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"
On the Sensitivity of Sediment System in the East Frisian Wadden Sea to
Climate Change
Summary
Emil V. Stanev, Gerold Brink-Spalink, and Jörg-Olaf Wolff
ICBM, University of Oldenburg
The paper addresses the individual and collective contribution of tides, wind waves and sea-level
rise to the dynamics of sediment in coastal areas. The results are obtained from simulations with
the General Estuarine Transport Model (GETM) coupled with a sediment transport model. Several
scenarios have been developed aiming at revealing possible trends resulting from realistic (observed
or expected) changes in sea-level and magnitude of wind waves. It is demonstrated that
these changes not only influence the concentration of sediment, which is very sensitive to the magnitude
of the external forcing, but also the spatial and temporal variability patterns. Under a changing
climate forcing the horizontal distribution of the integral effect of deposition and erosion
changes considerably along with changes in the balance of export and import of sediment from the
intertidal basins. We show that this trend does not follow simple rules already known from earlier
studies, thus implicating the need to further apply 3D models in the research of the behaviour of
sediment systems under climate change.
Zusammenfassung
Diese Arbeit behandelt den Einfluss von Tiden, Windwellen und dem Meeresspiegelanstieg auf die
Dynamik von Sedimenten in Küstenbereichen. Die Ergebnisse werden erzeugt durch die Anwendung
des „General Estuarine Transport Model“ (GETM), das mit einem Sedimenttransportmodell
gekoppelt ist. Verschiedene Szenarien werden untersucht, um die möglichen Trends aufzuzeigen,
die sich aus realistischen (beobachteten oder erwarteten) Veränderungen des Meeresspiegels, oder
der Ausprägung von Windwellen ergeben. Es wird gezeigt, dass sich nicht nur die Konzentration
des Sediments im Wasser verändert, die sehr sensitiv auf Veränderungen des externen Antriebs reagiert,
sondern auch die räumlichen und zeitlichen Variabilitätsmuster. Unter einem variierten klimatischen
Antrieb verändert sich die horizontale Verteilung der Differenz zwischen Ablagerung
und Erosion erheblich, was mit einer Verschiebung des Import-Export-Verhältnisses von Sediment
im Gezeitenbecken einhergeht. Wir zeigen, dass dieser Trend nicht den einfachen Regeln früherer
Untersuchungen folgt und argumentieren für die weitere Anwendung von 3D-Modellen bei der
Untersuchung von Sedimentsystemen unter klimatischen Veränderungen.
2 Introduction
The sediment systems in many near coastal areas are strongly coupled with the water dynamics, one
illustration is the East Frisian Wadden Sea where physical processes control coastal erosion and shoreline
change through sediment movement. Thus beaches, barrier islands, bottom profile and sediment
types are adjusted to different forcings: astronomical (tides), atmospheric (wind and wave climate),
open ocean (mean sea level, currents and thermohaline fields) and coastal (fresh water flux). Among
the above mentioned forcing factors, signals originating in the atmosphere and the open ocean seem to
be the most important ones that will be affected by global climate change.
The response of a coastal system is not easily measurable, and attributing different response types to a
specific forcing is a problem. The situation is further complicated because changes in sediment sys-
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