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.
An der Ostseeküste Mecklenburg-Vorpommerns und Schleswig-Holsteins werden Küstenlinien häufig durch Landesküstenschutzdünen geschützt. Trotz weltweiter Forschung ist bislang nicht ausreichend bekannt, wie eine Düne im Ernstfall in Längsrichtung versagt, wie Polderflächen durch eine Dünenbresche geflutet werden und wie sie sich nach Absinken der Hochwasserwelle wieder entleeren. Existierende Dünenerosionsmodelle lösen diese Fragestellung nicht zufriedenstellend. Die geotechnische Standsicherheit der sicherheitsrelevanten Restdüne nach einem Sturmflutereignis ist ebenfalls nicht hinreichend untersucht. Die Ziele des Projektes sind, neue relevante Erkenntnisse zur Dünendynamik zu generieren und die Bemessungsansätze für Dünen und kombinierte Küstenschutzsysteme mit Dünen und Deichen weiterzuentwickeln. Für die Untersuchung der Dünendynamik bei Hochwasserereignissen ist geplant, ein großmaßstäbliches Dünenbauwerk an der Ostseeküste für ein jährliches Ereignis zu bemessen und zu errichten. Durch eine umfangreiche Instrumentierung des Bauwerkes wird sichergestellt, dass alle relevanten Prozesse im Hochwasserfall erfasst werden. Die so gewonnenen Daten dienen unter anderem als Grundlage für die Kalibrierung numerischer Modelle, weiterführende Untersuchungen zur Hydrologie im Hinterland und zur umwelt- und sozioökonomischen Bewertung der möglichen Auswirkungen. Diese Aufgaben werden von fünf Partnerinstituten mit Unterstützung wichtiger assoziierter Partner durchgeführt. Der Lehrstuhl für Geotechnik und Küstenwasserbau ist Hauptantragsteller und Gesamtkoordinator und bearbeitet inhaltlich die wasserbaulichen und geotechnischen Fragestellungen rund um die Forschungsdüne, während das StALU-MM als assoziierter Partner mit wichtigen Datengrundlagen und bei der Entscheidungsfindung zur Forschungsdüne Unterstützung bietet. Die hydrologischen Fragestellungen werden vom Lehrstuhl für Hydrologie und Meteorologie der Universität Rostock bearbeitet und der Lehrstuhl für Geodäsie und Geoinformatik stellt das zentrale Datenmanagementsystem, aufbereitete Geodaten sowie innovative Lösungen für die Oberflächenmesstechnik an der Forschungsdüne zur Verfügung. Die Umsetzung der Erkenntnisse in die Weiterentwicklung numerischer Modelle zu Dünendurchbruch und Hinterlandüberflutung wird durch das Institut für Wasserwirtschaft und Wasserbau der RWTH Aachen vorgenommen. Die ökonomische Bewertung übernimmt das Institut für Ökologische Wirtschaftsforschung IÖW in Berlin. Der Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein ist in seiner Rolle als verantwortliche Behörde für den Küstenschutz in Schleswig-Holstein ein weiterer wichtiger assoziierter Partner und schließlich hat sich die Bundesgeschäftsstelle des BWK bereit erklärt, als assoziierter Partner für die Ergebnisverbreitung mitzuwirken.
Die Abschätzung der Eintrittswahrscheinlichkeiten schwerer Sturmfluten sowie möglicher Änderungen im Zuge des anthropogenen Klimawandels sind für den Küstenschutz von großer Bedeutung. Im Gegensatz zu bisher existierenden Untersuchungen, die sich typischerweise mit hohen Perzentilen oder Wiederkehrwerten und deren Änderungen beschäftigen, sollen im vorliegenden Antrag Ereignisse untersucht werden, die extrem selten und höchst unwahrscheinlich, aber potentiell möglich sind und mit extremen Konsequenzen verbunden sein könnten. Dazu werden zunächst mit verschiedenen Methoden aus einer Vielzahl existierender Beobachtungsdaten, Reanalysen und Klimaszenarienrechnungen extreme Sturmflutereignisse und zugehörige meteorologische Bedingungen identifiziert und selektiert. Anschließend wird mit Hilfe von Modellstudien untersucht, inwieweit diese Ereignisse innerhalb physikalisch plausibler Grenzen zu noch extremeren Sturmfluten hätten führen können. Dabei werden z.B. Effekte des Meeresspiegelanstiegs oder der Tatsache, dass der zeitliche Ablauf eines Sturms unabhängig von der Tidephase ist, berücksichtigt. Mit regionalen Stakeholdern der Stadt Emden wird anschließend eine transdisziplinäre reflexive Bewertung für die extremsten Fälle durchgeführt, wobei Konsequenzen bei unterstelltem Versagen von Schutzanlagen beispielhaft untersucht und in einem sozialwissenschaftlich begleiteten Diskussionsprozess mit Entscheidungsträgern hinsichtlich ihrer regionalen Auswirkungen und möglicher Anpassungsmaßnahmen bewertet werden. Der DWD ist an den Arbeitspaketen WP1 'Datenbasis extremer Sturmflutereignisse' und WP5 'Projektleitung und Ergebnisverwertung' beteiligt sowie verantwortlich für WP2 'Analyse potentieller Verstärkungsmechanismen'.
Projektziel ist die Bestrebungen der lokalen Akteure im Delta des Gelben Flusses zu unterstützen, um den Entwicklungsplan für das Delta in den nächsten Jahren umzusetzen und hierfür einigen wichtigen Stakeholdern genau auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittene Informationen zu liefern, die sie für ihre Planungsprozessen benötigen. Für 5 bereits identifizierte und in die Projektvorbereitung eng eingebundene Nutzer in der Region wird ein innovatives, inter- und transdisziplinäres Informationssystem für die Unterstützung des 'Integrierten Wasserressourcen-, Landressourcen und Küstenzonenmanagements' im Yellow River Delta (YRD) aufgebaut, welches explizit angefragt wird. Informationssystem kann hierbei sowohl als ein Wissenscluster, der für das YRD basierend auf den Forschungsfeldern des Projektes gebildet wird, verstanden werden, als auch als ein physisch existentes Informationssystem, welches populärwissenschaftlich mit den Worten 'umfassendes Mini Google Earth speziell für das Delta des Gelben Flusses, mit deutlich erweiterter Funktionalität beschreiben kann Im Kontext des DELIGHT Projektes werden für das Delta des Gelben Flusses in China zahlreiche Forschungsfragen aus dem Bereich Umwelt- und Klimawandel angegangen und ein Informationssystem aufgebaut. Das DLR ist für die Projektkoordination (Team DL), die Auswertung von Fernerkundungsprodukten für den Naturraum (Team DL) und den urbanen Raum (Team UL) verantwortlich. Die detaillierte Arbeitsplanung ist dem Gesamtantrag zu entnehmen.
Ziel des DELIGHT-Projekts ist es, zum Klimaschutz, einem integrierten Wasser-, Land- und Küstenzonen-Management (ILWRM, ICZM), sowie der Entwicklung innovativer Dienstleistungen und TechnoRD beizutragen. Dies geschieht durch gemeinsame Forschung und Technologie in einem multidisziplinären Ansatz von Natur- und Sozialwissenschaften, durch die Entwicklung von Anpassungsstrategien, das Design und die Implementierung eines Informationssystems angepasst an die Bedürfnisse der chinesischen Entscheidungsträger. Ziele, die nach drei Jahren erreicht sein sollen, beinhalten: Prototypische Implementierung des DELIGHT Informationssystems für Anwender und Akteure im Delta des Gelben Flusses. Das IS beinhaltet: ILWRM & ICZM Pläne, Handlungsempfehlungen für Nutzer und Entscheidungsträger, basierend auf Forschung und Modellierungsergebnissen. Die ausführende Stelle ist insbesondere im Arbeitspaket 4000 tätig, welches sich mit detaillierten, großräumigen dreidimensionalen Simulationen der Hydro- und Morphodynamik im Delta und im küstennahen Bereich der Bohai Sea befasst. Ferner sollen sino-deutsche Messkampagnen zur Sammlung von aktuellen Parametern bzw. Zuständen des Oberflächengewässers und Grundwasserbeschaffenheit/-veränderung durchgeführt werden, zur Kalibrierung und Steuerung der Sturm-, Grundwasser- und Hochwassersimulationen.
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.
Climate change threatens North-west Europe's coastal areas primarily through accelerated sea-level rise, increasing storm surges, and increasing winter rainwater discharge. Todays coastal land management is based on the protection against floods by sea walls and groundwater regulation by drainage. Accelerating sea-level rise and changes in hydrological cycles are likely to affect coastal ecosystems and may restrict the efficiency of these measures in the future. Based on a systematic stakeholder analysis and iterative stakeholder involvement through the length of the project, COMTESS will perform an inter- and transdisciplinary investigation of four land management options, applied to a North Sea and a Baltic Sea coastal region in Germany: (1) Water management: Construction of second coastal defense lines within the hinterland instead of heightening the primary sea wall and formation of freshwater polders enclosed by the primary and secondary dike line. Primary aims of this land management option are to restrict flooding to the polder area in case of limited breaches, to increase freshwater retention for use in dry periods, to prevent subsurface salt water intrusion, and to use reeds for green energy. (2) Carbon sequestration: Similar to the first land management option but polders will be extensively covered with reed fens to yield active peat formation. (3) Trend: Dairy farming and grassland as usual. However, flood events may substantially disrupt land use and incur higher drainage costs, thus reducing the ecological and economic viability of this land management. (4) Stakeholder-based: The three project-led land management options will be submitted to the evaluation of stakeholders of each case study region to explore stakeholder land use preferences. Stakeholder views will be thereby contrasted to economic and ecological rationales. Important emerging discrepancies, which might jeopardize the acceptance and feasibility of implementing the project-led land management options, will form the basis of a stakeholder-based land management option. Each land management option implies the prioritization of certain ecosystem services (ESS, e.g. water management vs. carbon sequestration vs. food production) as well as synergies or trade-offs with other ESS (e.g. biodiversity vs. green energy production). COMTESS will quantify and evaluate the performance of multiple ecosystem functions and services (ESF / ESS) in each land management option in socio-economic and ecological terms. We expect that ESS will more often switch between positive and negative states with rising environmental stochasticity. COMTESS will quantify the ESF / ESS and the ecosystems resilience as realistically as possible on the plot level and upscale the results to the landscape level using a combination of statistical and process-based models. The results will be subject to an economic risk analysis. Moreover, key socio-cultural dimensions, which strongly influence the readiness of
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.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 113 |
| Land | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 111 |
| Text | 3 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 3 |
| offen | 111 |
| unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 101 |
| Englisch | 22 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 2 |
| Keine | 43 |
| Webdienst | 1 |
| Webseite | 71 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 85 |
| Lebewesen und Lebensräume | 105 |
| Luft | 70 |
| Mensch und Umwelt | 115 |
| Wasser | 102 |
| Weitere | 113 |