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s/ride/Tide/gi

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Gewässerbauwerke Hamburg

Bauwerke in und an Gewässern der FHH Hamburg verfügt als wassergeprägte Metropole über ein dichtes und vielfältiges System von Gewässern, das von Tideflüssen wie der Elbe über Nebenflüsse, Kanäle bis hin zu kleineren Bächen und Gräben reicht. Zur Steuerung, Nutzung und Sicherung dieser Gewässer kommt eine Vielzahl technischer Anlagen – die sogenannten Gewässerbauwerke – zum Einsatz. Zu den wichtigsten Gewässerbauwerken in Hamburg zählen unter anderem Schleusen, Wehre, Sperrwerke, Pumpwerke, Fischaufstiegsanlagen sowie Durchlässe und Stauanlagen. Diese Bauwerke erfüllen unterschiedliche Funktionen, die eng miteinander verzahnt sind: Hochwasserschutz: Insbesondere entlang der Elbe und ihrer Nebenflüsse sichern Sperrwerke und Deichanlagen die Stadt vor Sturmfluten und steigenden Wasserständen. Wasserstandsregelung: Wehre und Schleusen stabilisieren Wasserstände in Binnengewässern und Kanalsystemen und ermöglichen eine kontrollierte Ableitung von Niederschlagswasser. Entwässerung und Regenwassermanagement: Pumpwerke und steuerbare Bauwerke gewährleisten den Abfluss von Oberflächenwasser, insbesondere in tiefer liegenden Stadtteilen. Schifffahrt und Nutzung: Schleusen in Fleeten und Kanälen ermöglichen die Durchgängigkeit für Boote und unterstützen die historische sowie aktuelle Nutzung der Wasserwege. Ökologische Funktionen: Moderne Bauwerke integrieren zunehmend Maßnahmen zur ökologischen Durchgängigkeit, etwa durch Fischaufstiegsanlagen oder naturnahe Umgestaltungen. Hamburg steht dabei vor besonderen Herausforderungen: Neben dem Einfluss der Gezeiten erfordern Klimawandel, Starkregenereignisse und steigende Meeresspiegel eine kontinuierliche Anpassung und Modernisierung der Gewässerinfrastruktur. Die Planung, der Betrieb und die Unterhaltung der Gewässerbauwerke erfolgen im Rahmen eines integrierten Gewässermanagements. Ziel ist es, technische Sicherheit, urbane Nutzung und ökologische Anforderungen in Einklang zu bringen und so die nachhaltige Entwicklung der Stadtlandschaft zu gewährleisten.

Zeitliche Variabilität von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik

Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der zeitlichen Variabilität in der Energie von internen Wellen und der Stärke von vertikaler Vermischung in Abhängigkeit des Nordatlantikstroms und dem damit verbundenen Wirbelfeld. Hierfür werden 5-6 Jahre von Strömungsmesserdaten und Temperatur/Leitfähigkeitsmessungen von drei Verankerungen entlang eines Schnittes westlich des Mittelatlantischen Rückens (MAR) sowie LADCP/CTD Daten von fünf Schifffahrten genutzt. Konkrete wissenschaftliche Ziele dabei sind:- Erstellung von Zeitserien der Energie in internen Wellen unter Benutzung der Verankerungszeitreihen von Strömung und Schichtung- Untersuchung der Zeitskalen auf denen Veränderungen in der Energie interner Wellen stattfinden. Mögliche Ursachen für Variabilität sind der Windeintrag, Position des Nordatlantikstroms und Wirbel- Identifizierung von Prozessen, welche die beobachteten internen Wellen generieren, wie z.B. Gezeiten, Stürme, Jahresgang, Wirbel, die Arme des Nordatlanikstroms (Verhältnis von lokalen zu großräumigen Erzeugungsmechanismen)- Bestimmung der Vermischungsraten (Temperaturinversionen, Thorpe Skalen, Feinstrukturparameterisierung) in Abhängigkeit der variablen Hintergrundbedingungen Hierfür werden zunächst Spektren potentieller und kinetischer Energy der internen Wellen auf ihre Abhängigkeit von veränderlichen Hintergrundbedingungen wie z.B. Wind, Gezeiten, Wirbel, Schichtung und Variabilität im Nordatlantikstrom sowieso des Einflusses der Topographie untersucht. Die instrumentelle Ausstattung der Verankerungen seit Sommer 2012 erlaubt zusätzlich die Approximation der internen Wellen durch vertikale Moden und damit verbunden die Berechnung von Energieflüssen, welche wichtige Informationen über die Menge und die Variabilität in der Energie, die in internen Wellen im Nordatlantik transportiert wird, liefern. Außerdem geben diese so gewonnenen Energieflüsse in Kombination mit der Berechnung von Ausbreitungspfaden von internen Wellen, welche am mittelatlantischen Rücken erzeugt wurden, Aufschluss über die relative Bedeutung der Topographie des MAR für die Erzeugung von internen Wellen. Beginnend vom Sommer 2015 werden die Analysen erweitert, indem Temperatur- und Druckdaten mit hoher Tiefenauflösung für die Berechnung von Thorpe Skalen und Dissipationsraten und deren zeitlichen Variabilität genutzt werden. Weitere Informationen über die zeitliche und räumliche Variabilität der Vermischungsraten im Nordatlantik werden durch die Analyse von Diffusionsraten, die anhand von LADCP/CTD Daten und einer Feinstrukturparameterisierung berechnet werden, erlangt. Dies liefert weitere Aufschlüsse über die dominanten Prozesse in der Erzeugung von internen Wellen und vertikaler Vermischung im Nordatlantik, sowie deren zeitlicher und räumlicher Variabilität.

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)

Salzflüsse im Weserästuar 2019/2020

Dieser Datensatz umfasst Monitoringdaten und Modellergebnisse (Hydronumerisches Modell) für das Weserästuar, Nordsee. Die Daten wurden für quantitative Analysen in dem Manuskript „Surges control Salt Flux Variability in a partially-mixed Estuary“ verwendet, das im Journal of Geophysical Research: Oceans zur Veröffentlichung eingereicht wurde. Die Modellergebnisse, wie im Manuskript beschrieben, umfassen Salzflüsse, die aus den simulierten Strömungsgeschwindigkeiten und Salzgehalten abgeleitet wurden. Die vier Salzflusskomponenten [kg s-1] enthalten ein barotrope Komponente (barotropic flux, Fbt), Tidal Pumping (tidal oscillatory salt flux, Fto), den Beitrag durch die ästuarine Austauschströmung (exchange flow contribution, Fex) und eine weitere Komponente, die durch intratidal veränderliche Scherraten (tidal oscillatory shear, Ftos) bestimmt wird. Die Salzflüsse wurden jeweils, entlang der Zeitreihe, für die Dauer eines Tidetages bestimmt. Jeder Schritt beginnt mit einem Stauwasser. Die zeitliche Auflösung beträgt daher eine Halbtide. Die Zeitreihe umfasst ein hydrologisches Jahr. Die Auflösung entlang des Ästuars beträgt 1 km. Zusätzlich zu den Salzflüssen wurden fünf weitere Parameter abgeleitet: die Tideasymmetrie (Strömungsgeschwindigkeit), der gezeitengemittelte Salzgehalt, der Tidenhub [m] sowie die gezeitengemittelte Schichtung (potenzielle Energieanomalie) [J m-3]. Diese Parameter legen auf dem Gitter der Salzflusskomponenten vor. Die Salzintrusion ist in Flusskilometern angegeben und entspricht der Lage der Isohaline der Salinität von 2 PSU (gezeitengemittelt, bestimmt aus Modellergebnissen). Die übrigen Parameter im Datensatz wurden aus Monitoringdaten ermittelt. Hierzu zählen Zeitreihen der Windkomponente des Wasserstands [m], der Windgeschwindigkeit [m s-1] sowie der Windrichtung [°], abgeleitet von Messungen am Leuchtturm Alte Weser. Die spezifischen Methoden für jeden Monitoringparameter sind im Manuskript beschrieben. Dazu kommt noch der Abfluss (Intschede) [m3 s-1]. Alle Daten liegen als selbsterklärende Textdateien mit Kopfzeile vor. This dataset contains monitoring data and numerical model results for the Weser estuary, North Sea, used for quantitative analyses in the paper “Surges control Salt Flux Variability in a partially-mixed Estuary”, which was submitted to the Journal of Geophysical Research: Oceans. Model results comprise salt fluxes, derived from simulated velocity and salinity, as described in the paper. The four salt flux contributions [kg s-1] are the barotropic flux (Fbt), the tidal oscillatory salt flux (Fto), the exchange flow contribution (Fex) and the flux due to tidal oscillatory shear (Ftos). Salt fluxes were determined for the duration of one tidal day, moving stepwise through the timeseries. Each step starts with one slack water. Therefore, the temporal resolution is one value per tidal phase, as described in detail in the manuscript. The time series covers one hydrological year. The along-channel resolution is 1 km. Five additional parameters are derived from model results: the tidal velocity asymmetry, tidally averaged salinity, tidal range [m], and tidally averaged stratification (potential energy anomaly [J m-3]), all stored on the same spatiotemporal grid as the salt flux contributions. The salt intrusion is obtained from subtidal salinity using the location of the isohaline 2 (PSU). The salt intrusion is stored in terms of river km. The remaining parameters in the dataset are derived from monitoring data. These are time series of discharge [m3 s-1], surge [m], tidal range [m], wind speed [m s-1] and wind direction [°], all provided on the same temporal grid as the salt fluxes. The specific methods are described in the paper, for each of the monitoring parameters. All data are stored as self-explanatory, character-delimited text files with header lines.

Seasonal nutrient dynamic in the Elbe Estuary June 2019

This dataset contains measurements from LP20190603, collected aboard the R/V Ludwig Prandtl in June 2019 in the Elbe Estuary. In a transect cruise, geobiochemical parameters were measured starting in the North Sea (53.98°N 8.36°E) to the port of Oortkaten in the upstream Elbe Estuary (53.46°N 10.06°E). Sampling was conducted upstream against the outgoing tide to prevent tidal effects on the measurements. Water samples were taken approximately every 20 min. The discrete water samples were used to measure dissolved inorganic nutrient, nitrate stable isotope composition, suspended particulate matter (SPM) concentration, particulate carbon and nitrogen content of SPM and nitrogen stable isotope composition of SPM. An onboard membrane pump provided the on-line in situ FerryBox system. It continuously measured oxygen, salinity, and temperature during the cruise. A N2O analyzer coupled (Model 914-0022, Los Gatos Res. Inc., San Jose, CA, USA) with a seawater/gas equilibrator using off-axis cavity output spectroscopy continuously detected dry mole fraction of dissolved nitrous oxide along the estuary. Aim of the cruise was to study the interplay between eutrophication, in-stream nutrient regeneration and N2O emissions in a temperate Estuary.

Dynamic and Residual Tide Analysis for improved GRACE de-aliasing

Schwerpunktprogramm (SPP) 1889: Regional Sea Level Change and Society (SeaLevel), Teilprojekt: Holozäne Meeresspiegelschwankungen in Südostasien

Relative Meeresspiegelschwankungen resultieren aus dem Zusammenspiel von Eustasie, Isostasie, Tektonik und Subsidenz. Die Rekonstruktion des holozänen Meeresspiegels erlaubt es sowohl vertikale Landbewegungen als auch geophysikalische Modelle zu Glazialen Isostatischen Ausgleichsbewegungen (GIA) zu definieren, welche im Gegenzug benutzt werden um instrumentelle Meeresspiegelmessungen an Gezeitenpegeln zu korrigieren. Dementsprechend repräsentieren regionale Daten zu relativen Meeresspiegelschwankungen während des Holozäns, welche auf der Grundlage von standardisierten Protokollen erhoben wurden, den Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen zu Meeresspiegelschwankungen des vergangenen Jahrhunderts und die Grundlage für eine Bewertung von lokalen und regionalen Meeresspiegelschwankungen während des 21ten Jahrhunderts. Obwohl es für einige Gebiete genaue Daten zu holozänen Meeresspiegelschwankungen gibt sind Rekonstruktionen für Südostasien, einer vom zukünftigen Meeresspiegelanstieg hoch gefährdeten Region, noch immer begrenzt und im Bezug auf die korrekte Interpretation von Meeresspiegelanzeigern, deren Höhenbezug zu Normalnull und die Qualität der Altersbestimmungen, fragwürdig. Das übergeordnete Ziel dieses Antrags ergibt sich daher aus der Frage: Wie können wir unser Verständnis über relative Meeresspiegelschwankungen während des Holozäns in Südostasien und die damit in Zusammenhang stehenden Prozesse verbessern? Um diese Frage zu beantworten werden wir veröffentlichte Meeresspiegeldaten neu Auswerten und einem standardisierten Ansatz entsprechend in einer Datenbank zusammentragen. Diesen Datensatz werden wir anschließend mit den Forschungsergebnissen von einigen Inseln im Spermonde Archipel, einer vom zukünftigen Meeresspiegelanstieg hoch gefährdeten Region, ergänzen. Im Anschluss an die Geländearbeit werden wir einen umfassenden Datensatz an geophysikalischen Modellen erstellen welche sowohl auf den Ergebnissen der Datenbank, als auch auf den neu erhobenen Geländedaten beruhen und welche statistische Unsicherheiten im Bezug auf das gewählte Eismodell und die Mantelviskosität beinhalten. Dies wird es uns ermöglichen die volle Bandbreite von GIA Signalen zu erfassen und den Bereich zu definieren welcher am besten zu den geologischen Geländedaten passt. Die Geländedaten werden außerdem auf der Grundlage eines Bayes'schen Ansatzes statistisch ausgewertet um potentielle Muster innerhalb der holozänen Meeresspiegelschwankungen zu entdecken. Die Resultate der statistischen Auswertung werden mit den Ergebnissen einer Satellitenbildauswertung bezüglich der Bevölkerungsdichte und Landnutzungsmustern auf den Inseln im Spermonde Archipel gegengeprüft. Nicht zuletzt durch die enge Zusammenarbeit mit weltweit führenden Experten auf internationaler Ebene wird innerhalb dieses Projekts ein Doktorand in allen Bereichen der Meeresspiegelforschung ausgebildet, von Labor und Geländetechniken bis hin zur geophysikalischen Modellierung und Datenauswertung.

Harbour and grey seal counts in the Elbe Estuary, Germany, between Wedel and Scharhörn in 2023/2024

Aerial surveys were conducted in the Elbe Estuary, Germany, to count seals on their haul-out sites. Haul-out sites were located within the intertidal zone, usually close to the waterway or tidal creeks. The north-western border of the study area was located at the approximate river-km 753 (island of Scharhörn) and the south-eastern border was located at river-km 632 (Mühlenberger Loch). Flights were performed monthly from August 2023 until July 2024 (11 flights in total) at low tide. Within each month, a flight date in the middle of the month was chosen, depending on the tide and weather conditions. The flight scheduled for December 2023 had to be canceled due to persistently unfavorable weather conditions. Flights were performed with a twin-engined aircraft at a height of approximately 500 feet and at an average speed of 100 knots. The flight routes were tracked via GPS. Sighted seals were photographed on their haul-out sites and the corresponding geographic position was recorded. In the office, the photos were used to identify the species and age class, and count the animals.

Multibeam bathymetry raw data (Kongsberg EM712 entire dataset) of RV HEINCKE during cruise HE659

Raw multibeam bathymetry data from the Kongsberg EM712 was acquired during the RV Heincke cruise HE659 in the German Bight in April 2025. The data was generally acquired during calm seas in water depths between 20 and 50 m. Primarily three different regions were surveyed (Borkumer Reef Ground, Sylt Outer Reef, and Helgoland). Generally the data is comprehensive and overlapping swaths creating a continuous bathymetry were archived. In some areas the data was acquired complementary to sidescan sonar surveys and individual tracks do not overlap. Data are unprocessed and therefore may contain some incorrect depth measurements (artifacts) without further processing. No tide variations are applied. Sound velocity profiles were acquired regularly. Overall, it appears that the data quality is rather good. The gridded data showed relatively few obstacles.

Oceanographic data of Time Series Station Spiekeroog for 2009

The Time Series Station Spiekeroog (TSS) was setup in 2002, in the tidal inlet between the East Frisian Islands of Langeoog and Spiekeroog in the Southern German Bight, at position 53°45′01.0″ N, 007°40′16.3″ E. The aim was to ensure the continuous measurement of physical, biological, chemical and meteorological parameters, even under extreme weather conditions such as storms, ice, and storm surges. The TSS was financed as part of the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) research unit BioGeoChemistry of Tidal Flats and the Ministry for Science and Culture of the Land of Lower Saxony (MWK). Here, water temperature and conductivity were measured in the year 2009. All raw data were revised and corrected for steps as range, outliers and stationarity checks. Water temperature and conductivity were measured in five different depths (4 m, 5.5 m, 7.5 m, 9.5 m, 11.5 m below MSL). Due to marine biofouling at the sensors and accompanying drift of instruments, the measured water temperature and conductivity data were corrected via linear regression by using reference data. As the water column in this region is well mixed and the water depth of the measurements varies with the tide, data from all five depths were averaged and referenced to a water depth of 4 m. Absolute salinity was derived from conductivity, temperature and pressure data according to TEOS 10. Data were smoothed and a quality flag was assigned for water temperature and salinity. The quality flags refer to the standard for data quality control of SeaDataNet https://www.seadatanet.org/ (0 = raw data, 1 = good data, 2 = probably good data, 3 = questionable data). Water level data for 2009 obtained at TSS are published by Holinde et al. (2015). A detailed description of the Time Series Station Spiekeroog, its structure and instrumentation can be found in Zielinski et al. (2022) and in Reuter et al. (2009).

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