküste, sowie Daten von Infraschallstationen in Kühlungsborn (IKUDE) um sekundäre Meeresmikroseismik und atmosphärische Druckschwankungen während der Sturmflut zu untersuchen. Die seismischen Daten zeigen deutliche Unterschiede bei Signalen im Periodenbereich sekundärer Meeresmikroseismik an drei küstennahen Standorten entlang der Ostseeküste. Diese korrelieren mit der halben maximalen Wellenperiode, die lokal an den jeweiligen Standorten in unmittelbarer Küstennähe gemessen wurde. Die Infraschall-Daten zeigen zusätzliche Rauschquellen, wie z.B. durch nahegelegene Windparks, anthropogene Einflüsse oder Mikrobarome aus dem Nordatlantik und möglicherweise aus der Nordsee, die über die Atmosphäre übertragen und nicht in den seismischen Daten erkennbar sind und umgekehrt. Dementsprechend können wir die seismischen Signale, die während der Ostseesturmflut im Oktober 2023 gemessen wurden auf Meeresmikroseismik, die über die feste Erde und nicht über die Atmosphäre übertragen, zurückführen. Die gemessenen Amplituden sekundärer Meeresmikroseismik der Ostsee nimmt zudem mit zunehmender Entfernung zur Küste ab. Diese Abnahme können wir nutzen, um einen Einflussbereich zu bestimmen, in welchem lokal generierte Meeresmikroseismik erzeugt wird. Um eine seismische Überwachung von Küstengebieten in der Ostsee zu gewährleisten und Meeresmikroseismik zu messen, sollten Seismometer keine größere Entfernung als 25-30 km zur Küste besitzen.

Die Ostseesturmflut im Oktober 2023: Schäden an Küstenschutzanlagen und Konsequenzen für den Küstenschutz in Schleswig-Holstein

2024-10-05T07:23:14+02:00

Vom 19.10 bis zum 21.10.23 wurde die Ostseeküste von Schleswig-Holstein von einer schweren bis sehr schweren Sturmflut heimgesucht. Die sehr hohen Wasserstände haben in Kombination mit zwei Tagen andauerndem Sturmseegang gravierende Schäden an öffentlichen und privaten Infrastrukturen verursacht. Die Küstenschutzanlagen unterlagen extremen hydraulischen Belastungen. Während die Landesschutzdeiche die Sturmflut gekehrt haben, versagten acht von insgesamt 35 Regionaldeiche infolge von Deichbrüchen, Überlauf und Umströmung. An 10 Regionaldeichen traten mittlere bis starke Schäden auf und an 20 Regionaldeichen wurden Wiederherstellungsmaßnahmen erforderlich.

Aufgrund einer Analyse der Folgen der Oktoberflut 2023 lassen sich die nachfolgenden für den künftigen Küstenschutz an der Ostseeküste von Schleswig-Holstein relevanten Schlussfolgerungen ableiten. Die Sturmflut hat zu starken Schäden an und Versagen von Regionaldeichen an der Festlandsküste geführt. Sie sind – bis auf wenige Ausnahmen – nicht auf eine solche Sturmflut ausgelegt. Für die bisher für die Regionaldeiche an der Festlandsküste zuständigen kleinräumig strukturierten Wasser- und Bodenverbände stellt die langfristige Gewährleistung eines adäquaten Küstenhochwasserschutzes, insbesondere der dichter besiedelten Küstenniederungen, eine enorme finanzielle und personelle Herausforderung dar. Schließlich hat die Sturmflut in mehreren bisher ungeschützten Küstenorten zu größeren Überflutungen und signifikanten Schäden geführt. Ohne Schutzmaßnahmen werden die Schadenserwartungen in diesen Küstenorten infolge des stärkeren Meeresspiegelanstieges im Vergleich zum ruralen Bereich überproportional steigen. Als wesentliche Konsequenz der Oktoberflut 2023 hat das Land angeboten, auf Antrag die Zuständigkeit für den Küstenhochwasserschutz in dichter besiedelten Küstenniederungen (Richtwert > 50 Einwohner), die aktuell durch Regionaldeiche geschützt werden, zu übernehmen. Der Landesfokus liegt dabei auf dem Schutz von Siedlungen im übergeordneten öffentlichen Interesse.

Die Ostseesturmflut vom 20./21. Oktober – Ursachen des vergleichsweise hohen Schadensaufkommens sowie Betrachtung im Hinblick auf mögliche Minimierungsstrategien

2024-09-27T00:14:22+02:00

Die Ostseesturmflut vom Oktober 2023 war geprägt durch ein ungewöhnlich hohes Schadensaufkommen. Ein erheblicher Teil der Schäden betraf Einrichtungen mit einer hohen Sachwertdichte, die saisonbedingt dem Ereignis ausgesetzt waren, insbesondere Campingplätze, Marinas und bewirtschaftete Strände. Für den ausreichenden Schutz solcher Einrichtungen ist im Regelfall der Betreiber oder die Kommune zuständig. Die Wirkungen der Sturmflut werden dargestellt und mögliche Minimierungsstrategien aufgezeigt. Insbesondere Marinas mit ihrer hohen Sachwertdichte bieten über eine Umrüstung ihrer bestehenden, höhenfesten Festmacheeinrichtungen zu dem Wasserstand folgenden Festmachemöglichkeiten ein hohes Potential zur zukünftigen Minimierung der Sachschaden.

Konkrete, individuelle Evakuierungspläne können helfen, Schäden auf Campingplätzen zu vermeiden und den Verlust touristischer Infrastruktur auf bewirtschafteten Stränden zu minimieren.

Analysen zur Interaktion von Meeresspiegelanstieg, Sturmfluten und Morphologie im nordfriesischen Wattenmeer

2023-07-03T00:17:21+02:00

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 aus numerischen sowie statistischen Analysen sollen im vorliegenden Artikel die wissenschaftlich-technischen Grundlagen für zukunftsfähige Küstenschutzstrukturen an 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 allerdings häufig aus Gründen fehlender Datengrundlagen und limitierter Rechenkapazitäten vernachlässigt. Für die vorliegenden Analysen wurde ein hydro-morphodynamisches Modell 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 extremwertstatistischen 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, sprich 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.

Seegangsbetrachtung zum Untergang der MS “MELANIE SCHULTE” im Jahr 1952

2024-05-05T05:37:00+02:00

Der Mehrzweckfrachter MELANIE SCHULTE ist im Dezember 1952 gesunken. Die Ursache für den Unfall ist noch immer ungeklärt. Wir untersuchen, ob außergewöhnliche Seegangsbedingungen als Grund für den Unfall in Frage kommen. Zur Klärung dieser Frage wird zunächst das Seegangsfeld im Zeitraum des Unfalls mit Hilfe des Wellenmodells WAM bestimmt und mit einem Gutachten des Seewetteramtes von 1953 verglichen, das die Wetter- und Seegangsverhältnisse zur Zeit des Unfalls beschreibt. Weiter wird mit Hilfe der Seegangsstatistik analysiert, auf Wellen welcher Höhe die MELANIE SCHULTE im Extremfall getroffen sein könnte. Die Analyse zeigt, dass die Seegangsbedingungen zur Zeit des Unfalls zwar schwer, jedoch für die Jahreszeit nicht ungewöhnlich waren. Allerdings könnten extreme Einzelwellen oder ungünstige Wellenlängen zu einer Beschädigung oder gar zum Zerbrechen des Schiffes geführt haben.

Flow and Turbulence over an Estuarine Dune - Large-Scale Flume Experiments

2023-08-18T00:43:39+02:00

Bedforms, such as dunes, are found in large parts of estuaries and coastal areas. Dunes influence hydrodynamics and sediment transport in the flowing water by causing flow resistance, whereby flow energy is dissipated. The characteristics of dune overflow are complex and vary depending on the dune shape. They have rarely been studied for estuarine dunes in particular, although a precise knowledge of the hydrodynamic processes is important, e.g. for a correct representation or parameterization in mathematical hydrodynamic models. Therefore, we conducted the first flume experiments over a typical estuarine dune. The experimental setup allowed for studying dune overflow on a large scale and in a high level of detail. High-frequency measurements using Acoustic Doppler Velocimetry (ADV) were carried out on a 1:10 scaled, fixed model dune in a closed-circuit flume. Results show that a flow separation zone with a recirculating flow cell and a turbulent wake develop which differ in their orientation and length from those reported for triangular and river dunes. The high-quality experimental dataset including the flow velocity timeseries is freely available at https://doi.org/10.48437/02.2021.K.9900.0001 (Bundesanstalt für Wasserbau 2021) and can be used for further studies, e.g. on the dissipative effect of dunes, or as validation data for laboratory experiments and mathematical models. Overall, we give indication for the need to study hydrodynamic processes related to estuarine dunes in more detail and we provide a full description of the experimental setup and the complete collected dataset to support and facilitate the needed further research.

Englisch

2023-09-24T23:47:54+02:00

Das Leben an den Küsten der Ostsee war und wird von Sturmflutereignissen geprägt (z. B. Petersen & Rhode 1979). Zur Verbesserung der Datengrundlage und somit Entscheidungsgrundlage zum Hochwasserschutz, wird die Integration von Informationen von historischen Ereignissen immer wieder empfohlen (z. B. DWA M-552). Informationen über Wasserstände, besonders von historischen Ereignissen, stehen jedoch oft nur punktuell zur Verfügung. Um also eine valide Grundlage zur Bemessung an Küstenabschnitten ohne Informationen über beobachtete Wasserstände zu erhalten, ist eine hydrodynamische Simulation zur räumlichen und zeitlichen Informationserweiterung oft unerlässlich.

Im November 1872 kam es im Bereich der deutschen und dänischen Ostseeküste zu einer extremen Sturmflut von seitdem nie wieder erreichten Ausmaßen (z. B. Jensen & Töppe 1986; 1990). Die Wasserstände lagen dabei über allen bis dahin bekannten Werten - auch wenn immer wieder in den vergangenen 1000 Jahren von ähnlichen Sturmflutkatastrophen berichtet wurde. Die dennoch oft als „singuläre“ bezeichnete Sturmflut (bzw. Ausreißer) stellt zugleich den Beginn, als auch die größte Herausforderung des modernen Küstenschutzes dar. Neben den außergewöhnlich hohen Wasserständen, ist die erstmalige Messung und Überlieferung der Wasserstände, sowie die detailtreue Beschreibung der Genese, des Verlaufs und der Folgen die Besonderheit dieser Sturmflut (z. B. in Baensch 1875). Jedoch sind die zur Verfügung stehenden Wasserstände nur punktuell verfügbar und ggf. mit Unsicherheiten verbunden. Um ein vollständiges Bild über die Wasserstände dieser Sturmflut zu erhalten und die Unsicherheiten abschätzen zu können, wurde mit Hilfe eines bestehenden hydrodynamisch-numerischen Modells der Ostsee die Sturmflut von 1872 simuliert. Die Simulation, besonders von Extremereignissen, geht oftmals nur mit Kompromissen in der Genauigkeit der Modellergebnisse einher. Um Ergebnisse zu erzielen, die hohen qualitativen Ansprüchen genügen, können modellgenerierte Daten im Anschluss über eine statistische Korrekturfunktion (sog. Biaskorrektur) lokal korrigiert werden, die sich anschließend invers distanzgewichtet auf die Küstenlinie übertragen lässt. Anhand des Beispiels der Sturmflut von 1872 im Bereich der südwestlichen Ostsee wurde hier die statistische Korrektur von Modellergebnissen als geeignetes Mittel zur Optimierung von Modellergebnissen nachgewiesen. Die damit getroffenen Annahmen wurden geprüft und als plausibel gewertet. Dadurch wurde ein semi-statistischer und semi-hydrodynamischer Datensatz für die Küstenlinie der Ostsee im Betrachtungsraum generiert, der die lokal vorhandenen Wasserstandsbeobachtungen während der Sturmflut valide widerspiegelt und hohen Ansprüchen genügt. Dieser kann als Grundlage zur Optimierung für den Küsten- und Katastrophenschutz für die deutsche Ostseeküste genutzt werden.

RefTide: The Reflection and Resonance Behaviour of Tide Dominated Estuaries

2023-04-11T02:53:29+02:00

Tidal waves entering estuaries are amplified or attenuated due to processes resulting from
cross-sectional convergence, friction, reflection and resonance. While there is a basic un-
derstanding of the processes of reflection and resonance of tidal waves, there is a
knowledge gap in the quantification of the processes for tidal waves in estuaries and espe-
cially of the effects of multiple reflections and re-reflections. Within the BMBF-funded
KFKI-research project RefTide these gaps have been addressed with the aim to improve
the system and process understanding of reflection and resonance in tide dominated estu-
aries. The Elbe estuary was chosen as the study area. In RefTide a comprehensive analysis
of the tidal dynamics of the Elbe estuary (and the influence of different factors on the tide
generated oscillations) is carried out by combining advanced analytical and numerical mod-
els with empirical studies based on available time series of water level and flow data. In
addition, in RefTide methods for resonance analysis were (further) developed and applied
to the Elbe estuary.
The reflection behaviour of tidal waves was investigated model-based using a self-de-
veloped analytical model as well as on a large number of model tests with different hydro-
dynamic numerical models (principal models, Elbe estuary model).
The results of the investigations improve the knowledge on the formation of the tide
generated oscillatory system and clarify the importance of reflection, resonance and dissi-
pation of tidal waves in estuaries. In addition, the effects of various influencing factors on
the oscillatory system were determined and described. Resonance is a consequence of re-
flection and represents the formation of a standing oscillatory system in which, as a result
of a maximum possible constructive superposition at the reflector, the largest possible am-
plitudes related to the amplitudes at the entrance to the system of a wave occurs. This
condition has not been reached in the Elbe estuary so far. However, there are signs that
the resonance case is being approached.
The following contribution presents selected key parts of the research results from the
RefTide project. A detailed version of the final report (Hamburg Port Authority and
Technische Universität Hamburg 2022) is available from the Leibniz Information Centre
for Science and Technology University Library.

Update of the Schleswig-Holstein State master plan for coastal flood defense and coastal protection with a focus on climate change adaptation

2022-05-03T02:41:09+02:00

Im Jahre 1963 verabschiedete die schleswig-holsteinische Landesregierung unter dem Eindruck einer katastrophalen Sturmflut, die 1962 die Nordseeküste Deutschlands traf, den ersten Generalplan Küstenschutz. Nachfolgende Landesregierungen schrieben den Plan in den Jahren 1977, 1986, 2001 und 2012 fort, um sozioökonomische und natürliche Entwicklungen sowie den technischen und wissenschaftlichen Fortschritt zu berücksichtigen. In dieser Abhandlung wird die fünfte Fortschreibung von 2022 vorgestellt, die einen klaren Fokus auf die Anpassung an den Klimawandel hat.

Ohne Küstenhochwasserschutz könnte etwa ein Viertel Schleswig-Holsteins mit 333.000 Einwohnern und 60 Milliarden EURO an Sachwerten bei sehr schweren Sturmfluten überfluten. Darüber hinaus besteht die 1.110 km lange Küstenlinie fast ausschließlich aus nicht-kohäsiven leicht zu erodierenden Sedimenten. Diese Zahlen belegen die große gesellschaftliche Bedeutung des Küstenschutzes und die Notwendigkeit einer nachhaltigen Klimaanpassung in Schleswig-Holstein. Die im Generalplan Küstenschutz enthaltene Anpassungsstrategie besteht aus drei Elementen: technische Maßnahmen, Raumordnung und die Nutzung von Ökosystemleistungen. Bei der Bemessung von technischen Hochwasserschutzmaßnahmen wird generell ein Klimazuschlag von 0,5 m zur Berücksichtigung des künftigen Meeresspiegelanstiegs aufgeschlagen. Die Verstärkung von Landesschutzdeichen beinhaltet darüber hinaus die Abflachung der äußeren Deichböschung, um den Wellenauflauf zu reduzieren und Baureserven für weitere Anpassungen zu schaffen. Klimazuschlag, flache Außenböschung und Baureserven können insgesamt einen Meeresspiegelanstieg von bis zu zwei Metern ausgleichen. In Regionalplänen ausgewiesene Vorranggebiete für Küstenschutz und Klimafolgenanpassung an den Küsten sichern die Verfügbarkeit von Platz für Verstärkungen sowie von nutzungsfreien Pufferzonen hinter Steilufer, Dünen und Strandwällen für den zu erwartenden Küstenrückgang. Schließlich wird durch die Anwendung ökosystembasierter Maßnahmen wie das integrierte Vorlandmanagement die hohe natürliche Resilienz bzw. die Anpassungsfähigkeit von Küstenökosystemen an einen beschleunigten Meeresspiegelanstieg anerkannt und im Sinne eines nachhaltigen Küstenschutzes eingesetzt.