Gönnert, G., Graßl, H., Kelletat, D., Kunz, H., Probst, B., von Storch, H ...

GÖNNERT, G./ GRASSL, H./ KELLETAT, D./ KUNZ, H. / PROBST, B./ VON STORCH, H. / SÜNDERMANN, J.
"Klimaänderung und Küstenschutz"
1 Einleitung
Änderungen des Klimas bewirken eine Verschiebung des mittleren Meeresspiegels. Inwieweit sich
damit die Tideverhältnisse in der Deutschen Bucht und speziell im Elbeästuar verändern, soll im
Nachfolgenden beleuchtet werden. Je nach Gebiet und Wirkzusammenhang lassen sich folgende
grundlegende Mechanismen trennen:
1. Beckengeometrie:
Durch die Erhöhung des Wasserspiegels werden Wattflächen überströmt, die bisher trocken
waren. Daraus ergibt sich eine Veränderung der Geometrie des Nordseebeckens insbesondere
im Bereich der Deutschen Bucht, da hier ausgedehnte Wattflächen vorhanden sind. Mit
dem Zurückweichen des Festlandssockels verschiebt sich die Lage der amphidromischen
Punkte der Partialtiden (siehe nachstehende Prinzipskizze). Für die wichtigste Partialtide in
der Deutschen Bucht der M2 bedeutet dieses eine Verlagerung des zentralen amphidromischen
Punktes in der südöstlichen Nordsee nach Nordosten.
2. Reibung:
Die flach geneigten Wattplaten im Küstenvorfeld der Deutschen Bucht führen durch die hier
verstärkte Bodenreibung zu einer Verformung der Tidewelle. Es entstehen sog. Seichtwassertiden,
deren wichtigsten die Obertiden zur M2: M4 und M6 sind. Diese Obertiden besitzen
mehrere, und in ihrer Lage veränderte, amphidromische Punkte gegenüber der M2. Die
Veränderungen dieser Tiden beruhen also im Wesentlichen auf der Vergrößerung der Wattflächen
und der damit verstärkten Reibungswirkung in Küstennähe.
3. Ästuardynamik:
Durch den Anstieg des mittleren Wasserspiegels ist im Mündungsbereich, besonders bei
großen Öffnungsweiten mit Wattplaten, ein deutlich größerer Fließquerschnitt vorhanden.
Die vergrößerten Öffnungsweiten wirken zusammen mit den o. g. Modulationen der Partialtiden.
Diese stehen in nichtlinearer Wechselwirkung zu einander. So ist in weiten Ästuarbereichen
mit signifikanten Änderungen zu rechnen, da deutlich mehr Tideenergie stromauf
propagiert. Hier wird dieser Effekt für das Elbeästuar dargestellt.
4. Buchten:
Einen Sonderfall stellen die Buchten ohne nennenswerten Oberwassereinfluss dar (z. B. Jade).
Hier wird die verstärkte Dynamik der Tidewelle durch die höher überfluteten Ufer
(Rand) stärker reflektiert und damit umgeformt. Dieser Effekt ist ohne eine Modellsimulation
nicht einfach prognostizierbar, zumal die Umformungen der Tidewelle von der Form der
Bucht, der Tiefenverteilung der Wattflächen und der Küstenlinie abhängig sind.
2 Lösungsansatz
2.1 Modellbildung
Die Auswirkungen eines Anstiegs des Meeresspiegels (Mean Sea Level, MSL) betreffen neben der
Beckengeometrie auch die Flachwasser- und Ästuargebiete sowie die Buchten. Da sich diese Effekte
überlagern und gegenseitig beeinflussen (nichtlineare Wechselwirkung) wurde hier für die Berechnung
der Tidedynamik ein gekoppeltes Modell verwendet. Diese beinhaltet neben der gesamten Nordsee
die Deutsche Bucht mit verfeinerter Topographiauflösung des Küstensaumes, der Inseln und der
Ästuarmündungen. Das Ems- und Jade-Weserästuar sind annähernd volumentreu angebunden. Die
gesamte Tideelbe von Geesthacht bis Cuxhaven ist durch eine hohe Knotendichte nachgebildet und
beinhaltet alle Hamburger Hafenbecken, die Nebenelben und sämtliche Inseln. Eine Modellbildung
von der freien Nordsee bis zur Tidegrenze der Ästuare gelingt allerdings nur unter Verwendung unstrukturierter
(Dreiecks)-elemente (PLÜß 2003).
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