Ziele: Die Elbe, besonders die tidebeeinflusste Unterelbe, ist ein stark frequentierter Schifffahrtsweg. Aufgrund des Tideeinflusses benötigen Schiffe, die von der Nordsee kommend die Elbe nach Hamburg befahren, permanente Vorhersagen des Wasserstandes. Für bestimmte Manöver im Hafen (z. B. Eindocken von Schiffen, Wenden sehr großer Schiffe) sind zusätzlich detaillierte Kenntnisse der tide-abhängigen Strömungsverhältnisse wichtig. Bei extremen Ereignissen wie Sturmfluten, sehr hohen oder auch sehr niedrigen Oberwasserzuflüssen in die Tideelbe sind räumlich und zeitlich detailliertere Vorhersagen von Wasserstands- und Strömungsverhältnissen besonders wichtig. Diese Informationen ermöglichen zusätzlich zu einer verbesserten Beratung der Schifffahrt und der Wasserwirtschaft in den Elbemarschen auch die Möglichkeit, bei Havarien im Bereich der Elbe die Öl- bzw. Schadstoffbekämpfung effizienter zu betreiben. Durch die Kopplung numerischer Modelle der Tideelbe mit hydrodynamisch-numerischen Vorhersagemodellen der Nordsee und Deutschen Bucht soll im Rahmen dieses Forschungsvorhabens gezeigt werden, dass mit numerischen Modellen und heutiger Rechnerleistung räumlich und zeitlich hochaufgelöste operationelle Wasserstands- und Strömungsvorhersagen für die Elbe möglich sind. Damit kann dann das Projekt OPTEL als Pilotstudie für Jade/Weser und Ems angesehen werden. Das Vorgehen erfordert vier Teilprojekte OPTEL A-D (A: BSH, B: DWD, C: BAW, D: HPA), mit denen folgende Teilziele verfolgt werden: - Verbesserung der empirischen und operationellen numerischen Wasserstandsvorhersage für die Elbe, mit der Perspektive, dass die im Projekt OPTEL entwickelten Verfahren auch für Ems und Jade/Weser einsetzbar sind (OPTEL A-D); - Grundlagenuntersuchungen zu den physikalischen Zusammenhängen der Stauentwicklung in Ästuaren (OPTEL-D); - Downscaling von Windfeldern aus Lokalmodellen des Deutschen Wetterdienstes auf die Tideelbe (OPTEL-B) - Konzeption einer möglichst allgemeinen Modellkopplung Nordsee/Elbe, geeignet für unterschiedliche HN-Modelle (z. B. BSHcmod, UnTRIM) und verschiedene Ästuare (OPTEL A & C); - durch prä-operationellen Betrieb der entwickelten Elbemodelle zeigen, dass mit heutigen Modellen und heutiger Rechnerleistung bessere Vorhersagen möglich sind (OPTEL-A); - Übertragung des Vorhersageverfahrens auf ein weiteres Ästuar, z. B. Jade/Weser (OPTEL A-D); - Strömungsvorhersage für die Elbe auch für Schadstoffausbreitungssimulationen mit Perspektive einer zukünftigen Anwendung auf Ems und Jade/Weser (OPTEL-A); - Konzeption und Entwicklung einer operationellen Qualitätskontrolle der Vorhersagen (OPTEL-D).
Ziele: Die Elbe, besonders die tidebeeinflusste Unterelbe, ist ein stark frequentierter Schifffahrtsweg. Aufgrund des Tideeinflusses benötigen Schiffe, die von der Nordsee kommend die Elbe nach Hamburg befahren, permanente Vorhersagen des Wasserstandes. Für bestimmte Manöver im Hafen (z. B. Eindocken von Schiffen, Wenden sehr großer Schiffe) sind zusätzlich detaillierte Kenntnisse der tide-abhängigen Strömungsverhältnisse wichtig. Bei extremen Ereignissen wie Sturmfluten, sehr hohen oder auch sehr niedrigen Oberwasserzuflüssen in die Tideelbe sind räumlich und zeitlich detailliertere Vorhersagen von Wasserstands- und Strömungsverhältnissen besonders wichtig. Diese Informationen ermöglichen zusätzlich zu einer verbesserten Beratung der Schifffahrt und der Wasserwirtschaft in den Elbemarschen auch die Möglichkeit, bei Havarien im Bereich der Elbe die Öl- bzw. Schadstoffbekämpfung effizienter zu betreiben. Durch die Kopplung numerischer Modelle der Tideelbe mit hydrodynamisch-numerischen Vorhersagemodellen der Nordsee und Deutschen Bucht soll im Rahmen dieses Forschungsvorhabens gezeigt werden, dass mit numerischen Modellen und heutiger Rechnerleistung räumlich und zeitlich hochaufgelöste operationelle Wasserstands- und Strömungsvorhersagen für die Elbe möglich sind. Damit kann dann das Projekt OPTEL als Pilotstudie für Jade/Weser und Ems angesehen werden. Das Vorgehen erfordert vier Teilprojekte OPTEL A-D (A: BSH, B: DWD, C: BAW, D: HPA), mit denen folgende Teilziele verfolgt werden: - Verbesserung der empirischen und operationellen numerischen Wasserstandsvorhersage für die Elbe, mit der Perspektive, dass die im Projekt OPTEL entwickelten Verfahren auch für Ems und Jade/Weser einsetzbar sind (OPTEL A-D); - Grundlagenuntersuchungen zu den physikalischen Zusammenhängen der Stauentwicklung in Ästuaren (OPTEL-D); - Downscaling von Windfeldern aus Lokalmodellen des Deutschen Wetterdienstes auf die Tideelbe (OPTEL-B) - Konzeption einer möglichst allgemeinen Modellkopplung Nordsee/Elbe, geeignet für unterschiedliche HN-Modelle (z. B. BSHcmod, UnTRIM) und verschiedene Ästuare (OPTEL A & C); - durch prä-operationellen Betrieb der entwickelten Elbemodelle zeigen, dass mit heutigen Modellen und heutiger Rechnerleistung bessere Vorhersagen möglich sind (OPTEL-A); - Übertragung des Vorhersageverfahrens auf ein weiteres Ästuar, z. B. Jade/Weser (OPTEL A-D); - Strömungsvorhersage für die Elbe auch für Schadstoffausbreitungssimulationen mit Perspektive einer zukünftigen Anwendung auf Ems und Jade/Weser (OPTEL-A); - Konzeption und Entwicklung einer operationellen Qualitätskontrolle der Vorhersagen (OPTEL-D).
Ziele: Die Elbe, besonders die tidebeeinflusste Unterelbe, ist ein stark frequentierter Schifffahrtsweg. Aufgrund des Tideeinflusses benötigen Schiffe, die von der Nordsee kommend die Elbe nach Hamburg befahren, permanente Vorhersagen des Wasserstandes. Für bestimmte Manöver im Hafen (z. B. Eindocken von Schiffen, Wenden sehr großer Schiffe) sind zusätzlich detaillierte Kenntnisse der tide-abhängigen Strömungsverhältnisse wichtig. Bei extremen Ereignissen wie Sturmfluten, sehr hohen oder auch sehr niedrigen Oberwasserzuflüssen in die Tideelbe sind räumlich und zeitlich detailliertere Vorhersagen von Wasserstands- und Strömungsverhältnissen besonders wichtig. Diese Informationen ermöglichen zusätzlich zu einer verbesserten Beratung der Schifffahrt und der Wasserwirtschaft in den Elbemarschen auch die Möglichkeit, bei Havarien im Bereich der Elbe die Öl- bzw. Schadstoffbekämpfung effizienter zu betreiben. Durch die Kopplung numerischer Modelle der Tideelbe mit hydrodynamisch-numerischen Vorhersagemodellen der Nordsee und Deutschen Bucht soll im Rahmen dieses Forschungsvorhabens gezeigt werden, dass mit numerischen Modellen und heutiger Rechnerleistung räumlich und zeitlich hochaufgelöste operationelle Wasserstands- und Strömungsvorhersagen für die Elbe möglich sind. Damit kann dann das Projekt OPTEL als Pilotstudie für Jade/Weser und Ems angesehen werden. Das Vorgehen erfordert vier Teilprojekte OPTEL A-D (A: BSH, B: DWD, C: BAW, D: HPA), mit denen folgende Teilziele verfolgt werden: - Verbesserung der empirischen und operationellen numerischen Wasserstandsvorhersage für die Elbe, mit der Perspektive, dass die im Projekt OPTEL entwickelten Verfahren auch für Ems und Jade/Weser einsetzbar sind (OPTEL A-D); - Grundlagenuntersuchungen zu den physikalischen Zusammenhängen der Stauentwicklung in Ästuaren (OPTEL-D); - Downscaling von Windfeldern aus Lokalmodellen des Deutschen Wetterdienstes auf die Tideelbe (OPTEL-B) - Konzeption einer möglichst allgemeinen Modellkopplung Nordsee/Elbe, geeignet für unterschiedliche HN-Modelle (z. B. BSHcmod, UnTRIM) und verschiedene Ästuare (OPTEL A & C); - durch prä-operationellen Betrieb der entwickelten Elbemodelle zeigen, dass mit heutigen Modellen und heutiger Rechnerleistung bessere Vorhersagen möglich sind (OPTEL-A); - Übertragung des Vorhersageverfahrens auf ein weiteres Ästuar, z. B. Jade/Weser (OPTEL A-D); - Strömungsvorhersage für die Elbe auch für Schadstoffausbreitungssimulationen mit Perspektive einer zukünftigen Anwendung auf Ems und Jade/Weser (OPTEL-A); - Konzeption und Entwicklung einer operationellen Qualitätskontrolle der Vorhersagen (OPTEL-D).
Im Rahmen der Fortschreibung des Generalplans Küsten- und Hochwasserschutz Mecklenburg-Vorpommern durch das Staatliche Amt für Umwelt und Natur Rostock wurden durch das Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik der TU Dresden Bemessungsgrößen (Bemessungswasser-stände, Bemessungsseegang) entlang der gesamten Bodden- und Haffküste Mecklenburg-Vorpommerns berechnet. Die Sturmflutwasserstände in diesen Gewässern werden durch den Einstrom von Ostseewasser bei Sturmflutwasserständen an der Außenküste verursacht und können durch lokal auftretende Wasserspiegelanstiege infolge kurzzeitiger Starkwinde (Windstau) zusätzlich erhöht werden. Besonders ausprägt sind Windstaueffekte infolge von Starkwinden in flachen Gewässern mit großen Windwirklängen. Ein Gebiet, in dem dies besonders stark ausgeprägt ist, ist das Stettiner Haff, an dessen Westufer Windstauhöhen bis zu einem Meter bei Windgeschwindigkeiten von bis zu 25 m/s errechnet worden sind. Das Haff besitzt am Westufer allerdings eine schmale Öffnung zum Peenestrom, so dass das dort bei Windstau aufgestaute Wasser in Richtung Ostsee abfließen kann. Ziel des Projektes war die Untersuchung der Minderung des Aufstaueffektes am Übergang vom Stet-tiner Haff zum Peenestrom aufgrund der instationären Vorgänge beim Abfluss über den Peenestrom und möglicher großflächiger Überschwemmungen im Bereich der Peenemündung. Dazu wurden vorhandene langjährige Wasserstandsdaten der Pegel im Odermündungsgebiet (Stettiner Haff, Peenestrom, Achterwasser) ausgewertet, und es wurden die Strömungsverhältnisse am Übergang vom Haff zum Peenestrom bei Karnin untersucht. Im Rahmen der Bearbeitung erfolgten Strömungsmessungen (Strömungsgeschwindigkeiten, Durchfluss) mit einem ADCP im Peenestrom bei Karnin sowie Simulationen mit einem numerischen Modell.
Es ist das Ziel der vorgeschlagenen Methode, die Risiken des hydraulischen Versagens von Talsperren zu berechnen und moeglichst gering zu halten sowie fruehzeitig zu erkennen. Es wurde ein Computerprogramm zur Ermittlung von hydraulisch-hydrologischen Versagenszustaenden entwickelt, in dem mit Hilfe der stochastischen Simulation die drei Hauptkomponenten der Freibordbemessung beruecksichtigt werden. Dies sind 1. der Hochwasserzufluss, der einen erhoehten Beckenwasserstand bewirkt, 2. der Wellen erzeugende Wind, welcher den Windstau und den Wellenauflauf hervorruft und 3. der Anfangswasserstand, welcher durch die Talsperrenbewirtschaftung und vorhergegangene Ereignisse beeinflusst wird. Am Beispiel saechsischer Talsperren wird die Anwendung des Verfahrens erlaeutert.
Untersuchungen der Windstauentwicklung und moeglicher Aenderung der Tideverhaeltnisse in der suedlichen Ostsee.
Dieser Datensatz enthält eine Zeitreihe von Windstau-Werten (skew surge) für den Pegel Cuxhaven für die Jahre von 1959 bis 2022. Der skew surge ist die jeweilige Differenz der Hochwasserhöhen bzw. Niedrigwasserhöhen aus Beobachtungen und Gezeitenberechnungen. Es werden sowohl bei den Beobachtungen als auch bei den Gezeiten jeweils die Scheitelwerthöhen verwenden - unabhängig vom Eintrittszeitpunkt in der jeweiligen Tide. Als Beobachtungen wurden geprüfte Wasserstandsdaten vom Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Elbe-Nordsee (Cuxhaven) verwendet, wie sie im Gezeitendienst des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) jahresweise archiviert sind. Diese Daten sind über die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes verfügbar. Es wurde eine konsistente Gezeitenberechnung für den betrachteten Zeitraum durchgeführt, welche sich an den aktuellen Berechnungsvorschriften für die amtlichen Gezeitenvorausberechnungen orientiert. Die Berechnungsmethode ist die „Harmonische Darstellung der Ungleichheiten“, wie sie in Boesch & Müller-Navarra (2019) (https://doi.org/10.5194/os-15-1363-2019) beschrieben ist. Die Vorausberechnungen für ein Jahr basieren auf einer Gezeitenanalyse der 19 Jahre an Wasserstandsbeobachtungen, die drei Jahre vor dem Jahr der Vorausberechnung enden. Die Vorausberechnung für das Jahr 1959 basiert beispielsweise auf den Ergebnissen der Gezeitenanalyse der Beobachtungen von 1938 bis 1956. Diese Gezeitenberechnungen unterscheiden sich von den historischen Vorausberechnungen, wie sie in den Gezeitentafeln veröffentlich wurden, weil sich technische und inhaltliche Methoden über die Zeit weiterentwickelt haben. Somit kann dieser Datensatz nicht verwendet werden um amtliche Statistiken zu historischen Stau-Werten zu reproduzieren. Im betrachteten Zeitraum von 1959 bis 2022 gab es, basierend auf der Annahme von halbtäglichen Gezeiten, 45169 Hochwasser und 45168 Niedrigwasser. Für 7 Hochwasser und 11 Niedrigwasser konnte kein skew surge berechnet werden, da entweder Beobachtungsdaten fehlten oder die Beobachtungsdaten nicht eindeutig den Gezeitendaten zugeordnet werden konnten. Diese Daten wurden ursprünglich für die Entwicklung eines windbasierten Sturmflutmodells für die Deutsche Bucht erstellt, welches in Schaffer et al. (2025) (eingereicht) beschrieben wird.