Das Vorhaben hat zum Ziel, aus den bisher analysierten extremen Sturmtiden jene zu selektieren, die zwar extrem unwahrscheinlich aber dafür potentiell mit extremen Auswirkungen und Konsequenzen verbunden sind ('schwarze Schwäne', engl. 'black swans'). Eine detaillierte Beschreibung des Vorhabens kann dem Förderantrag entnommen werden. Das Arbeitsprogramm des beantragten Verbundforschungsvorhabens gliedert sich in fünf Vorhaben. Im Vorhaben der Universität Siegen wird eine Analyse der potentiellen Auswirkungen vorgenommen, die sich infolge des Versagens einzelner Küstenschutzanlagen in der Region und den daraus resultierenden Überflutungen ergeben würden. Dabei kommen statistische und numerische Modelle zum Einsatz. Die Ergebnisse werden für die Beurteilung der Risiken und Handlungsoptionen benötigt. Eine detaillierte Arbeitsplanung kann dem Förderantrag und der Projekthomepage www.hzg.de/ms/extremeness entnommen werden.
1. Motivation und Zielsetzung: Sandaufspülungen gelten als wirksame Maßnahme zur Klimaanpassung an weichen Küsten. Sie werden seit einigen Jahrzehnten weltweit und auch in Deutschland zum Schutz sandiger Küsten vor Sturmerosion und als Gegenmaßnahme zur strukturellen Erosion der Küstenlinie eingesetzt. Im Allgemeinen werden sie im Vergleich zum Einsatz von starren Bauwerken als wesentlich system- und naturverträglichere Küstenschutzmaßnahme angesehen, die insbesondere die Sanddefizite infolge des prognostizierten Meeresspiegelanstiegs ausgleichen können. Aktuelle Küstenschutzstrategien erfordern eine ganzheitliche, interdisziplinäre Betrachtung im Rahmen eines integrierten Küstenzonenmanagements (IKZM) und ökosystembasierten Managementansatzes (EAM). Das BMBF-geförderte Verbundprojekt STENCIL hat zum Ziel einen ersten Schritt in Richtung der Erarbeitung von Strategien und Werkzeugen für Sandaufspülungen zur Umsetzung eines IKZM und eines EAM zu machen. 2. Arbeitsprogramm und Methodik: Das Projekt gliedert sich in sechs Arbeitspakete (AP). Die Zusammenführung zur Strategie für Sandaufspülungen erfolgt im Arbeitspaket 1 unter Mitarbeit aller Projektpartner (vgl. Abb. 1). Die übrigen fünf Arbeitspakete befassen sich mit der Entwicklung und der Verbesserung von Vorhersage Werkzeugen und Methoden für die einzelnen Fachbereiche. Dies umfasst die Modellierung hydrodynamischer Prozesse (AP 2), die Analyse morphologischer Prozesse auf der Meso-Skala (AP 3) sowie des küstennahen Sedimenttransports (AP 4), die Untersuchung hydrotoxikologischer Auswirkungen von Sandaufspülungsmaßnahmen (AP 5) und das Monitoring der Sedimenteigenschaften sowie der benthischen Habitate an Entnahme- und Aufspülgebieten (AP 6). Die zuverlässige Vorhersage der Sturmfluten, lokalen Wellenbedingungen, Strömungsfelder und der resultierenden Wasserstände führt zur wesentlichen Erhöhung der Effektivität und Verweildauer einer Sandaufspülung. Das Leichtweiß-Institut für Wasserbau (LWI) bearbeitet daher schwerpunktmäßig das Arbeitspaket 2, die Modellierung der hydrodynamischen Randbedingungen und Wechselwirkungen für Sandaufspülungen. Das Arbeitspaket ist systematisch untergliedert in: - AP 2.1:Analyse des Wissenstandes und bestehender Modellansätze, - AP 2.2:Datenerfassung und -auswertung von Naturmessdaten für ausgewählte Pilotstudien, - AP 2.3:Hydrodynamisches Modellierungssystem für Sandaufspülungen, - AP 2.4:Anwendung des Modellsystems für ausgewählte Pilotstudien. 3. Geplante Ergebnisse: Der Fokus des AP 2 liegt auf der frühzeitigen Identifizierung potentieller 'Erosion Hot Spots' auf regionaler Skala unter Betrachtung von Langzeitprozessen und episodischen Sturmflutereignissen. Es soll damit einen Beitrag zur Strategie im Rahmen eines IKZM und EAM für Sandaufspülungen leisten.
In ALADYN-A werden Analysen der beobachteten Tidedynamik durchgeführt. Hierzu werden analytische, statistische und numerische Modelle verwendet. ALADYN-A umfasst zudem die Koordination des Projektes. Eine detaillierte Beschreibung des Vorhabens kann dem Förderantrag (s. Anlage) entnommen werden. Das Arbeitsprogramm des beantragten Verbundforschungsvorhabens gliedert sich in die drei Vorhaben ALADYN-A, ALADYN-B und ALADYN-C. Jedes Vorhaben ist einem der Antragsteller federführend zugeordnet. Die Ergebnisse aus ALADYN-A werden für die Bearbeitung der anderen Vorhaben benötigt. Eine detaillierte Arbeitsplanung kann ebenfalls dem Förderantrag entnommen werden.
Im Kontext des gesamten Verbundprojektes Living CoastLab Hallig werden die Wechselwirkungen zwischen Sedimentauftrag und der Vegetation bearbeiten. Im speziellen soll es darum gehen, wie der Sedimentauftrag von den biologischen Eigenschaften der Arten bestimmt wird. Letztere hängen wiederum von der Flächenbewirtschaftung durch die Landwirte ab, so dass die Bewirtschaftung auch den Sedimentauftrag beeinflussen kann. Die Ergebnisse fließen in die Modellierung des Teilprojektes Hallig-A ein Untersuchungsflächen für die Boden- und Vegetationsanalysen werden in der Nachbarschaft der Sedimentfallen eingerichtet, die von dem Projekt Hallig D angelegt werden. Dort werden wir Bodenanalysen durchführen, mit denen Bodentextur, Calciumcarbonat, verfügbarer Phosphor und Kalium bestimmt wird. Grundwasserhöhe und Salinität werden mit Loggern in Grundwassermessröhren bestimmt. Wir werden die stehende Biomasse in Exclosures im Frühjahr und Sommer ernten und daraus die oberirdische Produktivität bestimmen. Die Pflanzenarten und ihre Deckung werden durch Frequenzanalysen bestimmt. Biologische Merkmale der Pflanzen werden von ca. 10 Individuen pro Art bestimmt. Dazu werden die Individuen nach der Blütezeit geerntet, wenn die Samen angelegt, aber noch ausgefallen sind. Nicht-destruktive Messungen wie die Wuchshöhenmessung werden direkt im Feld durchgeführt. Alle anderen Merkmale werden nach etablierten Protokollen gemessen (www.leda-traitbase.org). Hallig-C wird dann prädiktive Regressionsanalysen entwickeln, die in das numerische Modell einfließen können, das von Hallig A entwickelt wird.
In Hallig-A werden die hydrodynamischen Einwirkungen sowie deren Rückkopplung auf den Sedimenttransport im Untersuchungsgebiet analysiert und modelliert. Übergeordnetes Ziel ist die Abschätzung langfristiger Sedimentationsraten, die ein vertikales Anwachsen der Hallig bedingen. Auf Basis dieser Informationen werden optimierte Schutz- und Managementstrategien erarbeitet. Eine detaillierte Beschreibung des Vorhabens kann dem Förderantrag (s. Anlage) entnommen werden. Das Arbeitsprogramm des beantragten Verbundforschungsvorhabens gliedert sich in die vier Vorhaben Hallig-A bis Hallig-D. Jedes Vorhaben ist einem der Antragsteller federführend zugeordnet. In Hallig-A fließen die Ergebnisse aus Hallig-C und -D ein. Eine detaillierte Arbeitsplanung kann dem Förderantrag (s. Anlage) entnommen werden. Hallig-A dient zur Abschätzung der zukünftigen Entwicklung der Halligen. In Hallig-A kommen hierfür numerische und statistische Modelle zum Einsatz. Hydrodynamische Entwicklungen sowie deren Rückkopplung auf den Sedimenttransport im Untersuchungsgebiet sollen analysiert und modelliert werden.
Das Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft (IWW) der RWTH Aachen University bearbeitet im Verbundprojekt PADO die numerische Modellierung von Dünenbrüchen und resultierender Hinterlandflutung mit XBeach und BreFlow, die über eine Open-MI-Schnittstelle gekoppelt werden sollen. Die Modelle sollen mit den experimentellen Daten, die im Zuge der großmaßstäblichen Forschungsdüne an der Ostseeküste erhoben werden, kalibriert und auf Pilotgebiete angewendet werden. Die Vorhersage der Breschenentwicklung von Dünen infolge von Wellen und Überströmung ist eine herausfordernde Aufgabe aufgrund der Unsicherheiten in den maßgebenden Wasserständen und Wellen, der Inhomogenitäten der Düne, der Vegetation und dem Fehlen geeigneter Kalibrierdaten von großskaligen Modellversuchen. Die Breschenentwicklung inkl. Breschenweite, -tiefe und -dauer kann auf der Grundlage vorhandener numerischer Modelle nicht ausreichend beschrieben werden. Die resultierenden Überflutungsvorgänge sind somit unsicher und ungeeignet für Küstenschutzmaßnahmen. Das Ziel von WP3 ist die Simulation der Breschenbildung und der resultierenden Hinterlandflutung auf der Basis einer großmaßstäblicher Modellversuche. In WP3.1 findet die Kalibrierung und Erweiterung von XBeach auf Grundlage der erhobenen Daten der Modellversuche statt. In WP3.2 folgt die Kalibrierung und Erweiterung von BreFlow, um die Durchströmung zu simulieren. In 'P3.3 werden beide Modellverfahren über eine Open-MI-Schnittstelle gekoppelt. In WP3.4 findet die Anwendung auf die Modellregionen statt. Das Ergebnis ist dann ein kalibriertes Modell, um die Dünenbreite, -tiefe und -dauer sowie die resultierenden Überflutungsflächen, -tiefen und -geschwindigkeiten als Grundlage für eine Risikoanalyse bestimmen zu können.
Das Projekt wird im Rahmen der zweiten Förderbekanntmachung 'Küstenmeerforschung in Nord- und Ostsee' des BMBF-Rahmenprogramms 'Forschung für Nachhaltige Entwicklung' (FONA3) unter dem Forschungsprogramm der Bundesregierung MARE:N - Küsten-, Meeres- und Polarforschung für Nachhaltigkeit gefördert. Vor dem Hintergrund, dass durch die immer intensivere Nutzung der Küstenregionen die Risiken für Menschen und Wirtschaftsgüter bei extremen Naturereignissen stetig steigen, verfolgt die Ausschreibung das Ziel die Weiterentwicklung von zukunftsorientierten Konzepten im Küstenschutz voran zu treiben. Inmitten des Schleswig-Holsteinischen Wattenmeeres befinden sich die weltweit einzigartigen Halligen. Die kleinen Inseln haben keine Deiche und sind aufgrund ihrer exponierten Lage unmittelbar dem Einfluss von Sturmfluten und dem Meeresspiegelanstieg ausgesetzt. Bis zu 50-mal im Jahr werden die Halligen mit Ausnahme der Warften und der darauf befindlichen Gebäude überflutet. Trotz dieser häufigen Überflutungen leben gegenwärtig etwa 270 Bewohner auf den Halligen, deren Lebensweise optimal an diese speziellen Bedingungen angepasst ist. Der Klimawandel wird jedoch für eine Verschärfung der Situation in diesem Lebensraum sorgen. Im Rahmen des Vorgängerprojektes Zukunft Hallig konnte gezeigt werden, dass auf den Halligen verbleibende Sedimentablagerungen infolge regelmäßiger Überflutungen ein vertikales Anwachsen der Geländehöhen begünstigen. Gleichzeitig wurde jedoch ein stärkerer Trend im Anstieg der mittleren und extremen Wasserstände beobachtet. Prognosen über zukünftige Wasserstände deuten sogar auf noch stärkere Anstiege hin, welche durch die natürlichen Sedimentablagerungen voraussichtlich nicht kompensiert werden können. Um die Halligen nachhaltig zu sichern werden daher Strategien benötigt, die diese natürliche Anpassungsfähigkeit fördern und gleichzeitig einen unmittelbaren Schutz der Bewohner auf den Warften ermöglichen. Im Rahmen des Projektes sollen diese Strategien von einem inter- und transdisziplinären Team aus Ingenieuren, Soziologen, Ökologen, Geologen sowie Behörden und unter Berücksichtigung der lokalen Bewohner entwickelt werden.
Das Projekt wird im Rahmen der zweiten Förderbekanntmachung 'Küstenmeerforschung in Nord- und Ostsee' des BMBF-Rahmenprogramms 'Forschung für Nachhaltige Entwicklung' (FONA3) unter dem Forschungsprogramm der Bundesregierung MARE:N - Küsten-, Meeres- und Polarforschung für Nachhaltigkeit gefördert. Vor dem Hintergrund, dass durch die immer intensivere Nutzung der Küstenregionen die Risiken für Menschen und Wirtschaftsgüter bei extremen Naturereignissen stetig steigen, verfolgt die Ausschreibung das Ziel die Weiterentwicklung von zukunftsorientierten Konzepten im Küstenschutz voran zu treiben. Die weltweit ausgeführten Sandaufspülungen sind heutzutage als routinemäßig durchgeführte Küstenschutzmaßnamen anzusehen. Im Kontext eines Integrierten Küstenzonenmanagements (IKZM) und eines ökosystembasierten Management Ansatzes (EAM) aber sind neue Konzepte, Modelle und Werkzeuge zur Gewährleistung und Umsetzung nachhaltiger und umweltfreundlicher Sandaufspülmaßnahmen notwendig. Mit der Umsetzung des Verbundprojektes STENCIL sollen erste Beiträge zur Etablierung eines IKZM und EAM für Sandaufspülungen erarbeitet werden. In dem Verbundprojekt ist die Expertise von Küsteningenieuren, Geologen, Biologen und Toxikologen gebündelt, um verbesserte Werkzeuge und Methoden für die Vorhersage der Hydro- und Morphodynamik an der Küste sowie zur Abschätzung der Auswirkungen von Sandentnahme und -aufspülung auf benthische Habitate und Prädatoren zu leisten. Mit dem Fokus auf das deutsche Wattenmeer leistet das Projekt Beiträge zur 'Wattenmeerstrategie 2100'. Durch Anwendung von Feldmessungen und Laborversuchen sowie konzeptioneller und numerischer Modelle werden wertvolle Datensätze, verbesserte Vorhersagemethoden sowie Prozess- und Arbeitsablaufstudien für die Entwicklung operativer Beobachtungs- und Analyseverfahren für die Praxis entstehen. Gemeinsam mit den Küstenbehörden wird eine Strategie für die Planung und Überwachung zukünftiger Sandaufspülmaßnahmen sowie die notwendigen zukünftigen Forschungsaktivitäten hinsichtlich umweltfreundlicher Sandaufspülungen als 'low-regret' Maßnahmen unter Auswirkungen des Klimawandels erarbeitet.
Zum Entstehen einer Sturmflut muss eine Vielzahl meteorologischer und ozeanographischer Faktoren zusammenwirken. EXTREMENESS untersucht das Zusammenspiel dieser Faktoren mit dem Ziel, extreme Sturmflutereignisse ausfindig zu machen, die zum einen extrem unwahrscheinlich, zum anderen aber trotzdem physikalisch plausibel und möglich sind und die mit extremen Schäden oder Auswirkungen verbunden sein könnten. Eine detailliertere Beschreibung des Projektes kann dem Leitantrag entnommen werden. Extreme Sturmtiden mit den zugehörigen meteorologischen Bedingungen werden in den Vorhaben 'Analyse extremer Sturmfluten und möglicher Verstärkungen' (HZG) und 'Analyse von Windfeldern, die extreme Sturmfluten verursachen können' (DWD) aus existierenden Datensätzen heutiger und möglicher zukünftiger Klimabedingungen herausgefiltert. Von der BAW werden dann im Vorhaben 'Analyse von extremen Sturmfluten in den Ästuaren von Elbe und Ems und mögliche Verstärkung' diese extremen Sturmflutereignisse mithilfe eines hydronumerischen Modells der Ästuare von Ems und Elbe nachgerechnet. Das Ziel dieser Rechnungen ist es, diejenigen Extremereignisse zu identifizieren, die Potential für eine weitere Verstärkung in Form höherer Sturmflutscheitelwasserstände oder längerer Sturmflutdauer besitzen. Zu diesem Zweck sollen der Einfluss von Meeresspiegelanstieg und Abfluss auf die Wasserstände untersucht werden. Diese verstärkten extremen Sturmflutereignisse werden dem Vorhaben 'Analyse möglicher Auswirkungen extremer Sturmfluten' (FWU) zur Verfügung gestellt.
Deckwerke, See- und Ästuardeiche an der Deutschen Küste werden entsprechend der geltenden Anforderungen für einen sicheren Sturmflutschutz geplant, bemessen und gebaut. Ökosystemare Aspekte finden bislang keine oder nur geringe Beachtung. Ziel des Gesamtvorhabens ist es den ökosystemaren Wert von Deichen und Deckwerken unter gleichzeitiger Beachtung der Deichsicherheit zu verbessern. In diesem Zusammenhang ist es Aufgabe der Arbeiten des Instituts für Wasserbau der TUHH, den Einfluss von Monitoring und Monitoring-Strategien sowie Unterhaltungsmaßnahmen auf die Sicherheit von grünen Seedeichen zu untersuchen. Hierzu ist es erforderlich, basierend auf existierenden Unterhaltungsstrategien, unter anderem durch im Vorhaben zu entwickelnde in-situ Versuche, den Erhaltungszustand des Deiches zu analysieren und im Hinblick auf die Deichsicherheit zu bewerten. Im Ergebnis wird ein risikobasierter Unterhaltungsansatz im Sinne eines integrierten 'Life-Cycle' Managements' entwickelt. Hierdurch wird eine durchgängig risikobasierte Betrachtung grüner Deiche und Deckwerke ermöglicht.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 112 |
| Land | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 111 |
| Text | 2 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 2 |
| offen | 111 |
| unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 100 |
| Englisch | 21 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 43 |
| Webdienst | 1 |
| Webseite | 70 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 87 |
| Lebewesen und Lebensräume | 104 |
| Luft | 69 |
| Mensch und Umwelt | 114 |
| Wasser | 101 |
| Weitere | 113 |