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Dynamic and Residual Tide Analysis for improved GRACE de-aliasing

Ausbau der Seehafenzufahrten - Die Rolle der BAW als Gutachter in der Planungs- und Genehmigungsphase

Die weltweiten Warentransporte werden zu über 90 Prozent auf dem Seeweg abgewickelt. Die Seehäfen dienen den Warenströmen als Anlaufstelle und haben daher eine besondere Bedeutung für den gesamten Welthandel. Auch die deutsche Volkswirtschaft ist auf eine leistungsfähige Infrastruktur der Seehäfen angewiesen, um das Außenhandelsvolumen von jährlich rund zwei Billionen Euro effizient umsetzen zu können. Um die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Seehäfen international zu sichern, wurden sie, wie auch ihre Zufahrten, in der Vergangenheit immer wieder an die Anforderungen der modernen Seeschifffahrt angepasst. So wurden seit dem Ende des 19. Jahrhunderts viele Fahrrinnen verändert, beispielsweise an Ems, Jade, Weser und Elbe. Zusätzlich haben umfangreiche Küstenschutzmaßnahmen, wie etwa Eindeichungen, die ursprünglich natürlichen Tideflusssysteme nachhaltig verändert. Auch heute sind noch weitere Fahrrinnenanpassungen für die Unter- und Außenelbe, die Unter- und Außenweser und die Außenems geplant. Die Pläne werden auf Antrag eines Bundeslandes (überwiegend Niedersachsen, Hamburg, Bremen) von der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) des Bundes durchgeführt und der Planfeststellungsbehörde zur Genehmigung vorgelegt. Die BAW ist im Auftrag der WSV als Sonderfachgutachter an den Planungen beteiligt. Da Seehafenzufahrten wie beim Hamburger Hafen leicht 100 Kilometer lang sein können, ergeben sich großflächige zusammenhängende Eingriffsflächen. Die geplanten Fahrrinnenanpassungen zählen entsprechend zu den größten Infrastrukturprojekten Deutschlands, bei denen zahlreiche Nutzungskonflikte beachtet werden müssen. Dazu gehört, dass die Seeschifffahrt auf den Tideflüssen in einem besonders schützenswerten Ökosystem stattfindet. Darüber hinaus schließen sich meist Schutzgebiete von nationaler und europäischer Bedeutung an. Fahrrinnenanpassungen können daher komplexe Auswirkungen auf die biotischen und abiotischen Systemparameter eines Tideflusses haben. Im Rahmen der für die Planungen nach nationaler und europäischer Gesetzgebung erforderlichen Umweltverträglichkeitsprüfung besteht somit eine hohe Verantwortung der Gutachter bei der Ermittlung und Prognose der ausbaubedingten Auswirkungen auf das Ökosystem. Hieraus ergibt sich die besondere Bedeutung der BAW-Gutachten: Die von der BAW prognostizierten Auswirkungen auf die abiotischen Systemparameter sind Grundlage für die ökologische Bewertung. So werden durch einen Ausbau der Wasserstand (z. B. Tidehochwasser, Tideniedrigwasser, Sturmflutscheitelwasserstände), die Strömungen und der Salzgehalt beeinflusst. Auch müssen die Auswirkungen auf den Sedimenttransport und das Gewässerbett (Morphodynamik) der von Gezeiten geprägten Flüsse ermittelt werden. (Text gekürzt)

Oekologie tropischer Ueberschwemmungsgebiete

Oekologie tropischer Ueberschwemmungsgebiete mit Schwerpunkt Amazonien und Pantanal, Brasilien: Struktur und Funktion von Ueberschwemmungsgebieten in Abhaengigkeit vom Flutpuls, der Sedimentfracht und den geochemischen Bedingungen; Anpassungen von Organismen an den Wechsel zwischen aquatischer und terrestrischer Phase, Primaerproduktion und Photosynthese in Abhaengigkeit vom Flutpuls, Abbau von organischem Material, Nahrungsnetze und Bioelementzyklen; Biodiversitaet.

HW-gefährdeter Bereich Tidegebiet Elbe Hamburg

Hochwasser gefährdeter Bereich Tidegebiet Elbe Hamburg Fachliche Beschreibung: „Der durch Tidehochwasser, insbesondere Sturmfluten, gefährdete Bereich im Tidegebiet der Elbe besteht aus den Landflächen zwischen der Gewässerlinie der Elbe (§ 3) und der Linie der öffentlichen Hochwasserschutzanlagen oder, sofern öffentliche Hochwasserschutzanlagen nicht bestehen, der Linie des amtlich bekannt gemachten Bemessungswasserstands für öffentliche Hochwasserschutzanlagen zuzüglich eines Sicherheitszuschlags von 0,50 m." Auszug aus § 53 HWaG Rechtlicher Hintergrund: § 53 des Hamburgischen Wassergesetzes (HWaG) in der Fassung vom 29.05.2005 über "Hochwassergefährdeter Bereich im Tidegebiet der Elbe"

Zukunftsszenarien zur Förderung einer nachhaltigen Nutzung mariner Räume, Vorhaben: Schutz oder Nutzung - Einfluss mariner Schutzgebiete und Windparks auf das Ökosystem

Numerische Abbildung von Deckwerken mittel CFD-DEM

Ziel des Forschungsprojekts ist die Ermittlung optimierter Deckwerksausbildungen für charakteristische Randbedingungen an Seeschifffahrtsstraßen. Ein gekoppeltes CFD-DEM Model wird entwickelt zur Simulation der Interaktion der Deckwerkssteine mit schiffsinduzierten Wellen und Strömungen. Aufgabenstellung und Ziel Deckwerke aus losen Wasserbausteinen werden regelmäßig zum Schutz von Uferböschungen an Schifffahrtsstraßen vor Erosion durch hydraulische Belastungen aus schiffs- und windinduzierten Wellen und Strömungen verbaut. Die derzeitigen Berechnungsgrundlagen zur Deckwerksbemessung basieren hauptsächlich auf physikalischen Versuchen und Erfahrungen aus dem Betrieb von Binnenwasserstraßen oder Küstenschutzbauwerken. Für die komplexen und vielfältigen Randbedingungen an Seeschifffahrtsstraßen und im Tidegebiet sind die derzeitigen Berechnungsgrundlagen unzulänglich und die Bemessung daher mit wenig quantifizierbaren Unsicherheiten verbunden. Regelwerke, wie sie für Binnenwasserstraßen entwickelt wurden (GBB, BAW 2010; MAR, BAW 2008), existieren nicht. Für eine sichere und nachhaltige Bemessung der Deckwerke an Seeschifffahrtsstraßen werden numerische Simulationen zur Untersuchung der Stabilität von Deckwerken unter typischen hydraulischen Belastungen im Tidegebiet eingesetzt. Insbesondere ein gekoppeltes Computational Fluid Dynamics - Discrete Element Method (CFD-DEM) Modell wird weiterentwickelt, um die Interaktion zwischen Deckwerksteinen und schiffsinduzierten Wellen und Strömungen zu untersuchen. Ziel des Forschungsprojekts ist die Ermittlung optimierter Deckwerksausbildungen für charakteristische Randbedingungen an Seeschifffahrtsstraßen. Aufbauend auf diesem FuE-Projekt können Regelbauweisen hergeleitet werden und in ein Merkblatt münden. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Erweiterte Kenntnisse über die Interaktion zwischen Deckwerksteinen und hydraulischen Belastungen im Tidegebiet werden zu einer optimierten Deckwerksausbildung für charakteristische Randbedingungen an Seeschifffahrtsstraßen führen. Geringere Bau- und Unterhaltungskosten sind bei einem ausreichendem Sicherheitsniveau und höherer Nachhaltigkeit zu erwarten. Untersuchungsmethoden Im Rahmen des Vorgängerprojekts (B3952.06.04.70270) wurde bereits ein CFD-DEM-Modell zur Untersuchung der Stabilität von losen Deckwerken gegenüber Wellen- und Strömungsangriff entwickelt (Petzold 2018; Sorgatz 2023). Physikalische Modellversuche sowie Messungen in der Natur wurden durchgeführt und mit dem Modell numerisch simuliert. Das Modell hat jedoch einige Einschränkungen, die nunmehr behoben werden sollen. Insbesondere soll ein neues Modell erstellt werden, bei dem die Fluidzellen kleiner als die Steine sind, um Strömungseffekte und Turbulenzen zwischen Deckwerksteinen zu berücksichtigen. Außerdem sollen nicht-sphärische Geometrien zur Darstellung der Steine verwendet werden, um diese exakter zu simulieren. Zur Entwicklung dieses neuen Modells soll die Software CFDEM® (Goniva 2012) verwendet werden, die zudem den Vorteil besitzt, multi-core zu rechnen. Messungen von Schiffsbelastungen in der Natur sowie von Strömungsbelastungen in der hydraulischen Rinne dienen als Eingangswerte zur Erzeugung der numerischen Wellen und Strömungen. Weitere repräsentative Messungen der resultierenden Zustandsgrößen im Feld und/oder in physikalischen Modellversuchen bilden die Grundlage für die numerische Simulationen und für die Modellkalibrierung und Modellvalidierung. Die bereits vorhandenen Messdaten werden verwendet, aber auch neue Messkampagnen sind geplant. Vorhandenes sowie neues Messequipment soll dabei zum Einsatz kommen (instrumentierte Wasserbausteine, autarke Wasserdruck- und Strömungssonden, ggf. eine Porenwasserdrucksonde). Mit dem neuen numerischen Modell werden zunächst die bereits erfolgten physikalischen Versuche nachgerechnet und verglichen. (Text gekürzt)

Saisonale Sensitivität von Ökosystemfunktionen in einer sich erwärmenden Arktis (Svalbard, Vorhaben: Ökophysiologische Plastizität und Ausbreitungspotenzial arktischer Makroalgengemeinschaften

Die Küstenökosysteme am Arabischen Golf 10 Jahre nach der Ölkatastrophe des Golfkrieges von 1991

Durch die, im Golfkrieg von 1991, vom irakischen Aggressor mutwillig freigesetzten 1-6 Mio. t. Rohöl, wurden zahlreiche Küstenabschnitte an der saudiarabischen Küste verschmutzt. Die Lebewelt vieler Strand- und Intertidalbereiche wurde weitgehend vernichtet. Wissenschaftler aus Europa und Saudi Arabien untersuchten im Rahmen eines von der EU geförderten Projekts von 1992-1995 die Folgen der Katastrophe auf die Ökosysteme. Seit 1995 wurden keine weiteren Untersuchungen durchgeführt. Bei einer Reise im März 1999 konnte der Antragsteller an verschiedenen Strandabschnitten unter frischen Sedimenten (welche die Küste optisch voll regeneriert erscheinen lassen) noch beachtliche Teer- und Ölrückstände feststellen. In einigen Salzmarschbereichen findet erst jetzt eine zaghafte Kolonisierung von Krabben und Halophyten statt. Aufgrund der ausgezeichneten Dokumentation durch das EU-Projekt (der Antragsteller war daran beteiligt und hat daher zu allen Berichten Zugang) könnte durch erneute Untersuchungen 10 Jahre nach der Katastrophe die Regeneration, welche offensichtlich bei weitem noch nicht abgeschlossen ist, langfristig dokumentiert werden. Eine solche Studie würde erheblich zum besseren Verständnis von Regenerationsmechanismen in Abhängigkeit von verschiedenen Küstenökosystemen am Arabischen Golf beitragen.

Kuestenmessprogramm der BfG - Einrichtung eines Dauermessprogramms fuer die Kuestengewaesser

Einrichtung eines Dauermessprogramms, um die wichtigsten Schadstoffe, ihre Konzentrationen und ihre Verteilung in den Kuestengewaessern systematisch zu erfassen. Das Dauermessprogramm sieht Untersuchungen in den Brackwasserzonen der Aestuarien und in den inneren Kuestengewaessern vor. Es sind Teilmessnetze im Muendungsbereich der Tidefluesse vorgesehen. Die Teilmessnetze umfassen Messstationen, auf denen die zur Zeit zuverlaessig messbaren physikalischen und chemischen Parameter gemessen und oertlich registriert werden und Messstellen, an denen chemische und biologische Werte durch regelmaessige Messfahrten und Probenahmen erfasst werden. Ausserdem werden im Teilmessnetz weitere physikalische und hydrologische Parameter zeitweise erfasst.

Grossraeumige Modellierung des Nordfriesischen Wattenmeeres

Im Rahmen von Kuestenschutzmassnahmen im Bereich des Nordfriesischen Wattenmeeres haben viele Autoren die Nutzung von Dammbauwerken zur Erhaltung der Inselkuestelinien diskutiert. Im Bereich des Nordfriesischen Wattenmeeres existieren solche Dammbauwerke zwischen Nordstrandischmoor und dem Festland sowie zwischen der Inel Langeness und dem Festland. Das Land Schleswig-Holstein hat im letzten 'Generalplan Kuestenschutz' den Bau eines Sicherungsdamms zwischen der Insel Pellworm und dem Festland festgelegt. Durch einen solchen Dammm soll die in jeder Tideperiode einsetzende Umstroemung der Insel Pellworm verhindert werden. Langzeitmessungen zum Verlauf der Norderhever im Bereich Pellworm haben eine staendige Verbreiterung und Vertiefung der Norderhever in den letzten Jahrzehnten und einen Abtrag des Inselsockel gezeigt. Durch die Einengung des Flutraumes soll eine Stabilisierung dieser Wattrinne erreicht werden. Bedingt durch die im zu modellierenden Gebiet vorherrschende Tidedynamik fliessen waehrend einer Tideperiode netto etwa 80 Millionen Kubikmeter Wasser ueber den Schnitt des geplanten Sicherungsdammes von der Norderhever in die Aue und bilden damit verbunden die Grundlage fuer einen permanenten Materialtransport aus der Norderhever heraus. Die Auswirkungen des Dammbaus auf den Bereich des Nordfriesischen Wattenmeeres sollen mit HN-Modellen untersucht werden.

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